Misafir
Misafir
 | | Konu: 64-bit İşlemciler Neler Getiriyor? Çarş. Ağus. 01, 2007 9:43 am | |
|  Bu yazımızda son
günlerin en hararetli konusu olan 64-bit işlemcilerin biz kullanıcılar
için neler sunduğunu çok fazla detaya girmeden teknik açılardan ele
almaya çalışacağız. Konunun daha rahat anlaşılabilmesi için yeri
geldikçe işlemciler hakkında bazı küçük hatırlatmalarda bulunacağız. Öncelikle komut seti
kavramını ele alalım. Komut seti işlemcinin anlayabildiği en temel ve
ilkel komutlar kümesidir. Bu seti oluştuan komutların formatını ve
içeriğini işlemcinin mimarisi belirler. Birçok komut setinde ortak olan
komutlara örnek olarak toplama, çarpma gibi aritmetik işlemleri, büyük
mü, eşit mi ya da küçük mü gibi karşılaştırma işlemlerini, VE, VEYA,
SOLA KAYDIR gibi mantık işlemlerini, koşullu/koşulsuz dallanma gibi
program akışını kontrol eden komutları gösterebiliriz. Bütün bu
komutların ortak özellikleri girdi olarak ya belirli bir bellek
adresinde ya da bir işlemci yazmacında (register) saklanan değerleri
almaları ve karşılığında yine bir değer oluşturup belli bir bellek
konumuna kaydetmeleridir. Örneğin toplama işlemini ele alırsak:Bu komut, R1 ve R2 yazmaçlarındaki değerleri toplayıp sonucu R3 yazmacına yazar.Bu ve benzeri
komutların üzerinde işlem yaptıkları ve sonucu yazdıkları yazmaçların
genişliği yani kaç bitten oluştukları değişken olabilir. Temel olarak
aynı olan komut set içerisinde farklı adlandırılarak değişik boyutlarda
veri üzerinde işlem olanağı sağlanır. Mesela toplama işlemi:
- TOPLA_B : Byte, yani 8-bit Toplama işlemi
- TOPLA_W : Word, yani 16-bit Toplama İşlemi
- TOPLA_LW: Long Word, yani 32-bit Toplama İşlemi
gibi farklı biçimler
alabilir. Konumuz olan 64-bit kavramını bu noktada devreye sokabiliriz.
32-bitlik bir işlemcide komutların üzerinde işlem yapabildikleri en
uzun temel veri 32 bit iken, 64-bitlik bir işlemcide bu tam tamına iki
katı; yani 64-bit. Bir örnekle açıklamak istersek 64-bitlik bir
işlemcinin komut setinde iki 64-bit sayıyı toplayıp sonucu 64-bit (ve
varsa 1 bitlik eldesi) olarak saklayabilen bir komuta rastlamak
mümkündür. 32-bitlik bir işlemci için de 64-bitlik toplama yapan bir
komut tanımlamak mümkün olurdu ancak bunu yapabilmenin tek yolu
64-bitlik toplamayı üst ve alt 32-bitleri iki ayrı 32-bitlik toplama
işleminde birinin eldesini diğer toplama işlemine aktararak
gerçekleştirmek ve iki sonucu 64 bit olarak yanyana birleştirmek
olduğundan durum işlemcinin tasarımı ve mimarisi açısıdan daha karmaşık
bir hal alırdı. Bununla kalmayıp sonucun elde edilmesi için en az iki
toplama işlemi kadar beklemek durumunda kalırdık. 64-bit işlemcimizde
ise aynı işlem iki yerine sadece bir 32-bitlik toplama işleminin süresi
kadar olacak. Çarpma gibi toplamaya kıyasla çok daha karmaşık olan
işlemler için ise bu avantaj çok daha belirgin bir hal alır. Kısaca,
çok daha kısa bir sürede daha büyük tamsayılar ya da daha yüksek
çözünürlüklü ondalık sayılar üzerinde aritmetik ve mantık işlemleri
gerçekleştirebileceğiz.64-bit kullanarak 2
üzeri 64, yani 18446744073709551616 farklı sayı ifade edebilmek mümkün.
32-bit’in sınırı olan 2 üzeri 32, yani 4294967296 ile kıyaslandığında
bu çok büyük bir avantaj. Bu sayede işlemci, örneğin, ekran kartına
gönderilmek üzere çok daha detaylı veriyi çok daha kısa zamanda
hazırlayabilir. Internet!teki veri trafiğinde güvenlik amacıyla (mesela
internet alışverişlerinde) kullanılan şifreleme algoritmalarında
olabildiğince büyük sayılarla kısa sürede veri işleyebilmek güvenliği
çok daha üst seviyelere taşır. Bu da demektir ki çok daha güvenli bir
internet ortamına çok daha hızlı erişim sağlamamız mümkün olacak.32-bit uygulamaların
çalıştırılmasında da büyük avantajlar sağlamak mümkün. Eğer kod
düzenleyiciler (compiler) gerekli desteği verirse 32-bit uygulamaları
çok daha verimli ve hızlı çalıştırabileceğiz. Mesela iki 32-bit toplama
işlemini iki ayrı toplama işlemi yerine tek bir 64-bitlik toplamaya
dönüştürerek performans arttırılabilir.Adresleme açısından da
büyük avantajlar mevcut. Adreslenebilen bellek aralığı (2 üzeri 64)
32-bit işlemcilere göre 2 üzeri 32 kat büyük. Bu sayede daha yüksek
kapasitelerde veri saklamak, daha büyük sabit disklere ve RAM
belleklere erişim sağlayabileceğiz. Bunun yanında yazılımların okuyup
yazabildikleri dosya boyutları da genişleyecek. Özellikle bilimsel
araştırmalarda kullanılan uzun zamanlı ve detaylı gerçek hayat
simulasyonlarında olağanüstü performans artışları sağlanacak ve daha
önceden ancak çok yüksek fiyatlı iş istasyonlarında mümkün olanları
evimizde gerçekleştirmek bir hayal olmaktan çıkacak. 64-bit’in
getirdiği bu tarz avantajlara en güzel örneği insanın gen haritasının
çıkarılmasını mümkün kılan, eski adıyla Digital Equipment Corporation;
sonraki el değiştirmenin ardından Compaq tarafından tasarlanan
64-bitlik Alpha işlemcileridir. Daha önce 64-bitlik Alpha işlemcilerini
evlerimize uygun fiyatlarla sokabilme fırsatı denenmiş ancak
Microsoft’un Alpha NT işletim sistemini geliştirmeyi durdurması buna
bir nokta koymuştur. DEC Alpha İşlemcisi: Çağının çok ilerisinde bir 64-bit işlemciydi.Bunların yanısıra tam
performans sağlayabilmek için bu işlemcileri 32-bitlik olanlara göre
daha büyük kapasitede belleklerle beslemek gerekecek. Bu gereklilik
özellikle kasa (cache) belleklerde kendini gösteriyor. İşlemci yongası
üzerinde yer aşan ve işlemciyle aynı hızlarda çalışabilen birinci,
ikinci ve bazı durumlarda üçüncü seviye tampon belleklerin (L1, L2 ve
L3 cache) performanslarını belirleyen unsur, saklayabildikleri BİRİM
veri sayısıdır. Burada BİRİM kelimesini vurgulamamızın nedeni bu
birimin 64-bit işlemcilerde 64-bit, 32-bit işlemcilerde ise 32-bit;
yani yarısı olması. Bu demek oluyorki, aynı miktarda bellek 64 bitlik
bir işlemcide 32-bitliğin yarısı sayıda BİRİM veri depolayabilecektir,
ki bu da performansının düşük olacağı anlamına gelir. Bu açığı
dengelemek için yonga üzerine en az iki kat daha büyük tampon bellek
yerleştirmeyi gerektirir. Tamin edeceğiniz gibi yonga üzerinde daha
fazla bellek demek daha büyük yonga, yani daha düşük üretim verimi,
yani daha pahalı yonga demektir. 0.13 mikron teknolojisiyle bir
Athlon64 çekirdeği üretmek bir Barton çekirdeği üretmeye kıyasla daha
maliyetli olacaktır.Yonganın alanca
büyümesine sebep olan diğer bir etken de çekirdek üzerinde oradan oraya
dolaşan veri/adres yollarının ve zaten çok yer kaplayan
aritmetik-mantık işlem ünitelerinin (ALU) artık 32 bit yerine 64 bit
olmaları, dolayısıyla yonga üzerindeki zaten hat safhadaki karmaşanın
ikiye katlanması. Bu konu, üretimin yanı sıra tasarım ve test
süreçlerinin uzunluğunu, yönetimini ve gerekli insan gücünün boyutunu
da arttırarak tasarım ve test maliyetinin de artmasına yol açar. Bu
açığın kapatılması daha küçük yonga alanı gerektirecek olan yeni üretim
teknolojileriyle mümkün olacaktır.Yonga üzerindeki
veri/adres yollarının ve bellek hücrelerinin sayıca ikiye katlanması
güç tüketen elemanların sayısının da en az iki katına çıkması demektir,
ki bu da güç tüketimini mantıklı değerlerde tutmayı oldukça
güçleştirir. Bu dezavantaj da diğerleri gibi yeni kılıflama ve
yerı-iletken üretim teknolojilerinin sağladıklarıyla dengelenecektir.
Athlon64′te kullanılan 940 ve üzeri sayıda pin gereksiniminin altında
yatan sebepler yukarıda bahsettiğimiz karmaşanın bir sonucudur. Daha
çok transistör demek, daha çok akım; çok akım ise aynı besleme
voltajında daha çok güç tüketimi anlamına gelir. Çok akımı mümkün
olduğunca verimli biçimde işlemciye aktarmanın yolu ise besleme
gerilimi ve toprak için daha çok sayıda pin kullanmayı gerektirir. Güç
tüketiminin azaltılması için besleme voltajı da düşürülmelidir ki bunu
da ancak 90 nanometre teknolojisine geçildiğinde görebileceğiz.Bütün bunlara paralel
olarak, çevre birimlerle haberleşmeyi sağlayan PCI, AGP ve FSB gibi
arayüzler de 64 bitlik işlem yapma gücünü bir avantaj olarak
kullanabilmek için veri yolu boyutlarını ve veri akış hızını arttırma
yoluna gidecektir. PCI Experess gibi daha geniş veri yollu ve daha
yüksek hızlı arayüz standartları yaygınlaşacaktır. Yonga setiyle
bağantıyı sağlayan FSB veri hattı da bu işleme gücünü tam verimle
kullanabilmek için veri yolu genişliği ve çalışma frekansı açılarından
daha yüksek değerlere ulaşmak zorunda kalacaktır.64-bitlik güce bu
derece yakın olmak eminiz ki hepimizi heyecanlandırıyor. Ancak bu gücü
gerçek anlamda tadabilmek için 64-bit yazılım ve uygulamaların yol
katetmesini beklememiz gerekecek. Tavsiyemiz, RAM’ler için biraz daha
fazla para ayırmanız, para sorun değilse yeni 64-bitlik canavarlardan
bir tanesine hemen sahip olmanız ve sorun ise sabredip 64-bitlik
işletim sistemi ve yazılım konuları netleştikten ve de işlemci
fiyatları düştükten sonra 64-bit’e terfi konusunu mutlaka ciddi bir
biçimde ele almanız. Şundan emin olabilirsiniz ki, bu terfi(yazılım
desteği de olduğunda) size her konuda olumlu olarak geri dönecektir. |
|
