Önbellek ve Sanal Bellek
Önbellek ve sanal bellek arasındaki fark, bu ikisinin kullanılma amacında ve fiziksel varlığında ortaya çıkar. Önbellek, ana belleğe erişim süresini iyileştirmek için kullanılan bir bellek türüdür. CPU ve ana bellek arasında bulunur ve L1, L2 ve L3 gibi birkaç önbellek düzeyi olabilir. Önbellek için kullanılan donanım türü, önbellek çok daha hızlı olduğu için ana bellek için kullanılan RAM'den (Rastgele Erişimli Bellek) çok daha maliyetlidir. Bu nedenle önbellek kapasitesi çok küçüktür. Sanal bellek, her program için gerçek fiziksel RAM (ana bellek) kapasitesinden bile daha büyük olan ayrı bir bellek alanı sağlarken RAM'i (ana bellek) verimli kullanmak için kullanılan bir bellek yönetimi tekniğidir. Burada sabit disk belleği genişletmek için kullanılır. Fiziksel RAM'deki öğeler sabit disk ile ileri geri aktarılır.
Önbellek Nedir?
Önbellek, CPU (Merkezi İşlem Birimi) ile RAM (Rastgele Erişimli bellek) arasında yer alan bir bellek türüdür. Önbellek belleğinin amacı, CPU'nun RAM'den belleğe erişim süresini az altmaktır. Önbellek, RAM'den çok daha hızlıdır. Dolayısıyla önbellekteki erişim süresi, RAM üzerindeki erişim süresinden çok daha kısadır. Ancak önbellek için kullanılan belleğin maliyeti, RAM için kullanılan belleğin maliyetinden çok daha yüksektir ve bu nedenle önbellek kapasitesi çok küçüktür. Önbellek için kullanılan bellek türüne SRAM (Statik Rastgele Erişimli Bellek) denir.
CPU belleğe erişmek istediğinde, önce ihtiyacı olanın önbellekte bulunup bulunmadığını kontrol eder. Evet ise, en az gecikmeyle ona erişebilecektir. Önbellekte bulunmuyorsa, istenen içerik RAM'den önbelleğe kopyalanacak ve ardından önbellekten yalnızca CPU buna erişecektir. Burada önbellekten içerik kopyalanırken sadece istenen bellek adresindeki içerik değil yakındaki içerik de önbelleğe kopyalanır. Bu nedenle, çoğu bilgisayar programı çoğu zaman yakındaki verilere veya son erişilen verilere eriştiğinden, bir dahaki sefere bir önbellek isabetinin meydana gelme olasılığı yüksektir. Böylece önbellek nedeniyle ortalama bellek gecikmesi azalır.
CPU'da üç tür önbellek vardır: Program talimatlarını depolamak için talimat önbelleği, Veri öğelerini depolamak için Veri önbelleği ve bellek eşlemelerini depolamak için Çeviri Önbelleği. Veri önbelleği için genellikle çok seviyeli önbellekler vardır. Yani L1, L2 ve L3 olarak birkaç önbellek vardır. L1 önbellek, CPU'ya en yakın olan en hızlı ancak en küçük önbellektir. L2 önbelleği, L1'den daha yavaştır ancak L1'den daha büyüktür ve L1 önbelleğinden sonra bulunur. Bu hiyerarşi nedeniyle, daha düşük bir maliyetle daha iyi bir ortalama bellek erişim süresi elde edilebilir.
Sanal Bellek Nedir?
Sanal bellek, bilgisayar sistemlerinde kullanılan bir bellek yönetimi tekniğidir. Sanal bellek adı verilen bir donanım yoktur, ancak programlar için sanal bir adres alanı sağlamak için RAM ve sabit disk kullanan bir kavramdır. İlk RAM, sayfa adı verilen parçalara bölünür ve bunlar fiziksel bellek adresleriyle tanımlanır. Sabit diskte, Linux'ta takas olarak adlandırılan ve Windows'ta bir sayfa dosyası olarak adlandırılan özel bir bölüm ayrılmıştır. Bir program başlatıldığında, gerçek fiziksel bellekten bile daha büyük olabilen bir sanal adres alanı verilir. Sanal bellek alanı da sayfa adı verilen parçalara bölünür ve bu sanal bellek sayfalarının her biri fiziksel bir sayfaya eşlenebilir. Sayfa tablosu adı verilen tablo bu eşlemenin kaydını tutar. Fiziksel bellekte yer kalmadığında, yapılan belirli fiziksel sayfaların sabit diskteki o özel bölüme itilmesidir. Sabit diske itilen herhangi bir sayfaya tekrar ihtiyaç duyulduğunda, fiziksel bellekten seçilen başka bir sayfa sabit diske konularak fiziksel belleğe getirilir.
Önbellek ve Sanal Bellek arasındaki fark nedir?
• Önbellek, ana belleğe erişim süresini iyileştirmek için kullanılan bir bellek türüdür. Ortalama bellek erişim gecikmesini az altmak için CPU ve RAM arasında bulunan daha hızlı bir bellek türüdür. Sanal bellek, programların mevcut gerçek fiziksel RAM'den bile daha büyük olan kendi sanal bellek alanına sahip olmasını sağlayan bir kavram olduğu bir bellek yönetimi yöntemidir.
• Önbellek, aslında fiziksel olarak var olan bir tür donanım belleğidir. Öte yandan, sanal bellek türü sağlamak için RAM, sabit disk, Bellek yönetim birimi ve yazılımı kullanan bir kavram olduğu için sanal bellek adı verilen bir donanım yoktur.
• Önbellek yönetimi tamamen donanım tarafından yapılır. Sanal bellek, işletim sistemi (yazılım) tarafından yönetilir.
• Önbellek, RAM ve işlemci arasında yer alır. Veri aktarımları RAM, önbellek ve işlemciyi içerir. Sanal bellek ise RAM ve sabit disk arasında veri aktarımını içerir.
• Önbellek bellekleri, Kilobayt ve Megabayt gibi küçük boyutlar alır. Sanal bellek ise gigabayt alan devasa boyutlar içerir.
• Sanal bellek, fiziksel bellek ile sanal bellek arasındaki eşlemeyi depolayan sayfa tabloları gibi veri yapılarını içerir. Ancak bu tür veri yapıları önbellek için gerekli değildir.
Özet:
Önbellek ve Sanal Bellek
Önbellek, ana belleğe erişim süresini iyileştirmek için kullanılırken, sanal bellek bir bellek yönetimi yöntemidir. Önbellek gerçek bir donanımdır, ancak sanal bellek adı verilen bir donanım yoktur. İşletim sistemi ile birlikte RAM, sabit disk ve diğer çeşitli donanımlar, her programa büyük ve izole sanal bellek alanları sağlamak için sanal bellek adı verilen kavramı üretir. Önbellekteki içerik donanım tarafından yönetilirken sanal bellekteki içerik işletim sistemi tarafından yönetilir.
