Bilgisayar İşlemci Özellikleri

İşlemcilerin önemli özellikleri şunlardır:

Bir işlemcinin birincil belirleyici özelliği, AMD veya Intel olan markası ve modelidir. İki şirketin rakip modelleri benzer özelliklere ve performansa sahip olsa da, bir AMD işlemciyi Intel uyumlu bir anakarta veya tam tersini kuramazsınız.

Bir işlemcinin diğer bir belirleyici özelliği, içine yerleştirilmek üzere tasarlandığı sokettir. Örneğin, bir Soket 478 anakarttaki işlemciyi değiştiriyorsanız, o sokete uyacak şekilde tasarlanmış bir yedek işlemci seçmelisiniz. Tablo 5-1, işlemci soketine göre yükseltilebilirlik sorunlarını açıklamaktadır.

Tablo 5-1: İşlemci soket tipine göre yükseltilebilirlik

Megahertz (MHz) veya gigahertz (GHz) cinsinden belirtilen bir işlemcinin saat hızı, performansını belirler ancak saat hızları, farklı işlemci serileri arasında anlamsızdır. Örneğin, 3,2 GHz Prescott çekirdekli Pentium 4, bağıl saat hızlarının önereceği üzere 3,0 GHz Prescott çekirdekli Pentium 4'ten yaklaşık %6,7 daha hızlıdır. Ancak, 3,0 GHz Celeron işlemci, öncelikle daha küçük L2 önbelleğe sahip olduğu ve daha yavaş bir ana veri yolu hızı kullandığı için 2,8 GHz Pentium 4'ten daha yavaştır. Benzer şekilde, Pentium 4 ilk piyasaya sürüldüğünde 1,3 GHz hızındaydı ve performansı, yerini alması amaçlanan 1 GHz Pentium III işlemciden aslında daha düşüktü. Bu durum, Pentium 4 mimarisinin saat hızı başına Pentium III mimarisinden daha az verimli olması nedeniyle doğruydu.

Saat hızı, AMD ve Intel işlemcileri karşılaştırmak için kullanışsızdır. AMD işlemciler, Intel işlemcilerden çok daha düşük saat hızlarında çalışır ancak saat vuruşu başına yaklaşık %50 daha fazla iş yapar. Genel olarak, 2,0 GHz hızında çalışan bir AMD Athlon 64, 3,0 GHz hızında çalışan bir Intel Pentium 4 ile yaklaşık aynı genel performansa sahiptir.

'''SAAT HIZLARINA KARŞI MODEL NUMARALARI'''

AMD her zaman Intel'e karşı bir saat hızı dezavantajına sahip olduğundan, AMD işlemcilerini belirtmek için saat hızları yerine model numaraları kullanır. Örneğin, 2,0 GHz hızında çalışan bir AMD Athlon 64 işlemci, işlemcinin yaklaşık olarak 3,0 GHz Intel modeliyle aynı performansa sahip olduğunu gösteren 3000+ model numarasına sahip olabilir. (AMD, model numaralarının Intel saat hızlarıyla karşılaştırılmak üzere tasarlandığını şiddetle reddeder, ancak bilgili gözlemciler bu reddetmeleri görmezden gelir.)

Intel eskiden aynı hızda çalışan ancak farklı ana veri yolu hızı, çekirdek veya diğer özelliklere sahip işlemcileri ayırt etmek için harf tanımlamaları kullanırdı. Örneğin, 2,8 GHz Northwood çekirdekli Pentium 4 işlemciler üç varyantta üretilmiştir: Pentium 4/2.8, 400 MHz FSB kullanır; Pentium 4/2.8B, 533 MHz FSB kullanır; ve Pentium 4/2.8C ise 800 MHz FSB kullanır. Intel, yeni Prescott çekirdeğini temel alan 2,8 GHz Pentium 4'ü piyasaya sürdüğünde, bunu Pentium 4/2.8E olarak tanımladı.

İlginç bir şekilde, Intel de saat hızını bir tanımlayıcı olarak kullanmayı bıraktı. Birkaç eski model dışında, tüm Intel işlemciler artık model numarasıyla tanımlanmaktadır. Model numaraları saat hızına dair kalıntı bir ipucu taşıyan AMD'nin aksine, Intel model numaraları saat hızlarından tamamen bağımsızdır. Örneğin, Pentium 4 540, 3,2 GHz'de çalışan belirli bir işlemci modelini tanımlar. Bu işlemcinin 3,4, 3,6 ve 3,8 GHz'de çalışan modelleri sırasıyla 550, 560 ve 570 olarak tanımlanır.

Ön yüz veri yolu hızı (front-side bus speed), FSB hızı veya kısaca FSB olarak da adlandırılan ana veri yolu hızı, işlemci ile yonga seti arasındaki veri aktarım hızını belirtir. Daha hızlı bir ana veri yolu hızı, aynı saat hızında çalışan işlemciler için bile daha yüksek işlemci performansına katkıda bulunur. AMD ve Intel, bellek ile önbellek arasındaki yolu farklı şekilde uygular, ancak FSB esasen saniye başına maksimum olası veri bloğu aktarımı miktarını yansıtan bir sayıdır. 100 MHz'lik gerçek bir ana veri yolu saat hızı göz önüne alındığında, veri saat döngüsü başına dört kez aktarılabiliyorsa ("dörtlü pompalama"), etkili FSB hızı 400 MHz'dir.

Örneğin, Intel 400, 533, 800 veya 1066 MHz ana veri yolu hızları kullanan Pentium 4 işlemciler üretmiştir. 800 MHz ana veri yolu hızına sahip 2,8 GHz bir Pentium 4, 533 MHz ana veri yolu hızına sahip bir Pentium 4/2.8'den marjinal olarak daha hızlıdır, bu da kendi sırasıyla 400 MHz ana veri yolu hızına sahip bir Pentium 4/2.8'den marjinal olarak daha hızlıdır. Intel'in daha düşük fiyatlı Celeron işlemcilerini ayırt etmek için kullandığı bir önlem, mevcut Pentium 4 modellerine göre azaltılmış bir ana veri yolu hızıdır. Celeron modelleri 400 MHz ve 533 MHz ana veri yolu hızları kullanır.

Tüm Soket 754 ve Soket 939 AMD işlemciler 800 MHz ana veri yolu hızı kullanır. (Aslında, Intel gibi, AMD de ana veri yolunu 200 MHz'de çalıştırır, ancak bunu etkili 800 MHz'e dörtlü pompalar.) Soket A Sempron işlemciler, 333 MHz etkili ana veri yolu hızına çift pompalı 166 MHz ana veri yolu kullanır.

İşlemciler, işlemci ile nispeten yavaş olan ana bellek arasındaki aktarımları arabelleğe alarak performansı artırmak için iki tür önbellek belleği kullanır. Katman 1 önbelleğinin (L1 önbellek veya 1. Seviye önbellek) boyutu, işlemci mimarisinin, işlemciyi yeniden tasarlamadan değiştirilemeyecek bir özelliğidir. Ancak, Katman 2 önbelleği (2. Seviye önbellek veya L2 önbellek), işlemci çekirdeğinin dışındadır; bu da işlemci üreticilerinin aynı işlemciyi farklı L2 önbellek boyutlarıyla üretebileceği anlamına gelir. Örneğin, Pentium 4 işlemcilerin çeşitli modelleri 512 KB, 1 MB veya 2 MB L2 önbellek ile mevcuttur ve çeşitli AMD Sempron modelleri 128 KB, 256 KB veya 512 KB L2 önbellek ile mevcuttur.

Bazı uygulamalar için, özellikle küçük veri setleri üzerinde çalışanlar için, daha büyük bir L2 önbellek, özellikle Intel modelleri için işlemci performansını gözle görülür şekilde artırır. (AMD işlemciler, bir dereceye kadar daha büyük bir L2 önbelleğin faydalarını maskeleyen yerleşik bir bellek denetleyicisine sahiptir.) Büyük veri setleri üzerinde çalışan uygulamalar için daha büyük bir L2 önbellek sadece marjinal bir fayda sağlar.

'''Üzücü Bir İstisna: Prescott'''

Pentium 4 işlemcilerini daha eski 130 nm Northwood çekirdeğinden daha yeni 90 nm Prescott çekirdeğine geçirdiğinde, güç tüketiminin ve ısı üretiminin fırladığını öğrenmek Intel dahil herkes için bir şok oldu. Bu, Prescott'un basit bir Northwood kalıp küçültmesi olmaması nedeniyle meydana geldi. Bunun yerine Intel, Northwood çekirdeğini tamamen yeniden tasarlayarak SSE3 gibi özellikler ekledi ve temel mimaride büyük değişiklikler yaptı. (O zamanlar, bu değişikliklerin Prescott çekirdekli işlemciye Pentium 5 adını vermeyi hak edecek kadar yeterli olduğunu düşünmüştük, ancak Intel bunu yapmadı.) Ne yazık ki, mimarideki bu dramatik değişiklikler, güç tüketimi ve ısı üretiminde de aynı derecede dramatik artışlarla sonuçlandı ve süreç boyutundaki azalmadan beklenen faydayı gölgede bıraktı.

Süreç boyutu veya üretim boyutu (fab size) nanometre (nm) cinsinden belirtilir ve bir işlemci kalıbındaki en küçük bireysel elemanların boyutunu tanımlar. AMD ve Intel, her silikon gofretten daha fazla işlemci elde etmek ve böylece her işlemciyi üretme maliyetlerini düşürmek için süreç boyutunu sürekli olarak azaltmaya çalışır (buna kalıp küçültme denir). Pentium II ve erken dönem Athlon işlemciler 350 veya 250 nm'lik bir süreç kullandı. Pentium III ve bazı Athlon işlemciler 180 nm'lik bir süreç kullandı. Yakın tarihli AMD ve Intel işlemciler 130 veya 90 nm'lik bir süreç kullanmaktadır ve gelecekteki işlemciler 65 nm'lik bir süreç kullanacaktır.

Süreç boyutu önemlidir çünkü diğer tüm koşullar eşit olduğunda, daha küçük bir süreç boyutu kullanan bir işlemci daha hızlı çalışabilir, daha düşük voltaj kullanabilir, daha az güç tüketebilir ve daha az ısı üretebilir. Herhangi bir zamanda mevcut olan işlemciler genellikle farklı üretim boyutları kullanır. Örneğin, bir dönem Intel 180, 130 ve 90 nm süreç boyutlarını kullanan Pentium 4 işlemciler sattı ve AMD aynı anda 250, 180 ve 130 nm üretim boyutlarını kullanan Athlon işlemciler sattı. Bir yükseltme işlemcisi seçerken, daha küçük üretim boyutuna sahip bir işlemciye öncelik verin.

Farklı işlemci modelleri, bazıları sizin için önemli olabilecek, bazıları ise hiç ilgilendirmediğiniz farklı özellik setlerini destekler. İşte mevcut bazı işlemcilerde bulunan ancak hepsinde bulunmayan beş potansiyel olarak önemli özellik. Bu özelliklerin tümü Windows ve Linux'un güncel sürümleri tarafından desteklenmektedir:

Intel tarafından geliştirilen ve artık çoğu Intel işlemcisinde ve bazı AMD işlemcilerinde bulunan SSE3 (Streaming Single-Instruction-Multiple-Data (SIMD) Extensions 3), video işleme ve diğer multimedya uygulamalarında yaygın olarak karşılaşılan belirli veri türlerinin işlenmesini hızlandırmak için tasarlanmış genişletilmiş bir komut setidir. SSE3'ü destekleyen bir uygulama, SSE3'ü de destekleyen bir işlemcide, desteklemeyen bir işlemciye göre %10 veya %15'ten %100'e kadar daha hızlı çalışabilir.

Yakın zamana kadar, tüm PC işlemcileri 32-bit dahili veri yollarıyla çalışıyordu. 2004 yılında AMD, Athlon 64 işlemcileriyle 64-bit desteğini tanıttı. Resmi olarak AMD bu özelliği x86-64 olarak adlandırır, ancak çoğu insan buna AMD64 der. Önemli bir nokta olarak, AMD64 işlemciler 32-bit yazılımlarla geriye dönük uyumludur ve bu yazılımları 64-bit yazılımları çalıştırdıkları kadar verimli çalıştırırlar. Sadece sınırlı 32-bit uyumluluğuna sahip kendi 64-bit mimarisini destekleyen Intel, kendi x86-64 sürümünü sunmaya zorlandı ve buna EM64T (Extended Memory 64-bit Technology) adını verdi. Şimdilik, 64-bit desteği çoğu insan için önemsizdir. Microsoft, Windows XP'nin 64-bit bir sürümünü sunmaktadır ve çoğu Linux dağıtımı 64-bit işlemcileri desteklemektedir, ancak 64-bit uygulamalar yaygınlaşana kadar bir masaüstü bilgisayarda 64-bit işlemci çalıştırmanın gerçek dünyada çok az faydası vardır. Bu durum, 64-bit desteğinden yararlanacak olan ve muhtemelen birçok 64-bit uygulama doğuracak olan Windows Vista'yı (nihayet) Microsoft piyasaya sürdüğünde değişebilir.

AMD, Athlon 64 ile NX (No eXecute) teknolojisini tanıttı ve Intel kısa süre sonra XDB (eXecute Disable Bit) teknolojisiyle onu takip etti. NX ve XDB aynı amaca hizmet ederek işlemcinin hangi bellek adresi aralıklarının yürütülebilir ve hangilerinin yürütülemez olduğunu belirlemesini sağlar. Bir arabellek taşması (buffer-over-run) istismarı gibi kodlar, yürütülemez bellek alanında çalışmaya çalışırsa, işlemci işletim sistemine bir hata döndürür. NX ve XDB, virüslerin, solucanların, Truva atlarının ve benzeri istismarların neden olduğu hasarı azaltmak için büyük bir potansiyele sahiptir ancak Service Pack 2 yüklü Windows XP gibi korumalı yürütmeyi destekleyen bir işletim sistemi gerektirir.

AMD ve Intel, bazı işlemci modellerinde güç azaltma teknolojisi sunar. Her iki durumda da, mobil işlemcilerde kullanılan teknoloji, güç tüketimi ve ısı üretimi sorunlu hale gelen masaüstü işlemcilere taşınmıştır. Esasen, bu teknolojiler işlemci boşta veya düşük yük altındayken işlemci hızını (dolayısıyla güç tüketimini ve ısı üretimini) azaltarak çalışır. Intel, güç azaltma teknolojisini EIST (Enhanced Intel Speedstep Technology) olarak adlandırır. AMD sürümü ise Cool'n'Quiet olarak adlandırılır. Her ikisi de güç tüketimi, ısı üretimi ve sistem gürültü seviyesinde küçük ama yararlı azalmalar sağlayabilir.

2005 yılına gelindiğinde, AMD ve Intel tek bir işlemci çekirdeği ile mümkün olanın pratik sınırlarına ulaşıyordu. Açık çözüm, iki işlemci çekirdeğini tek bir işlemci paketine koymaktı. Yine AMD, tek bir çip üzerinde sıkı bir şekilde entegre edilmiş iki Athlon 64 çekirdeğine sahip zarif Athlon 64 X2 serisi işlemcileriyle öncülük etti. Bir kez daha geriden gelmek zorunda kalan Intel, dişlerini sıkarak Pentium D adını verdiği bir çift çekirdekli işlemciyi bir araya getirdi. Mühendislik ürünü AMD çözümü, yüksek performans ve neredeyse tüm eski Soket 939 anakartlarla uyumluluk dahil olmak üzere birçok faydaya sahiptir. Temelde iki Pentium 4 çekirdeğini entegre etmeden tek bir çipe yapıştırmaktan ibaret olan aceleci Intel çözümü, iki tavizle sonuçlandı. Birincisi, Intel çift çekirdekli işlemciler eski anakartlarla geriye dönük uyumlu değildir ve bu nedenle yeni bir yonga seti ve yeni bir anakart serisi gerektirir. İkincisi, Intel mevcut çekirdeklerinden ikisini az çok sadece tek bir işlemci paketine yapıştırdığı için, güç tüketimi ve ısı üretimi son derece yüksektir; bu da Intel'in Pentium D işlemcilerin saat hızını en hızlı tek çekirdekli Pentium 4 modellerine göre düşürmek zorunda kaldığı anlamına gelir.

Tüm bunlara rağmen, Athlon 64 X2 hiçbir şekilde kesin bir kazanan değildir çünkü Intel, Pentium D'yi cazip bir şekilde fiyatlandıracak kadar akıllıydı. En ucuz Athlon X2 işlemciler, en ucuz Pentium D işlemcilerin iki katından daha fazla fiyata satılmaktadır. Fiyatlar şüphesiz düşecek olsa da, fiyat farkının çok değişmesini beklemiyoruz. Intel'in yedek üretim kapasitesi varken AMD'nin işlemci üretme yeteneği oldukça sınırlıdır, bu nedenle AMD çift çekirdekli işlemcilerin yakın gelecekte yüksek fiyatlı kalması muhtemeldir. Ne yazık ki bu, çift çekirdekli işlemcilerin çoğu insan için makul bir yükseltme seçeneği olmadığı anlamına gelir. Intel çift çekirdekli işlemciler makul fiyatlıdır ancak anakart değişimi gerektirir. AMD çift çekirdekli işlemciler mevcut bir Soket 939 anakartı kullanabilir, ancak işlemcilerin kendileri çoğu yükseltme yapan kullanıcı için uygulanabilir adaylar olamayacak kadar pahalıdır.

'''HİPER İŞLEME (HYPER-THREADING) ÇİFT ÇEKİRDEĞE KARŞI'''

Bazı Intel işlemciler, bu işlemcilerin aynı anda iki program dizisini (thread) yürütmesine olanak tanıyan ''Hyper-Threading Teknolojisini (HTT)'' destekler. HTT'yi kullanmak için tasarlanmış programlar, HTT özellikli bir işlemcide benzer bir HTT olmayan modele göre %10 ila %30 daha hızlı çalışabilir. (Bazı programların HTT etkinleştirilmişken, devre dışı bırakılmış haline göre daha yavaş çalıştığı da doğrudur.) HTT'yi çift çekirdek ile karıştırmayın. Bir HTT işlemcisi, bazen birden fazla diziyi çalıştırabilen bir çekirdeğe sahiptir; çift çekirdekli bir işlemci ise her zaman birden fazla diziyi çalıştırabilen iki çekirdeğe sahiptir.

İşlemci çekirdeği, temel işlemci mimarisini tanımlar. Belirli bir ad altında satılan bir işlemci, birkaç çekirdekten herhangi birini kullanabilir. Örneğin, ilk Intel Pentium 4 işlemciler Willamette çekirdeğini kullandı. Daha sonraki Pentium 4 varyantları Northwood çekirdeği, Prescott çekirdeği, Gallatin çekirdeği, Prestonia çekirdeği ve Prescott 2M çekirdeğini kullanmıştır. Benzer şekilde, çeşitli Athlon 64 modelleri Clawhammer çekirdeği, Sledgehammer çekirdeği, Newcastle çekirdeği, Winchester çekirdeği, Venice çekirdeği, San Diego çekirdeği, Manchester çekirdeği ve Toledo çekirdeği kullanılarak üretilmiştir.

Bir çekirdek adı kullanmak, çok sayıda işlemci özelliğini kısaca belirtmek için uygun bir kısa yoldur. Örneğin, Clawhammer çekirdeği 130 nm süreci, 1.024 KB L2 önbelleği kullanır ve NX ve X86-64 özelliklerini destekler, ancak SSE3 veya çift çekirdekli çalışmayı desteklemez. Buna karşılık, Manchester çekirdeği 90 nm sürecini, 512 KB L2 önbelleği kullanır ve SSE3, X86-64, NX ve çift çekirdekli özellikleri destekler.

İşlemci çekirdeği adını, bir bilgisayar programının ana sürüm numarasına benzer olarak düşünebilirsiniz. Yazılım şirketleri, ana sürüm numarasını değiştirmeden sık sık küçük güncellemeler yayınladığı gibi, AMD ve Intel de çekirdek adını değiştirmeden sık sık çekirdeklerinde küçük güncellemeler yapar. Bu küçük değişikliklere çekirdek adımlamaları (core steppings) denir. Çekirdek adlarının temellerini anlamak önemlidir, çünkü bir işlemcinin kullandığı çekirdek, anakartınızla olan geriye dönük uyumluluğunu belirleyebilir. Adımlamalar genellikle daha az önemlidir, ancak yine de dikkat etmeye değerdir. Örneğin, belirli bir çekirdek B2 ve C0 adımlamalarında mevcut olabilir. Daha sonraki C0 adımlaması hata düzeltmelerine sahip olabilir, daha soğuk çalışabilir veya önceki adımlamaya göre başka avantajlar sağlayabilir. Çift işlemcili bir anakarta ikinci bir işlemci kurarsanız çekirdek adımlaması da kritiktir. (Yani, tek soketli anakarttaki çift çekirdekli bir işlemcinin aksine, iki işlemci soketi olan bir anakart.) Çift işlemcili bir anakartta asla ama asla çekirdekleri veya adımlamaları karıştırmayın; bu deliliğe (veya belki de sadece felakete) yol açar.

Bilgisayar İşlemcileri Hakkında Daha Fazla Bilgi