Bilgisayarın yapısını oluşturan çok sayıda parça ve bunlar arasındaki iletişimi kuran değişik sistemler var. Bunlarla ilgili merak edilen standart ve değerleri merak ediyorsanız aradığınız cevaplar bu yazımızda...

Avrupa'da kullanılan elektrik 50, Amerikada kullanılan elektrikse 60 Hertz'dir yani Hertz birimi saniyedeki tekrar sayısını ifade eder. Birim zamandaki tekrarlanma miktarına frekans denir. Çok sık tekrarlanan olaylar için frekansı yüksek diyebiliriz. Kalbimiz saniyede bir kez attığına göre kalbimizin çalışma frekansı 1 Hertz'dir. Tekrarlanma sayısını ifade eden frekans değeri pek çok alanda karşımıza çıkıyor. Ses dalgalarının da belirli frekansı var. Bastan tize doğru frekans değeri artıyor. insanların çoğu sadece 20 Hz – 14 KHz arası sesleri duyabilir.

Hayvanların kulakları başka aralıklara erişebilir ve bizlerin duyamadığı sesleri işitebilirler. Hoparlör setlerinin özellikleri arasında frekans aralığı belirtilir. Böylece teorik anlamda setin bas ve tiz sesleri ne kalitede aktarabildiğ i anlaşılır. FM ya da diğer radyo sinyalleri, UHF, VHF ve diğer TV sinyalleri, telsizler, cep telefonları, DECT telefonlar, Wi-Fi, Bluetooth ve benzer tüm kablosuz sinyal alıp veren cihazlar tahsis edilmiş belirli frekans aralıklarında çalışır. Böylece cihazlar arası rahatsız edici etkileşim olmaz.

Varsa, yoksa Hertz

FM radyolar Türkiye'de 85 – 108 MHz aralığında yayın yapıyor ve hepsinin belirli bir frekansı var. Bluetooth ve Wi-Fi için 2.4 GHz kullanılıyor. Cep telefonu operatörleri ülkesine ve teknolojisine göre 850, 900, 1800, 1900 MHz frekanslarla hizmet sunuyor. Peki frekans değerleri neden yükseliyor dersiniz? Frekansın tekrar sayısı olduğunu söylemiştik. Birim zamandaki tekrarlanma sayısı arttıkça dalga boyu kısalır. Frekans ve dalga boyu ters orantılıdır.

Sinyalin frekansı yüksek olursa sönümlenmesi yani yok olması çabuklaşır. Çünkü enerji daha kısa sürede harcanır. Bu nedenle FM radyolar AM radyolardan çok daha kaliteli ses verir ama sadece şehir içinde dinleyebilirsiniz. AM radyolarda frekans düşük, bununla beraber ses kalitesi de düşük ama kapsama alanı geniştir. Bilgisayar dünyasında Hertz birimi de- ğişmezlerden biri. Son yıllarda Hertz yerine onun katı olan MegaHertz (MHz) ve GigaHertz (GHz) birimlerini kullanıyoruz.

Çünkü bilgisayarlar oldukça hızlandı. işte bu sebepten dolayı 1 milyon (106) Hertz yerine 1 MHz, 1 trilyon (109) Hertz yerine 1 GHz deriz. işlemcilerin çalışma hızını ço- ğu zaman GHz bazen de MHz cinsinden ifade ediyoruz. Elbette işlemci hızı tek başı na güç göstergesi değil. Bu nedenden ötürü benchmark yapıyoruz. işlemciler dışında kalan diğer bilgisayar parçaları için de frekans önemli rol oynuyor. Anakart üzerine bağlı olan parçalar birbirleri arasında iletişim kurarken elektrik sinyalleri gönderiyorlar.

Ekran kartı gibi parçalar kendi içinde de çeşitli iletişim sistemlerine sahip. Örneğin görüntü yongasıyla bellekler arasında sürekli veri alışverişi oluyor. Anakartla olan bağlantıyı ise PCIe ya da AGP yuvası gerçekleştiriyor.

PCI yuvalardan biri AGP oluverdi

PCI yuvası TV kartı, ağ kartı ve modem gibi pek çok eklenti için yeterliydi ama ekran kartları için sorun oluşturmaya başlamıştı. Beyaz renk PCI yuvalar yerine kahverengi – mor rengiyle dikkat çekmeyi başaran AGP (Accelerated Graphics Port) yuvası 3D ekran kartları için geliştirilmişti. PCI yuva, hızlı veri akışına gerek duyan ekran kartları için yetersiz kalmaya başlanınca 1997 yılında anakartlara birer AGP yuva eklenmeye başlandı.

AGP yuvanın avantajı veriyolunu diğer PCI yuvalarla paylaşmak zorunda kalmadan işlemci ile doğrudan bağlantı kurabilmesiydi. Ayrıca PCI yuvanın 133 MB/saniyelik hızı AGP 1X ile dahi iki katına çıkarıl mış oldu. AGP 2X, 4X ve 8X ile 32-bit bağ- lantı korundu, frekans katlanarak hız 2.033 GB/saniyeye ulaştı. AGP'nin farklı versiyonlarında çalışma gerilimi ve bağ- lantı tırnakları değiştiği için anakart ve ekran kartının uyumlu olması gerekiyor. Aksi halde anakart yanabilir. Günümüzde AGP ekran kartı üretimi durma aşamasına geldi. Buna paralel olarak AGP yuvası içeren anakartlar da rafa kaldırılıyor.

Güncel ekran kartı yuvası PCIe (PCI Express). Bazı oyun odaklı anakartlarda iki veya dört PCIe x16 ekran kartı yuvası var. Çoğu modeldeyse bir PCIe x16 ekran kartı yuvası mevcut. Bu yuvanın x1, x4 ve x8 türevleri var. PCI ve AGP'de kullanılan paralel yapıdan sonra PCIe ile seri yapıya geçildi. PCIe sadece ekran kartları değil diğer kartlar için de kullanılıyor. Yeni yapıda her bir kanal 250 MB/saniye aktarıma izin veriyor.

Böylece oldukça küçük boyutlu PCIe x1 yuvası bile PCI yuvalardan iki kat hızlı hale geliyor. PCIe x16 ekran kartı yuvasının sunduğu 4 GB/saniye hız fevkalade yüksek ve AGP 8X'in iki katı. Kısa süre sonra PCIe 2.0 (x32) hayata geçiyor ve 8 GB/saniye seviyesine ulaşılıyor olacak.

PCIe yuvaların temelinde seri iletişim yatıyor

Normalde dar olan yani düşük hızlı PCIe kartlar daha geniş PCIe yuvalarına takılabiliyor. Fiziksel boyutlar nedeniyle bunun tam tersi mümkün değildi ama anakart üreticileri ucu açık PCIe x1 ve x4 yuvaları kullanmaya başladılar. Böylece PCIe x4 yuvaya ikinci bir PCIe x16 ekran kartı takmak mümkün olabiliyor. PCIe yuvası nın diğer bir avantajı çift yönlü çalışma sırasında aynı hızı koruyabilmesi.

Veri alırken ya da gönderirken etkileşim ve hız kaybı oluşmuyor. Kart yuvalarına de- ğindikten sonra şimdi biraz da depolama birimlerinin bağlantılarına bakalım. Paralel yapıyı kullanan PATA kablo ve bağ- lantı hala kullanımda. Sabit diskler ve optik sürücülere veri aktarmaya yarayan PATA bağlantıdaki yuva 40 pin içeriyor. Ancak kablonun 40 ve 80 damarlı versiyonları var. PATA kabloyla yapılan aktarımın hızı 16 – 33 – 66 – 100 – 133 MB/saniye şeklinde değişiyor.

Belirleyici rol oynayan cihazların ve yongasetinin verdiği destek. Anakart eskiyse ya da sabit disk eskiyse yüksek hıza çıkılamayabilir. Ayrıca 66 MB/saniye ve üstü için 80 damarlı kablo kullanmak gerekiyor. Ek olarak gelen 40 kablo hıza etki etmiyor ama nötr akım taşıyarak kabloların birbirini etkilemesini engelliyor. En başlarda PIO (Programmed Input/ Output) standardı hakimken hız 3.3 MB/saniye (PIO Mode 0) seviyesindeydi.

Çok yavaş kalan ve işlemci kullanımı yüksek olan PIO Mode 4 ile 16.7 MB/saniye hızına çıktıysa da yeterli olamadı. Onun yerine geçen Ultra DMA (Direct Memory Access) işlemci yükünü azalttı ve hızı kademeli olarak yükseltti. UDMA ATA 33 için hız 33 MB/saniyeydi. UDMA'nın gelişimi ATA66, ATA100, ATA133 şeklinde oldu. Piyasadaki PATA arabirimli sabit diskler ya UDMA ATA100 ya da ATA133 standardı nı kullanıyor.

Optik sürücülerse çoğu zaman UDMA2 kullanıyor ve saniyede 33 MB veri aktarabiliyor. 52X CD sürücü en fazla 7.6 MB/saniye veri aktarabilir. 20X DVD-RW sürücünün kayıt sırasında saniyede 27 MB veri alması şart. Aksi halde yazma hızı otomatik olarak düşer. Bu durumda UDMA2 sorun olmuyor. Yeni nesil optik sürücülerde SATA bağlantısı kullanı lmaya başlandı. Bu durumda üst sınır 150 MB/saniyeye çıkıyor.

PATA'dan SATA'ya geçişin avantajları

PATA'nın yerini alan seri tabanlı SATA bağlantı master/slave ayarını ortadan kaldı rıyor, çok daha ince kablolar kullanıyor ve aktarım hızını 300 MB/saniyeye kadar yükseltebiliyor. Ancak ne sabit diskler ne de optik sürücüler bu hıza ulaşabilecek durumda değil. En hızlı sabit diskler RAID 0 halinde bile 150 MB/saniye seviyesini aşamadığı için SATA bağlantılı sabit disklerle ilgili veri darboğazı söz konusu de ğil.

SATA'nın harici versiyonu olan eSATA'da aynı başarıyı göstererek veri aktarı m hızını 300 MB/saniyeye çıkarıyor. Böylece harici sabit diskler üzerindeki darboğaz ortadan kalkıyor. Çünkü harici diskler şu ana kadar yoğunlukla USB 2.0 bağlantısını kullanıyordu. USB 2.0'ın izin verdiği en yüksek veri aktarım hızı 60 MB/saniye. Önceki versiyon olan USB 1.1'de durum içler acısıydı.

USB 1.1 ile hız 1.5 MB/saniyeye düşüyor. Rakip format olan FireWire genellikle saniyede 50 MB veri aktarabilir. FireWire'ın son versiyonu olan Fire- Wire 800 ile hız ikiye katlanıp 100 MB/saniyeye ulaşıyor ve USB 2.0'ı geçiyor. Ancak eSATA'nın gerisinde kalıyor. USB 1.1 kullanılmadığı sürece diğer bağlantılar harici diskler ve optik sürücüler içi gerekli hızı sağlayabiliyor.

Harici bağlantılar hız sorunu olabilir

İsterseniz USB'den önce kullandığımız harici bağlantılara değinip biraz gülümseyelim. Seri ve paralel portlar ortadan kalkmaya başladı ama eskiden tüm yazı- cılar paralel port, farelerse seri port kullanı rdı. Seri portun hızı 1.2 – 28.8 KB/saniye, paralel portun hızı 133 – 2048 KB/saniye. Tüm bunlar yanında biraz da kablosuz iletişim standartlarının hızlarına bakalım.

İlk olarak hatırladığımız standart olan kızılötesi yani IrDA hala hem TV'lerde hem de cep telefonlarında kullanılıyor. Aktarım hızının sadece 9 KB/saniyeden başlayıp 2 MB/saniyeye kadar çıkması şaşı rtıcı. Üstelik cihazların sürekli birbirini görmesi gerekiyor. Bu gereksinim olmayan ve 2.4 GHz'lik radyo sinyallerini kullanan Bluetooth da son derece yavaş. Eski versiyon olan Bluetooth 1.1'in hızı 127 KB/saniye. Bluetooth 2.0 EDR yeniliğiyle hız 3 kat arttı ve 375 KB/saniye seviyesine çıktı ama hala çok yetersiz. Kablosuz ağların en yaygın kullanılan versiyonu olan 802.11g'nin en yüksek aktarım hızı 6.75 MB/saniye.

Bu değer kızılötesi ve Bluetooth'tan çok daha iyi ama kablolu ağ bağlantısını aratıyor. Çoğu zaman mesafeyle birlikte hız 6.75 MB/saniyenin çok altına iniyor. Kablolu ağ bağlantısıysa genelde 100 Mbps türünde yani hız 12.5 MB/saniye. Bit ve Byte arası dönüşüm için 8 katsayısı kullanılıyor. Byte yazarken “B”, bit yazarken ise “b” harfi kullanılıyor. Gbps ağ bağlantınız (kablo, adaptör ve router dahil) varsa o zaman hız on kata kadar artar ve 125 MB/saniyeye çıkabilir

Ekran kartları bilgisayar içinde bilgisayar!

Ekran kartlarında yer alan belleklerin durumunu merak ediyor olabilirsiniz. incelemelerde belirtmiş olduğumuz 1 ns'lik DDR3 bellek ve 1400 MHz çalışma hızı arasında ne tür bir bağlantı var? Belleklerin çıkabileceği en yüksek hızı bulmak için kolay bir yöntem uygulayabilirsiniz. Bilindiği gibi frekans ve zaman arasında ters orantı var. işlem süresi arttıkça frekans azalıyor.

Belleklerin ns olarak belirtilen erişim süresi artarsa çıkabilecekleri en yüksek frekans azalır. Erişim süresi için nanosaniye (10-9), frekans içinse MHz (106) kullandığı mızdan birimler arası 103 = 1000 kat fark var. Erişim süresi 2.5 ns olan belleğ in frekansını bulmak için 1000 / 2.5 = 400 MHz diyebiliriz. Bellek DDR3 ise etkin frekans 2X olacağından 800 MHz sonucunu buluruz. 8600 GTS yongalı ekran kartlarındaki 1 ns'lik belleklerin hızıysa ( 1000 / 1 ) x 2 = 2000 MHz'dir. Bu en yüksek değer olup üreticiler bazen daha alt değerleri seçebilir. O zaman size overclock payı doğmuş demektir.

Ekran kartı belleğinin daha hızlı çalışmasının getirisi birim zamanda aktarılan verinin artıyor olması. Belleklerin boyutu ve hızı yanında bellek veriyolunu da özellikle belirtiyoruz. Orta segment kartlar 128 bit, giriş seviyesi 64 bit, üst seviyeyse 256 – 512 bit arasında değişiyor. Bellek veriyolunu arttı rmak maliyeti yükseltiyor ama performansı belirgin biçimde arttırıyor. PCI yuvada yaptığımız hesapta olduğu gibi çalışma frekansını (MHz) bellek veriyoluyla (bit) çarpı p ardından da 8'e bölerek bit-byte dönüşümü yaparsak bant genişliğini buluruz.

Ekran kartı belleği 2000 MHz hı- zında ve bellek veriyolu 128 bitse band genişliği 2000 MHz x 128 bit / 8 bit/byte = 32000 MB/saniye = 32 GB/saniye eder. Anlaşıldığı gibi bellek frekansı (araç hızı) ve bellek veriyolu (otoyol şerit sayısı) arttıkça band genşliğ i (otoyoldan aynı sürede geçen araç sayısı) o kadar yükseliyor.

Çift kanal çalışan DDR2 bellekler neden uçuyor?

PCIe x16 veriyolu en fazla 4 GB/saniye veri aktarabilirken belleklerin ekran kartı yongasıyla alışveriş sırasında çok daha fazlasını kullanabilmesi şaşırtıcı. Ama tabi bu iletişim ekran kartı üzerindeki bellekler ve yonga arasında yapılıyor. En yeni ekran kartları gerçekten de tek başına bilgisayar içinde çalışan diğer bir bilgisayarı andırıyor.

Anakart üzerindeki sistem bellekleri de benzer ilkeleri temel alıyor. Bellekleri tanımlarken boyutlarını ve MHz cinsinden hızlarını kullanıyoruz. Bugünlerde en çok satılan bellekler DDR2-667 tipinde yani 667 MHz hızında çalışıyor. Artık tarihi olan SD-Ram'leri bir kenara bırakırsak DDR, DDR2 ve DDR3 bellekler bir döngü boyunca iki işlem yapabiliyor. Bu yüzden gerçek hız 333 MHz olsa da 666 MHz gibi işlem yapıyorlar. DDR2- 667 belleklere aynı zamanda PC2-5300 denmesinin nedeni 5300 rakamının veri aktarı m hızını gösteriyor olması. Demek ki DDR2-667 belleklerin veri aktarım hızı 5300 MB/saniye.

En yeni DDR3- 1066 belleklerse bu değeri ikiye katlayıp 10.67 GB/saniyeye ulaşıyor. Bir diğer nokta çift kanal bellek denetleyicisinin getirisi. DDR, DDR2 ve DDR3 bellekler çift kanal üzerinden çalıştırıldığında bant genişliği tam iki katına ulaşıyor. Görüldüğü gibi uygun belleklerle sisteminizi uçuşa geçirebilirsiniz.

Ağ bağlantısındaki sıkıntılar

Bilgisayarlar arası bağlantıyı sağlayan 100 Mbps ağ bağlantısı önemli bir darbo- ğaz. Teorik olarak sağlanması gereken 12.5 MB/saniye değeri çoğu zaman 5-6 MB/saniye seviyelerinde. Böylece sabit disklerin okuma performansı değerlendirilememiş oluyor. Gbps bağlantıyla hız 10 kata kadar artıyor ama tüm ağ kartları, router ve ağ kabloları bu yapıyı destekleyecek biçimde güncellenmeli.

Overclock’taki dar boğazlar

En son olarak bilgisayarın kalbini oluşturan işlemci ve yongasetine geldik. işlemciler günümüzde 2 GHz seviyesini geçti. Çalışma frekansı yanında önbellek ve FSB değeri de önemli. FSB değeri, işlemci, ekran kartı, bellekler, sabit disk ve PCI kartlar arasındaki iletişimin hızını gösterir. Demek ki FSB değeri yüksekse anakart üzerindeki tüm parçalar daha hızlı haberleşir ve tüm sistem performansı yükselişe geçer.

Diğer yandan işlemcilerin kendi içlerindeki çalışma hızları anakart üzerindeki parçalardan çok daha yüksek. Bu nedenden ötürü işlemcinin gücünün heba olmaması için çarpan kullanılıyor. 2 GHz hı- zında çalışan bir işlemci 200 MHz FSB'li bir anakart üzerindeyse çarpanı 10 demektir. işlemci 800 MHz FSB etiketi taşı- yorsa bu gerçekte 200 x 4 demektir.

Yeni nesil işlemcilerde 1333 MHz FSB'ye geçiliyor yani 4 x 333 MHz. Bu durumda anakartı n 333 MHz FSB desteklemesi gerekecek ve işlemcinin çarpanı 9 ise kendi içinde 3 GHz hızında çalışıyor olacak. Günümüzde işlemci çarpanı değiştirmek mümkün değil. işlemciyi overclock etmek için FSB'yi arttırmak gerekiyor ki bu durumda bellek, SATA, PCIe ve PCI frekansları da artacağından tüm parçalar overclock edilmiş oluyor. Neyse ki yeni nesil anakartlar bellekler için de çarpan kullanı yor ve PCI, PCIe, SATA frekanslarını sabitleyebiliyor. Böylece sadece işlemciye yüklenerek overclock yapmak mümkün hale geliyor.

Bellek kontrolcüsü işlemci içine taşınıyor

Darboğaz sorunu yaşamayan işlemci, bellekler ve ekran kartı arasındaki bağ- lantıyı kuzey köprüsü (MCH) sağlıyor. Bu ara bağlantının hızlı olması son derece önemli. Sistemdeki FSB 133 MHz ve 64- bitse band genişliği 1.06 GB/saniye olur. AMD'nin HyperTransport bağlantısı 128- bit genişliğinde ve DDR olarak çalışıyor. 200 MHz FSB halinde band genişliği 6.4 GB/saniyeye çıkıyor.

AMD, HyperTransport ile FSB'yi yenilemeye çalışıyor. Intel ise QuickPath ile aynı hamleyi yapmaya kararlı. Çünkü FSB artık yetersiz kalmaya başlıyor. işlemci ve bellek hızlı çalışırken ara bağlantının yavaş kalması hiç istenmez. AMD bu nedenden dolayı bellek kontrolcüsünü işlemci içine aktardı. Zaten işlemci içindeki L2 önbellekler bu nedenden ötürü son derece önemli. L2 önbelleklerin boyutu fazla olmasa da işlemciyle olan iletişimleri son derece hızlı. Bellek kontrolcülerinin işlemci içine taşınması ve QuickPath'in uygulanması Intel açısından önemli. Sistem performansı nı etkileyen bir darboğaz ortadan kaldırılmış olacak. Çoğu yongaseti kuzey ve güney köprüsü olmak üzere iki parçadan oluşuyor.

işlemci, bellek ve ekran kartı gibi en hızlı parçaları birbirine bağlayan kuzey köprüsü bir yandan da güney köprüsüne bağlı. Daha yavaş kalan güney köprüsü bu nedenden ötürü PCI, PCIe, USB, IDE, SATA gibi daha yavaş parçalardan sorumlu. Bilgisayarların gelişimi aralıksız devam ettiği için çok sayıda farklı parçaya ve özelliklerine değinmek zorunda kaldık.

Umarız MB, Kbps, GHz, 128-bit, 1.4 ns gibi terimlerin ne anlama geldiğini ve araları ndaki bağlantıyı anlamışsınızdır. Bilgisayarlar çok parçanın bir araya gelip iletişim kurmasıyla çalıştığından bunlardan birinin yetersiz kalması performansa sekte vurabiliyor. Bu nedenle anakart ve parçaların seçiminde dengeli davranın.

Sistemde ne gibi darboğazlar oluşabilir?

Açıklamış olduğumuz gibi DDR2 bellekler tek ya da çift kanal üzerinden kullanıldığında gayet iyi sonuçlar veriyor. Ekran kartınızı da PCIe x16 yuva üzerinden kullanıyorsanız bir sıkıntı yaşamamalısınız. SATA ve SATA 300 bağ- lantılar sabit disklerin performansı nı düşürmüyor. UDMA ATA133 ve UDMA ATA 100 eskimeye başlamış olsa da hala yeterince iyi. Bunların altında kalan ATA 66 ve ATA 33 yeni bir sabit disk üzerinde darboğaz oluşturacaktır.

eSATA kullanıldığında harici sürücüler veri aktarım sorunu yaşamıyor. Diğer yandan USB 2.0 ve FireWire da oldukça hızlı ve başarılı. Yeter ki USB 1.1 bağlantıdan uzak durun. Eski bir yazıcınız varsa paralel portla devam edebilirsiniz. Sonuçta yazıcının veri akışının çok yüksek olması şart değil ve sistemi yavaşlatmıyor. Yeni yazıcılarda değişmez bağlantı USB oldu ve esneklik sağlandı. Optik sürücüler çoğunlukla PATA kullanı- yorsa da SATA'ya geçiş başladı. Ancak bu geçiş sayesinde optik sürücülerin yazma ve okuma performansı artmıyor. PCI yuvalara yerleştirmiş oldu- ğunuz parçalar modem, ethernet, kablosuz ağ veya TV kartı ysa genellikle darboğaz oluşması beklenmez. Ancak HD yayınları kaydedebilen TV kartları daha fazla veri akışına ihtiyaç duyabiliyor.

Bu gibi nedenlerden ötürü bazı TV kartlarının PCIe yapı- sında üretilmeye başlandığını gördük. PCIe x1 bile PCI'dan sonra band genişliğini yaklaşık iki katı na çıkarıyor. PCI yuvaya (133 MB/saniye) takı- lan Gbps ağ kartı (125 MB/saniye) az da olsa farkla kurtarıyor. Ancak PCI yuvaya takılan SATA ve USB 2.0 kartları nın durumunu incelemek gerek. USB 2.0'ın 60 MB/saniye limiti mümkünken SATA bağlantının 150 MB/saniye hıza ulaşması zor görünüyor. Ayrı ca kartta birden çok USB 2.0 ya da SATA çıkışı varsa durum daha da vahim. Kartların ve anakartın PCI 2.2 uyumu varsa yani 32 bit ve 33/66 MHz destekliyse band genişliği 266 MB/saniyeye çıkabiliyor. Böylece darboğaz ortadan kalkabilir