"Elektrik hızı"

[Eralph]

Böyle bir tabir var mı bilmiyorum ama buna benzer birşeyin olması lazım, evet nedir elektrik hızı aslında açıklayabilecek birisi varmı?

Elektrik hızından kastettiğim şey voltaj değişikliklerinde elektronların tepki verme hızı, bilmem anlatabildim mi.Yani siz 20000 km lik bir kabloyla pili lambaya bağlıyıp devreyi tamamlarsanız lamba ne kadar süre içinde yanar?(devre direnci, voltaj, amper gibi değerlere bağlımıdır?)

Derslerde öğrettikleri kablodaki bütün elektronların aynı anda harekete geçeceği, tabi derslerde öğrettikleri hiç bir zaman yeterli olmuyor :P

Ayrıca elektronların çook yavaş hareket ettiğini duymuştum yani kablodaki yük taşıma esnasında.Bu olabilir ama etkileşim hızı benim kastettiğim.

Umarım anlamışsınızdır aklımdaki karışıklığı,evet anlatabilecek varmı ?

saçma şeyler yazmış olabilirim yatıcam şimdi zaten, iyi geceler cümleten :)

[fede]

said:

direnci, voltaj, amper gibi değerlere bağlımıdır?

evet

[Eralph]

peki sıradan bir bakır kabloda ne kadardır bu hız, yada herhangi bir örnek verebilirmisin görselleştirmek için yada verebilecek varmı

[GEd]

http://en.wikipedia.org/wiki/Current_density

[Ardeth]

ışık hızı o ortamda ne kadar hızda gidiyorsa (vakümdaki hızı olan 3x10^8 demiyeceğim çünkü vakumde değiliz). senin yarattığın voltaj değişikliğini elektromanyetik bir etki olarak ele alırsan o etki ışık hızında hareket eder. tabi isterse vakum olsun, isterse bakır olsun ışık hızının hızı çok düşmeyeceği için dünyasal ölçütlerden bahsettiğimizde; evet tüm elektronlar aynı anda harekete geçecek (ışık hızı değişmez diyenler çıkacak şimdi kesin, ışık hızı bulunduğu bir ortamda relatif olarak bir gözlemleyicinden diğerine göre değişmez biri hareket ediyor olsa bile, ama sudaki ışık hızı ile vakumdeki ışık hızı farklıdır).

[Venator]

Elektromanyetik alan hızında gider.

Elektronların teker teker olan hızları ile elektrik alanının hızını karıstırmamak gerekir zira ikisi cok farklı seylerdir.

Pratik her turlu kosulda bu etkiyi farkedemezsin bile. Eger pratik olmayan kosullardan bahsediyosak (binlerce kilometre uzunlugundaki kablolar falan) o zaman zaten varolan devre senin istedigin gibi calısmayacaktır =)

Eger ozellikle o lamba ornegini soruyosan, orda lambanın yanması ile senin dugmeye basman arasında gece süre şunlara bağlıdır:

Bakırda elektromanyetik dalga hızı ( vaküme çok yakın )
Voltajın AC/DC olması
DC ise bu kadarı yeter ama,
AC ise frekansı ve fazı
Lambanın tam olarak kaç voltta yanmaya başlayacağı
Lambanın kendisindeki elektromanyetik dalga hızı ( bi nevi rezistansını ordan bulabilirsin )

baska bisey varsa, ki olabilir, unutmusumdur sizler doldurunuz :P

[Eralph]

peki nerdeyse ışık hızında gidiyorsa(aşırı koşullar olmadıkça) 2 sorum olacak

1)cpularda işte level 1 cache(çekirdeğin çok yakınındaki bellek) denilen şeyi çok küçük tutmak zorunda kalıyorlar çünkü çekirdeğin içine ancak bu kadarı sığıyor, ben hep bunun kablo uzunlaşırsa veri aktarım hızı düşecek diye olduğunu düşünmüştüm ama eğer öyle değilse neden kabloları uzatıp 1-2 santim uzağa paşa paşa megabytelarca bellek koymuyorlar?

kablodan veri aktarım yapmanın "protokol"ünü bilmiyorum yani ama etkileşim hızı ne kadarsa veri aktarımıda o kadardır diye düşünüyorum, yanlış olduğu kesin ama neresi yanlış :)

2)fiberoptiktede etkileşim ışık hızında(valla :P) neden fiberoptik çok daha üstün?(çok uzun mesafelerde kablonun direncinin çok artacağı falan filan mı?)

[moriQ]

fiber kabloda elektrik gitmiyor. ışık gidiyor.

[Eralph]

tabi yani biliyorum da işte neden daha "üstün" ve çok daha iyi sonuçlar veriyor

[moriQ]

http://tr.wikipedia.org/wiki/Fiberoptik

[Eralph]

sağol öğrendim :D

[Ardeth]

Venator said:

Elektromanyetik alan hızında gider.

ışık hızında desene işte ne kasıyosun sanki fantastik bişeymiş gibi. bildiğin ışık hızı sdf

[Bleda]

I-Ih 0.99c diye hatırlıyorum ben.

[Ardeth]

Wikipedia:

said:

So these electromagnetic waves travel at the speed of light.

said:

Light, or visible light, is electromagnetic radiation

[Saykoleo]

L1 memorynin düşük olmasının sebebi çok basit: çünkü ihtiyaç yok.Bilgisayarların şu andaki L1 memorylerini doldurmaları zaten çok zor bu yüzden daha fazla koymuyorlar. Şöyle açıklayayım kısaca: modern(modern derken dualcore falan demek istemiyorum onlarda da var ama p1'lerde de var yani) mikroişlemcilerde iş hattı denen bir teknik uygulanıyor. Bu tekniğin kullanılması da mikroişlemcinin hızını gerçekten çok arttırıyor. Ama bir iki sorunu var bu tekniğin. Şöyle ki mikroişlemci her saat çevriminde bir komut istemek zorunda RAM'den,ama bazense veri de istiyor. Aynı anda RAM'i iki ayrı şey almak için kullanamayacağından da veri isteği komut isteğini beklemek zorunda kalırdı ki mikroişlemci yavaşlamış olurdu. L1'le çözülmüş sorun bu. L1 ikiye ayrılmış küçük bir bellek. L1-veri ve L1-komut olarak, mikroişlemcinin bir bölümü sıradaki komutları ve yakında istenecek verileri L1 in bölümlerine atıyor ve sonra ordan aynı anda alabiliyor. Olay budur. L1 çok büyük olursa birşey değişmez çünkü bir yandan alıyor bir yandan atıyor kolay kolay dolmaz yani.

L2'yi daha fazla büyütmeme sebepleriyse L2'nin (L1 de öyle) RAM gibi kondansatör değil transistör(yarı iletken malzemeyle yapıldığı için pahalı) bazlı olması bu yüzden aşırı pahalı olması ve ısınması.


Bu arada bilgisayarların hızını belirleyen şey kablo uzunluğu, direnç değil. Sistem saatinin hızı. Sistem saati de şöyle bir şey:

-_-_-_-_-_-_-

bu şekilde 5'le 0V arası voltaj üreten bir jeneratör gibi bişey (daha doğrusu çevirici).Her 5'ten 0'a geçip yeniden 5'e geçtiğinde bir işlem yapılıyor. Bu saatin frekansı ne kadar yüksekse o kadar hızlı çalışır işlemci. Tabi bunun yanında iş hattı, genel amaçlı register'lar, çok çekirdek, CICS,RISC,EPIC olması vs vs de var.

Öyle işte.. :P
Kısaca kablolarla hızını arttıramazsın mikroişlemcinin.
Bir de mikroişlemci alırken ödediğin paranın yarısı transistore gidiyo zaten daha fazla olsun istemezsin :)

[huun]

saykoleo'nun mesajı ardeth yazmış zannettim, dedim "oha bir insan evladı hem bilgisayardan hem genetikten mi anlar?" diye şok oldum, sonra geçti.

[Ardeth]

bu dönem quantum 2 dersinde yapılacak projede quantum bilgisayarları üzerine proje yapmanın ucundan döndüm onun yerine kuantum moleküler modelleme projesi yapmaya karar verdim hehe ilkini yapsaydım biraz bilgisayar donanımı da öğrenmiş olacaktım d:

ama evet abartmaya gerek yok

[Eralph]

Hadi ya ben l1 ve l2 cacheler çok önemli zannediyordum, saat te 5:10 yatıyım bari :) neyse tekrar teşekkürler

[Cons]

katılmıyorum.

[Saykoleo]

önemli zaten l1 ve l2, l1 olmazsa çok düşer mikroişlemci hızı, ama l1 doldur boşalt olduğu için büyük olmasına gerek yok

l2'nin büyüklüğü de önemli. l2 sadece ramden hızlı bir tampon bellek olsun da, biz ram'den oraya atalım mikroişlemci ordan alsın amacı güdüyo(mikro işlemcinin beklemek zorunda kaldığı durumlarda dolduruyosun l2'yi).o yüzden l2nin büyüklüğü önemli.
özellikle CICS'ler intel'le amd kasıyo l2 büyük olsun diye çünkü onların işlemcilerinde çok çakışma oluyo, beklemek zorunda kalıyo mikroişlemci bölece l2yi doldurabiliyo rahatça. RISC'lerde pek çakışma olmuyo ama olanlar için onlar da l2 koyuyo 1mb kadar falan

Ama l2 transistör bazlı yani çok çok pahalı o yüzden büyük tutamıyolar. yoksa gönül ister 1gb l2 :)

[Eralph]

ya konu daldan dala atlıyor, eğer bozuluyorsa forum biri uyarsın yeni konu açayım, malum yeniyim ama;

günümüzde cpu gelişmeleri ısınma probleminden dolayı bayaa yavaşlamış durumda(hatta tek bi core'un 5.0 gibi bi rakamı geçemeyeceğini söylüyordu intel yamulmuyorsam onun için çekirdek sayısını arttırmada arıyorlar çareyi).

Peki niye transistörleri(cpu transistörlerden oluşuyor dimi?) birbirinden daha uzaklaştırıp cpu yüzeyini büyütmüyorlar böylece ısınma problemi çözülmüş olmaz mı yani yüzeyi 2 kat büyütürsek 2 kat daha fazla "ısındırma" imkanımız olmaz mı?

Bunun nedeni ekonomik olmaması mı acaba?

[Ardeth]

ne bozulcak yahu =)
senin konun istediğini sorabilirsin heh

ben cpu ısınmları vs gibi şeylerin fiziksel sebebini biliyorum. "electron tunelling" dene bir fenomen var, senin koyduğun bir potansiyel bariyer karşısında bile herzaman bir miktar elektronun o potansiyel bariyerden sızma ihtimali var, tamamen kuantumsal bir fenomen. bu de devre, anakart, cpu ısınmalarının sebebi, ama bunun mühendislik boyutunda etkisi nedir bilmiyorum. bunu kuantum dersinde ilk duyduğumda çok şaşırmıştım, kuantumsal bir fenomenin hayatımızda etkisi çok büyük aslında.

[Ardeth]

sanırım az sonra bir elektrik elektronikçi bu konuyu spamleyecek hehe kendisinden aldığım duyumlara göre electron tunnelling az bir miktarda ısınmaya sebep oluyormuş. ben sizi başbaşa bırakayım d:

[Venator]

Şimdi

1- Isınma probleminde electron tunneling onemli bi faktör olduysa o teknoloji atılır yeniden baştan tasarlanır bi defa. Tunneling minimal bişey olmalı kesinlikle, ısınma CMOS yapısının switch ederken akım gecirmesinden kaynaklanır, ki modern islemcilerin her clock basına ( 3.0GHz diyince bi saniyede 3 milyar kere ) transistorlerinin ciddi bi miktarının switch ettigi dusunulurse bu cok cok ciddi bi rakam oluyor bi anda.

2- Fazla L1 cache'nin hicbi zararı olmaz. Keske RAM olmasaydı da L1 cache olsaydı hafızadan gelen latency olmasaydı. Evet bi yerden sonra L1 cache'i abartınca cache miss'ler cok cok nadir olacak ama gunumuz islemcilerinde bile o kadar dusuk rakamlara erisemedik. Yapılmaması nedenleri:

* Chip alanını buyutur
* Isınma sorununu artırır
* Buyuyen chip alanı ve ısınma sorunuyla birlikte guc tuketimi ucar
* Pratik degil. CPU ile RAM'in ayrı tutulmasının mantıgı var sonucta, ikisini de tamamen birlestirince pratik olmuyor.
* Ne kadar buyuk chip = o kadar cok sorun. Clock ayarlamasından voltaj regulasyonuna kadar dert hepsi. Niye daha az koyabilirken daha cok koyun ki?
* Essek kadar chip yapmak zaten chip yapmanın mantıgına aykırı. Ayrıca cok buyuyunce bu arkadaslar alttaki silikon'u saglam tutmak ve de ust layer'lardaki uctan uca giden metallerin guvenirligini saglamak o kadar zorlasıyor ki bu hem chip hatalarının artmasına hem de maliyetin ucmasına neden oluyor. Chip dediginiz sey ne kadar kucukse o kadar iyi.

Bunun yerine agırlıgı L2 cache'e koyup L1'i minimize etmeye calısıyorlar, ki bunun da getirdigi bir ekstradan latency var. Hersey L1 olsaydı ve L2ye gerek olmasaydı o zaman dunya daha guzel bi yer olurdu.

3- L2 cache SRAM ile yapılır, ve SRAM hızlı ve stabil olsa da DRAM'e göre cok daha hızlıdır ama cok daha fazla yer kaplar. Yani essek kadar bi L2 cache chip'i yapmadıgınız surece mantıgı olmaz, ne pratik ne ekonomik ne de mantıklı olur.

Ayrıca cache, herhalde CPU'nun hızını artıran en en önemli faktörlerden biridir. Cache hit olan komutlar cok cok daha hızlı calısır, cache miss yapmayan programlar da dehset olur haliyle.

4- Transistorlerin arasındaki acıgı artırırsan bi defa cok ters mantıkla muhendislik yapıyorsun demektir. Daha cok alana daha cok transistor sıkıstırıp daha gelismis bir sistem yapacagına essek kadar bir alana hicbisey sıkıstırmamıs oluyorsun. Sonuc: Eger aynı sayıda transistor kullanırsan aynı miktarda ısı yaratır o zaman da sadece fan'ını buyutmus olursun ve de maliyeti ucurursun chip alanını buyuttugunden dolayı.

5.0 GHz'in ustune cıkmak istememelerinin tek nedeni o kadar ısıyı kaldıramayacak bir ısı sisteminin olmaması degil. Artık o sogutucuların neredeyse chip brüt maliyetini 10a falan katlaması. Baska nedenler de var tabii, mesela delaylerle basa cıkmak giderek zorlasıyor, clock dagıtmak daha cok bas agrıtıyor, chip'iniz yavas yavas anten gibi o frekansta yayın yapmaya baslıyor falan.

5.0 GHzlik bi chip yapıp ona kamyon motoru fanı takarsan elbet soguk tutacaktır ama cok da mantıklı olmadı deil mi =)

[Mirage]

Saykoleo said:

L1 memorynin düşük olmasının sebebi çok basit: çünkü ihtiyaç yok.Bilgisayarların şu andaki L1 memorylerini doldurmaları zaten çok zor bu yüzden daha fazla koymuyorlar. Şöyle açıklayayım kısaca: modern(modern derken dualcore falan demek istemiyorum onlarda da var ama p1'lerde de var yani) mikroişlemcilerde iş hattı denen bir teknik uygulanıyor. Bu tekniğin kullanılması da mikroişlemcinin hızını gerçekten çok arttırıyor. Ama bir iki sorunu var bu tekniğin. Şöyle ki mikroişlemci her saat çevriminde bir komut istemek zorunda RAM'den,ama bazense veri de istiyor. Aynı anda RAM'i iki ayrı şey almak için kullanamayacağından da veri isteği komut isteğini beklemek zorunda kalırdı ki mikroişlemci yavaşlamış olurdu. L1'le çözülmüş sorun bu. L1 ikiye ayrılmış küçük bir bellek. L1-veri ve L1-komut olarak, mikroişlemcinin bir bölümü sıradaki komutları ve yakında istenecek verileri L1 in bölümlerine atıyor ve sonra ordan aynı anda alabiliyor. Olay budur. L1 çok büyük olursa birşey değişmez çünkü bir yandan alıyor bir yandan atıyor kolay kolay dolmaz yani.

L2'yi daha fazla büyütmeme sebepleriyse L2'nin (L1 de öyle) RAM gibi kondansatör değil transistör(yarı iletken malzemeyle yapıldığı için pahalı) bazlı olması bu yüzden aşırı pahalı olması ve ısınması.

İhtiyaç yok lafını yadırgadım açıkcası. Günümüz bilgisayarlarında erişim süreleri ve bandwidth'ler yaklaşık olarak şöyle:

L1 Cache: 1.2 ns - 30GB/s
L2 Cache: 4.9 ns - 16GB/s
Bellek: 75.5 ns - 3GB/s

Yani L1 cache ram'e göre yaklaşık 60-70 kat hızlı erişim süresine ve yaklaşık 10 kat fazla bandwidth'e sahip.

Senin de bahsettiğin gibi L1 ve L2 cache çok pahalı. O yüzden cache'lere farklı amaçlar verilmiş. L1 cache bellekte en çok kullanılan setlere çok hızlı ulaşmak için, L2 cache ise cache miss'i azaltmak için kullanılıyor. Cache'lerin küçük tutulmasının sebebi cache'in "dolmaması" yada "gerekli olmaması" değil, fazlasıyla pahalı olması.

Cache boylarını hesaplarken hit rate ve fiyat arasında bir tradeoff yapmak zorundasın sonuçta. Hit rate artışı için harcanan para katlanarak hızla artıyor. O yüzden ekonomik açıdan karlı olmuyor. Ama Venator'un dediği gibi bellek yerine tamamen L1 cache dizebilseydik uçardı bilgisayarlar.