Atatürk İlkeleri ve İnkılap Tarihi I

Temel Bilgi Teknolojileri
Bölüm – 6: Temel Donanım Birimleri 2
İşlemciler

Bilgisayarın beyni konumundadır, diğer donanımsal birimleri yönetir.
Giriş verilerini işleyerek sonuca ulaşılmasını sağlayan birimdir.
İşlemci = Mikroişlemci = MİB = CPU = µP
İŞLEMCİNİN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Bilgisayarda genelde üç tip bilgi iletişimi yapılır. Bunlar; veri
(data) iletişimi, işlemin kontrol (control) edilmesi ve durumun
bir bilgi ile (Status data) belirlenmesidir. Bu veri akışında
alfabetik harfler, sayılar veya her ikisi birlikte kullanılır. Kontrol
işaretleri ise bilgisayarın farklı üniteleri arasında bir işlem
yapıldığı sırada kullanılır. Status (durum) işaretleri ile merkezi
işlemcinin durumu ve ne iş yaptığı açıklanır yani veri giriş mi
yaptığı yoksa veri çıkışı mı oluyor ya da kontrol mu yapılıyor
gibi.

Bir işlemci işleyeceği bilgileri bellekten alarak işler, daha sonra işlenen
bilgileri belleğe ya da portlara bilgi olarak geri gönderir. Veri işlemlerinin
dışında ayrıca mantıksal ve matematiksel operasyonları gerçekleştirir. CPU
bir işlemi gerçekleştirirken kontrol, adres ve veri yolarını kullanır ve
CPU’nun o anki durumu; işlem durum kaydedicisinde yani Status
Register’da görülür.

Bir mikroişlemcinin iki tane çalışma frekansı vardır. Bunlardan biri; iç
frekans (internal), diğeri ise dış frekanstır (external). İç frekans, işlemcinin
saniyede yaptığı işlem miktarını tanımlar. Dış frekans ise; işlemcinin bellek
ve chipset gibi diğer bileşenlerle haberleştiği frekanstır. Buna veri yolu hızı
ya da FSB de denilmektedir. İç frekans her zaman dış frekanstan çok daha
hızlıdır.
İşlemcinin Yapısı
ÇEKİRDEK (CORE)

Merkezi
işlem
gerçekleştirir.
birimine
gelen
bütün
komutları
ALU (Aritmetik Lojik Unit / Aritmetik
Mantık Birimi)

Aritmetik ve mantık işlemlerin seçilmesi ve kararların
verilmesi işlemleri yapar.

ALU içerisinde çoğunlukla 3 ya da 6 arasında kaydedici
(Register) bulunur ve bu kaydediciler akümülatör ile
birlikte aritmetik işlemlerde kullanılırlar. Bu birim
matematiksel hesapların yanı sıra karşılaştırma işlemlerini
de yapar.

Ör: A>B, A+B=C
KONTROL BİRİMİ

CPU içindeki kontrol ünitesi, elektrik sinyalleri ile bilgisayar içindeki
işlemlerin akışını düzenleyerek, komutları yorumlar ve komutların yerine
getirilmesini sağlar. Kontrol ünitesi aynı zamanda ALU ve bellek ile
etkileşimli olarak çalışır, aynı zamanda işlemci saat çevrimini (cycle) yönetir.

Kontrol ünitesi; bir komutun gerçekleştirilmesini ve düzenli adımlarla
yürütülmesini kontrol eder. Burada kullanılan iç kontrol sinyalleri ile
merkezi işlemcinin alt elemanlarının denetimini ve bu elemanlar arasındaki
bilgi akışının düzenlenmesini sağlar. Merkezi işlemcinin hafızaya ve giriş
çıkış birimleriyle olan iletişimi ise dış kontrol sinyalleriyle kontrol edilir.
Cache (Ön Bellek)

İşlemcinin hızıyla aynı hızda çalışabilir

RAM e göre çok hızlıdır

RAM den gelen bilgiler işlenmeden önce buraya alınır

L1 ve L2 olmak üzere 2 kısımdan oluşur

L1, L2 ye göre daha hızlıdır
İşlemci Neden Yapılmıştır ?
Mikroişlemci
Mikroçip
Transistör
Slikon
Silisyum
Kum
İŞLEMCİ KOMUTLARI NASIL ÇALIŞIR?

Ör: 5+6


1. Komut alınır, örneğin 5 rakamı
belleğin 12345 adresinden alınır.
6. Komut alınır, toplama işlemi
çalıştırılır.

7. Komut çözülür.

2. Komut çözülür.


3. Komut çalıştırılır, ALU sayıyı
bulur.
8. Komut çalıştırılır, ALU 5 ve 6
sayılarını toplar

4. Komut saklanır, 5 rakamı belleğe
geçici olarak saklanır.
9. Komut saklanır, hesaplanan
sonuç geçici olarak belleğe saklanır.

5. 1, 2, 3, 4 adımları aynen 6
rakamı için de uygulanır.
10. Komut çalıştırılır, ekranda
görüntüleme emri iletilir.

11. Komut çözülür.

12. Komut çalıştırılır


Yıl 1940 ...

18.000, adet elektronik tüp

30 ton

167 m2

150 KW güç

saniyede
5000
toplama
işlemi

aşırı ısınma sebebiyle bir
kaç dakika çalışma süresi
... Yıl 2007

42 milyon transistör

1 mikron (1/1000 mm)

Saniyede 3,5 milyar işlem
CPU-İLETİŞİM HATLARI
CPU-İLETİŞİM HATLARI

Adres Yolu (Address Buses): İşlemcinin bilgi yazacağı veya
okuyacağı her hafıza hücresinin ve çevre birimlerinin bir
adresi vardır. İşlemci, bu adresleri bu birimlere ulaşmak
için kullanır. Adresler, ikilik sayı gruplarından oluşur. Bir
işlemcinin ulaşabileceği maksimum adres sayısı, adres
yolundaki hat sayısı ile ilişkilidir. Adres yolunu çoğunlukla
işlemci kullanır. Bu yüzden adres yolunun tek yönlü
olduğu söylenebilir.
CPU-İLETİŞİM HATLARI

Veri Yolu (Data Buses): İşlemci, hafıza elemanları ve
çevresel birimleriyle çift yönlü veri akışını sağlar. Birbirine
paralel iletken hat sayısı veri yolunun kaç bitlik olduğunu
gösterir. Örneğin, iletken hat sayısı 64 olan veri yolu 64
bitliktir. Yüksek bit sayısına sahip veri yolları olması
sistemin daha hızlı çalışması anlamına gelir.
CPU-İLETİŞİM HATLARI

Kontrol Yolu (Control Buses): İşlemcinin diğer birimleri
yönetmek ve eş zamanlamayı (senkronizasyon) sağlamak
amacı ile kullandığı sinyallerin gönderildiği yoldur.
İşlemci Şekilleri

İşlemciler ilk üretildikleri yıllardan günümüze farklı
şekillerde piyasaya sürülmüşlerdir. Bu şekiller temelde
soket ve slot olmak üzere iki ana başlıkta incelenebilir.
Soket İşlemciler

Kare şeklinde üretilmiş işlemci modelidir. Üst yüzeyinde marka ve model
isimleri bulunur. Alt yüzeyinde ise işlemcinin türüne göre çok sayıda pin
veya iletim noktası bulunur. Takıldıkları anakarta bir mandal/kilit yardımı ile
tutturulurlar. Anakartta bulunan sokete uygun işlemci seçilmelidir.
Soketteki pin sayısı ile işlemcideki pin sayısı aynı olmalıdır.
Slot İşlemciler

Diklemesine anakartın üzerine monte edilirler. Dikdörtgen bir kart şeklinde
üretilen işlemci modelidir. Kimi işlemci bileşenleri kart üzerindedir. Kartın
alt kısmında bulunan bağlantı noktaları ile ana karta bağlanır. İşlemcinin
korunması için dış kılıfı vardır. Kılıfınyan yüzeylerine soğutucu takılmaktadır.
Slot işlemcilerin üretimi durdurulmuştur.
İşlemci Üreticileri

AMD, Cyrix, IDT, Intel, Motorola, Zilog, Mostek, NexGen
gibi birçok firma işlemci üretmektedir. İşlemci piyasasında
birçok üretici olmasına rağmen günümüzde Intel ve
AMD(Advanced Micro Devices) firmalarının piyasanın en
büyükleri olduklarını görüyoruz.
INTEL
INTEL
CELERON
PENTIUM
CENTRINO
AMD
AMD
SEMPRON
ATHLON
TURION
İşlemci Teknolojileri
HT (Hyper Threading) Teknolojisi

Hyper Threading teknolojisi için aynı anda birkaç yazılımı
çalıştırırken, randımanı artırmaya yarayan bir teknolojidir
denilebilir.
Çift Çekirdekli İşlemciler (Dual-core)

Çift çekirdekli işlemci tek bir fiziksel
işlemci içinde aynı frekansta çalışan
iki
tam
yürütme/çalıştırma
biriminden (çekirdek) oluşur. Her iki
çekirdek de aynı paketi, aynı chipset
ve belleği kullanır. İki çekirdeğin
olması, aynı anda çoklu uygulama
çalıştırma olanağı sağlar.
ŞLEMCİ SOĞUTMASI

Alüminyum soğutucu ve bakır soğutucular
İŞLEMCİ SOĞUTMASI

İşlemci Fanı
Bellekler (RAM Bellek)

İşlemcinin istediği bilgileri en hızlı şekilde işlemciye ulaştıran ve
bilgileri geçici olarak saklayan depolama birimidir.

Bilgisayarın açılışından kapanışına kadar sağlıklı bir şekilde
çalışmak zorunda olan en önemli bilgisayar bileşenlerinden
Belleğin Görevi

İşlemcinin işleyeceği bilgileri geçici olarak saklamaktır.

Eğer
işlemci,
bellek
yerine
sabit
bilgisayarlarımızın hızları çok düşerdi.
diski
kullansaydı
CPU
Kaydediciler
Cache
Level1
Level 2
GEÇİCİ
DEPOLAMA
ALANLAR
RAM
Fiziksel
RAM
Sanal
RAM
Depolama Aygıt Birimleri
ROM/
BIOS
Taşınabilir
Aygıtlar
Network/
İnternet
Depolama
SABİT
DİSK
Giriş Kaynakları
Klavye
Fare
Taşınabilir
Araçlar
Tarayıcı
Kamera
Mikrofon
Video
Uzaktan
Erişimli Diğer
Kaynaklar Kaynaklar
KALICI
DEPOLAMA
ALANLARI
Ram Çeşitleri
RAM
SRAM
DRAM
SDRAM
FPM RAM
DDR RAM
EDO DRAM
DRD RAM
DRAM (Dinamik RAM)

RAM hücrelerinin elektrik sinyali gönderilerek sürekli
yenilendiği bellek türüdür.

Yenileme işlemini Bellek Kontrol Birimi yapar.

Saniyede binlerce kez yenileme yapılır.

Sürekli dolup boşaldığından dinamik denmiştir.
SRAM (Statik RAM)

DRAM deki gibi bilgiyi tutmak için yenilemeye ihtiyaç
yoktur.

Bu sebeple daha güvenilir , hızlı ve pahalıdırlar.

SRAM ler önbelleklerde kullanılırlar.
SDRAM (Eşzamanlı DRAM)

İşlemci ile eş zamanlı çalışabilecek şekilde tasarlandı

Böylece işlemci bellekten gelecek bilgiler için daha az
beklemektedir.

Bir bilgiye ulaşmada 3 farklı gecikme yaşanır
• RAS (Row Address Strobe) : Bilginin bulunduğu satıra
ulaşırken oluşan gecikme
• CAS (Column Address Strobe: Bilginin bulunduğu
sütuna ulaşırken oluşan gecikme
• RAS to CAS : Satırdan sütuna geçerken oluşan gecikme
DDR SDRAM (Çift Veri Hızlı DRAM)

SDRam belleklerden iki kat daha hızlıdır

Bunun sebebi: Her bir saat darbesinde
SDRam bellek bir bilgi okurken DDR
SDRam bellek iki bilgi okumaktadır.

Bu nedenle 133 MHz hızındaki bir DDR
ile 266 Mhz hızındaki bir SD Ram aynı
performansı göstermektedir
DRD RAM (Direk Rambus RAM)

Rambus isimli firma tarafından üretilmiştir

DDR Ram 64 bitlik veri yolu kullanırken DRD ram 16 bitlik
veri yolu kullanmaktadır.

İlk defa dar bir veri yolunda yüksek hızlar elde edilmiştir.

Veri yolu genişliği 1.6 GB/sn. dir

Günümüzde kullanılan en son teknolojidir.
ROM (Sadece Okunabilir Bellekler)

Bilgileri kalıcı olarak saklayabilir

İçine bilgi bir kere yazılır, daha sonra değiştirilemez, silinemez.

İlk yazma işlemini üretici yapar

3 çeşit ROM bellek bulunmaktadır

Bunlar; PROM, EPROM ve EEPROM çeşitleridir.
PROM (Programlanabilir ROM)
•
Standart ROM dan farkı programlanabilir olmasıdır
•
Boş olarak alınıp bir kereye mahsus olmak üzere içine bilgi
yerleştirilebilir.
EPROM (Silinebilir Programlanabilir
ROM)

RAM lerin elektrik kesildiğinde silinmesi, ROM ların ise sadece bir
kere
programlanabilmesi
sorununu
ortadan
kaldırmak
üretilmiştir.

İstenildiği kadar yazılıp silinebilir kalıcı hafızadır.

Üzerindeki pencereye kızılötesi ışık gönderilerek silinir.
için
EEPROM (Elektrikle Silinebilir
Programlanabilir ROM)

Bilgileri silmek için kızıl ötesine ihtiyaç yoktur.

Elektrikle silinebilir. Silinme işlemi daha kolay olduğu için
daha çok tercih edilir.

Bilgisayarımızda bulunan BIOS EEPROM dur.
FLASH ROM

EEPROM ile aynı ailedendir.

EEPROM aynı anda 1 byte lık bilgi üzerinde işlem
yapabilirken, FLASH Rom 512 byte üzerinde işlem yapabilir.

Bu sebeple daha hızlıdır.