İşlemciler

İŞLEMCİ 

İşlemci aynı zamanda Central Processing Unit (CPU) yani merkezi işlem birimi anlamına gelir. işlemci için bilgisayarın beynidir diyebiliriz. Bilgisayar üzerinde yapılan bütün hareketler muhakkak işlemciye uğramaktadır. Klavyenin bir tuşuna basmak, fareyi hareket ettirmek birebir işlemcide gerçekleşir. İşlemciler ana depolama ve giriş çıkış işlemleri ile birlikte bilgisayarların veri işleyen ve yazılım komutlarını gerçekleştiren bölümdür. Merkezi işlem birimi aritmetik ve mantıksal işlem yapma yeteneğine sahiptir. İlk işlemciler belli işlemleri ve çoğu zamanda yalnızca tek bir işlemi gerçekleştirmek için üretilmiştir.

YAPISI VE ÇALIŞMASI

İşlemler yapılırken sayısal (mantıksal 1 veya 0) mantık kullanılmaktadır. Yani iki sayıyı toplamak için ilk olarak sayıların ikilik değerleri (1001010 şeklinde) ele alınır ve bunun üzerine işlemler yapılarak sonuç elde edilir.

Bir film izlerken ya da bir program kullanırken ekrandaki görüntünün oluşması, programın sonuç üretmesi için hafızada bulunan ikilik değerler birleştirilir ve böylece sonuç oluşur.

İşlemciler hafızalarında bulunan komutlarla dışarıdan gelen uyarılar eşliğinde işlemleri yapmaktadır. İşlemcinin hafızasında bulunan komutlara o işlemcinin komut seti denir ve hangi uygulamayı kullanırsak kullanalım bizim kullandığımız uygulama işlemcinin anlayacağı bu komut setlerine dönüştürülerek sonuç elde edilir.

İşlemciler komut setlerine göre CISC ve RISC olmak üzere ikiye ayrılır.

CISC: Kompleks komutlara, yani bir seferde birden fazla işlemi yerine getirebilen komutlara sahip işlemci mimarisidir.

RISC: Her seferinde tek bir işlem gerçekleştiren basit ve hızlı komutlara sahip işlemci mimarisidir.

Normalde bilgisayarımızda veya başka kompleks ürünlerde sadece bir tane işlemcinin olduğunu düşünürüz oysaki detaylıca inceleyecek olursak diğer ünitelerin de (ekran kartı, TV kartı, ses kartı gibi) merkezî işlem birimine sahip olduğunu görürüz.

Bilgisayarda tüm programlar sabit diskte (hard disk) tutulur. İşlemci her saniyede milyonlarca, hatta milyarlarca komutu işleyebilecek kapasiteye sahiptir.

1 hertz (Hz) = saniyede 1 çevrim

1 megahertz (MHz) = saniyede 1.000.000 çevrim

1 gigahertz (GHz) = saniyede 1.000.000.000 çevrim

Sabit disk, işlemcinin komut işleme hızına ulaşamaz. Bu sorunu ortadan kaldırmak için programlar sabit diskten alınarak RAM’e (random access memory) rastgele erişimli belleğe yüklenir. RAM’den de işlemciye aktarılır. Bir program RAM’e yüklendiğinde ve işlemci kendisinden istenileni gerçekleştirdiğinde buna program (yazılım) çalışıyor deriz.

RAM = Rasgele Erişimli Bellek = Sistem Belleği = Ana Bellek

Verinin sabit disk, RAM ve işlemci arasındaki akışı tek yönlü bir işlem değildir. İşlemcinin yaptığı işlemler sonucunda ürettiği veriler de işlemciden, RAM’e ve oradan da sabit diske alınarak sabit diskte tutulur.

Bütün programlar RAM’da çalıştığına göre neden getir-götür işiyle uğraşılıyor ve bilgiler RAM’da tutulmuyor sorusu akla gelebilir. Bunun cevabı kısaca, RAM içindeki bilgilerin elektrik kesildiğinde silinmesi ve maliyettir.

İşlemci kendi içinde bir mimariye sahip olup işlemlerin yapılabilmesi için birçok birimi bulunmaktadır. Bu birimlerden en önemlileri sırasıyla;

1.  Kontrol birimi,
2.  İletim yolları,
3.  Kaydedici,
4.  Sayıcılar,
5.  Giriş/çikiş tamponları,
6.  Aritmetik mantık birimi,
7.  Kayan nokta birimidir.

Kontrol birimi: Bütün komutlar buradan işletilir. İşlenen komuta göre mikroişlemci içerisindeki bir veri değiştirilir veya bir verinin işlem içindeki başka bir bölüme aktarılması sağlanır.

İletim yolları (bus): Bu yollar işlemci ile bilgisayarın diğer birimleri arasındaki bağlantıyı sağlayan iletkenlerdir. Üç tip iletim yolu vardır.

Adres yolu (adress bus): 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.

2Adres hattı sayısı = Maksimum hafıza kapasitesi

Bir mikroişlemci 16 adres hattına sahipse adresleyebileceği maksimum hafıza kapasitesi,

216 = 65536 bayt = 64 KB olacaktır.

Veriyolu (data buses): İşlemci, hafıza elemanları ve çevresel birimleriyle çift yönlü veri akışını sağlar. Birbirine paralel iletken hat sayısı veriyolunun kaç bitlik olduğunu gösterir. Örneğin, iletken hat sayısı 64 olan veriyolu 64 bitliktir. Yüksek bit sayısına sahip veriyolları olması sistemin daha hızlı çalışması anlamına gelir.

Kontrol yolu (control buses): İşlemcinin diğer birimleri yönetmek ve eş zamanlamayı (senkronizasyon) sağlamak amacı ile kullandığı sinyallerin gönderildiği yoldur.

Kaydedici

Mikroişlemci ile hafıza ve giriş/çıkış (I/O-Input/Output) kapıları arasındaki bilgi alışverişinin çeşitli aşamalarında, bilginin geçici olarak depolanmasını sağlar.

Sayıcılar (counter)

İşlemi yapılacak komut ve verilerin adreslerini taşıyarak bilgisayarın çalışması sırasında hangi verinin hangi s*ırada kullanılacağını belirler.

Giriş/çıkış tamponları (buffers)

Mikroişlemcinin dış dünyaya adres, veri ve kontrol sinyallerini iletirken dış dünya ile iletişimin sağlandığı bir çeşit kapı görevi görür.

Aritmetik mantık birimi (ALU-aritmetic logic unit)

Mikroişlemcinin en önemli kısmıdır. Toplama çıkarma gibi işlemlerin yapıldığı bölümdür.

Kaynakça: 

https:\\bilişimdergisi.wordpress.com 

bilgihanem.com