Temel Bilgi Teknolojileri

1. Temel Bilgi Teknolojileri Bölüm – 6: Temel Donanım Birimleri 2

2. İşlemciler • Bilgisayarın beyni konumundadır, diğer donanımsal birimleri yönetir. Giriş verilerini işleyerek sonuca ulaşılmasını sağlayan birimdir. İşlemci = Mikroişlemci = MİB = CPU = µP

3. 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.

4. 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.

5. İşlemcinin Yapısı

6. ÇEKİRDEK (CORE) • Merkezi işlem birimine gelen bütün komutları gerçekleştirir.

7. 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

8. 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.

9. 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

10. Mikroçip Transistör Slikon Silisyum Kum İşlemci Neden Yapılmıştır ? Mikroişlemci

11. İŞLEMCİ KOMUTLARI NASIL ÇALIŞIR? • Ör: 5+6 • 1. Komut alınır, örneğin 5 rakamı belleğin 12345 adresinden alınır. • 2. Komut çözülür. • 3. Komut çalıştırılır, ALU sayıyı bulur. • 4. Komut saklanır, 5 rakamı belleğe geçici olarak saklanır. • 5. 1, 2, 3, 4 adımları aynen 6 rakamı için de uygulanır. • 6. Komut alınır, toplama işlemi çalıştırılır. • 7. Komut çözülür. • 8. Komut çalıştırılır, ALU 5 ve 6 sayılarını toplar • 9. Komut saklanır, hesaplanan sonuç geçici olarak belleğe saklanır. • 10. Komut çalıştırılır, ekranda görüntüleme emri iletilir. • 11. Komut çözülür. • 12. Komut çalıştırılır

12. 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

13. ... Yıl 2007 • 42 milyon transistör • 1 mikron (1/1000 mm) • Saniyede 3,5 milyar işlem

14. CPU-İLETİŞİM HATLARI

15. 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.

16. 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.

17. CPU-İLETİŞİM HATLARI • Kontrol Yolu (Control Buses): İşlemcinin diğer birimleri yönetmek ve eş zamanlamayı (senkronizasyon) sağlamak amacı ile kullandığı sinyallerin gönderildiği yoldur.

18. İşlemci Şekilleri • İşlemciler ilk üretildikleri yıllardan günümüze farklı şekillerde piyasaya sürülmüşlerdir. Bu şekiller temelde soket ve slot olmak üzere iki ana başlıkta incelenebilir.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. INTEL

23. AMD

24. İşlemci Teknolojileri

25. HT (Hyper Threading) Teknolojisi • Hyper Threading teknolojisi için aynı anda birkaç yazılımı çalıştırırken, randımanı artırmaya yarayan bir teknolojidir denilebilir.

26. 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.

27. ŞLEMCİ SOĞUTMASI • Alüminyum soğutucu ve bakır soğutucular

28. İŞLEMCİ SOĞUTMASI • İşlemci Fanı

29. 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

30. Belleğin Görevi • İşlemcinin işleyeceği bilgileri geçici olarak saklamaktır. • Eğer işlemci, bellek yerine sabit diski kullansaydı bilgisayarlarımızın hızları çok düşerdi.

31. CPU Kaydediciler Cache GEÇİCİ DEPOLAMA ALANLAR Level1 Level 2 RAM Fiziksel RAM Sanal RAM Depolama Aygıt Birimleri KALICI DEPOLAMA ALANLARI Network/ İnternet Depolama Taşınabilir Aygıtlar ROM/ BIOS SABİT DİSK Giriş Kaynakları Uzaktan Erişimli Kaynaklar Tarayıcı Kamera Mikrofon Video Taşınabilir Araçlar Diğer Kaynaklar Fare Klavye

32. SRAM DRAM FPM RAM EDO DRAM SDRAM DDR RAM DRD RAM Ram Çeşitleri RAM

33. 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.

34. SRAM (Statik RAM) • DRAM deki gibi bilgiyi tutmak için yenilemeye ihtiyaç yoktur. • Bu sebeple daha güvenilir , hızlı ve pahalıdırlar. • SRAM ler önbelleklerde kullanılırlar.

35. 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

36. 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

37. 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.

38. 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.

39. PROM (Programlanabilir ROM) • Standart ROM dan farkı programlanabilir olmasıdır • Boş olarak alınıp bir kereye mahsus olmak üzere içine bilgi yerleştirilebilir.

40. EPROM (Silinebilir Programlanabilir ROM) • RAM lerin elektrik kesildiğinde silinmesi, ROM ların ise sadece bir kere programlanabilmesi sorununu ortadan kaldırmak için üretilmiştir. • İstenildiği kadar yazılıp silinebilir kalıcı hafızadır. • Üzerindeki pencereye kızılötesi ışık gönderilerek silinir.

41. 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.

42. 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.