Bir Bilgisayarın Beyni: Merkezi İşlem Birimi (İşlemci)

Geçmişten günümüze kadar bilgisayarların en önemli yapı taşlarından birisi olan, bir bilgisayarın performansına ve değerine direkt olarak etki eden kısacası bilgisayarların beyni olan işlemcilerin tarihsel sürecine iniyoruz ve tabii ki bizler için neden bu kadar değerli olduklarını anlamaya çalışıyoruz.

Yazan: Eren Özcan

Editör: Taha Berk Arslan

TARİHTEKİ İLK İŞLEMCİ: INTEL 8008

Intel firması 1970’lerin ortalarına doğru “Intel 8008” adını verdiği mikroişlemcisini halka tanıttı. Şimdilerde barındırdığı hafıza ve veriyolu genişliği kapasitesi açısından oldukça “komik” duran bu işlemci, 1970’lere damgasını vurmuştu. Kısaca özelliklerinden bahsedecek olursak Intel 8008’in saat hızı 500 kHz, hızı 0.05 MIPS, Yol genişliği 8 bit, transistör sayısı 3.500’dür. Adreslenebilir hafızası da 16 KB’tır.

Intel 8008 modelini sırasıyla:

  • 8088 (1979)
  • 80286 (1979)
  • 80386 (1982)
  • 80486 (1985)
  • Pentium (1989)
  • Pentium II (1993)
  • Pentium III (1997) işlemci modelleri izlemiştir.

Kullandıkları mimari açısından tüm bu modellerin belli başlı farklılıkları bulunsa da sunabildikleri performans neredeyse aynıydı.

İşlemcilerin tarihine kısaca göz attıktan sonra işin teknik kısmına geçebiliriz. Fakat ondan önce şunu da belirtmek isterim ki teknolojinin gelişimi ve alternatif yazılımlar sayesinde hayatın hemen hemen her alanında olduğu gibi bilgisayar sektöründe de çok büyük değişimler gözlendi. Öyle ki ilk yıllarında işlemciler bilgisayarın en önemli parçası iken günümüzde en önemli parçalarından birisi.

Bir bilgisayarın performansını grafik kartı, sabit disk, bellek ve işlemci gibi temel bileşenler etkiler. Fakat bu bileşenlerin bulunduğu anakartın diğer tüm parçalar ile birlikte uyum içinde çalışması gerekmektedir. Dolayısıyla hızlı bir işlemci ile yavaş bir sabit disk veya grafik kartı kullanmak pek de anlam ifade etmiyor.

İşlemciler mimari olarak farklı gruplara ayrılırlar. Bunlardan en meşhuru Intel’in x86 mimarisidir. İşlemci mimarileri, ortaya çıktıkları dönemin ihtiyaçlarına ve olanaklarına göre dizayn edilirler. 70’li yıllarda henüz bebek bir teknoloji olmasının neticesinde hafıza ve veri saklama kısıtlı imkânlarla yapılırdı ve tabii ki bunları tasarruflu kullanabilmek çok önemliydi.

İşlemciler Nasıl Çalışır:

Mikroişlemciler, açma kapama anahtarı gibi çalışan milyonlarca transistörden oluşmaktadır. Bu anahtarların programlanma durumuna göre elektrik sinyalleri bunların üzerinden akar. Bu sinyaller, bilgisayarın yaptığı tüm işleri toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gibi temel matematiksel işlemlere indirir. İşlemci de bu işlemleri en basit sayma sistemi olan ikilik düzen yani sadece “0” ve “1” sayılarını kullanarak yapar.

Mikroişlemcinin yanı sıra yardımcı elemanlara da ihtiyaç duyulur, bunlar:

  • Input (Giriş) birimi
  • Output (Çıkış) birimi
  • Memory (Bellek) birimi

İşlemcinin Hızı:

Bir işlemcinin hızını mikron teknolojisi, üretim teknikleri, kalıp boyutu ve proses kalitesi belirler. İşlemcinin hızı MHz cinsindendir. Her bilgisayar içinde verilen komutların yerine getirilme hızı ve donanımlar arası senkronizasyonu sağlayan dahili bir saat vardır. İşlemci, her bir komutu belirli bir saat tıklamasında yerine getirir. Eğer saat hızlıysa, işlemci saniyede daha fazla komutu yerine getirir. 1 MHz, saniyede 1 milyon saat tıklaması demektir. 400 MHz’lik bir işlemci saniyede 400 milyon döngü yapar.

Bir işlemcinin MHz cinsinden hızı, anakartta kullanılan sistem veriyolu hızının belirli bir çarpanla çarpılması sonucu elde edilir. Örneğin 100 MHZ’lik anakartlarda 400 MHz’lik bir işlemci 4 çarpanını kullanarak 4×100=400 MHz’e erişir. Farklı işlemci serileri, aynı hıza sahip olsa da farklı mimarilere sahip olmaları nedeniyle aynı hızda olmazlar. Ayrıca “Superscalar” mimariye sahip işlemciler aynı anda birden fazla komutu yerine getirebilmektedir.

İŞLEMCİ HIZLARINI BELİRLEYEN UNSURLAR:

Yazılım desteği: Hızlı işlemciler, daha fazla performans gerektiren yeni yazılımların kullanılmasını sağlarlar.

Enerji tüketimi ve soğutma: Önceden işlemciler diğer sistem aygıtlarına göre çok daha az enerji tüketirlerdi, şimdilerde ise fazla güç tüketiyorlar ve bunun önüne geçebilmek için üzerlerinde soğutucu bir fan veya ısıyı emen özel bir soğutucu bulunur.

Anakart desteği: Bilgisayarın anakartı, işlemcinin performansında direkt olarak etkilidir. Her anakart farklı bir işlemci serisini destekler.

16 BİT MİKROİŞLEMCİLER:

Intel veya Motorola’nın haricinde birçok üretici firma, 8 veya 16 bitlik işlemci geliştirmiş fakat ülkemize ilk giren bilgisayarda bu iki firmanın işlemcisinin kullanılmış olması sebebiyle daha çok bu iki işlemci üzerinde durulmuştur.

32 BİT MİKROİŞLEMCİLER:

Yazılımların kapladığı bellek alanlarının genişlemesiyle beraber bellek problemleri de büyük bir sorun haline geldi ve bu sorun mikroişlemcilerin tasarımlarında değişiklikleri beraberinde getirdi.

1984 yılında Motorola, “68020” işlemcisini ardından da Intel 1985’te “80386” işlemcisini üretti. Bu iki işlemci de 32 bitlik işlemcilerdir.

Bu yazımda küçük olduğu kadar maharetli olan işlemcilerin tarihine ve çok temel özelliklerine değinmeye çalıştım. Hiç şüphe yok ki, hızla gelişen bilgisayar teknolojisi ilerleyen yıllarda bildiğimiz anlamda işlemcileri geride bırakacak çok farklı donanımlar ve yazılımlar geliştirecek.

You may also like...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir