DERS 4: İŞLEMCİLER

 

Ders sonunda yapabilecekleriniz:

 

Kişisel bilgisayarın ana işlem birimi olan mikro işlemcilerin özelliklerini ve işlevleriniz açıklamak.

 

I. CENTRAL PROCESSING UNIT

Tek bir yonga üzerinde bir entegre devredir. Aritmetik, mantık ve kontrol işlemlerini yerine getirir. Central Processing Unit (CPU) ana işlem birimi ya da yalnızca işlemci (processor ya da microprocessor) olarak adlandırılır. Bilgisayarın çalışmasını düzenleyen ve programlardaki komutları birer birer işleyen birimdir. İşlem hızına, kapasitesine ve diğer özelliklerine göre çeşitli modelleri vardır:

 

  • Intel 80486, 80386, 80286, 8088, 8086 işlemciler.
  • Pentium II, III, IV işlemciler gibi.

 

Ana işlem birimi, Aritmetik ve Mantık Birimi ile Kontrol Biriminden oluşur. Aritmetik ve Mantık Birimi (Arithmetic & Logic Unit -ALU) : Dört işlem, verilerin karşılaştırılması, karşılaştırmanın sonucuna göre yeni işlemlerin seçilmesi ve kararların verilmesi bu birimin görevidir.

 

Kontrol Ünitesi ( Control Unit -CU) : Işlem akışını düzenler, komutları yorumlar ve bu komutların yerine getirilmesini sağlar.

Bölümde CPU'ların bileşenlerini açıklayacağız:

 

A. CLOCK (ZAMANLAYICI BİRİM)

Bilgisayarın işlemlerinde zamanlama önemlidir. Zamanlama sayesinde bilgisayar içindeki elektronik aygıtlar uyumlu çalışırlar ve iç komutları uygun sırada yerine getirirler. İşte bu zamanlama clock (saat) ile sağlanır.

 

Bilgisayarları satın alırken adı geçen 450 Mhz gibi hızlar saatin hızıdır. Diğer bir deyişle saatin saniyedeki işlem sayısını ifade eder. Böylece 450 Mhz hızındaki bilgisayar saniyede 44 milyon hesaplama yapmaktadır. Saat hızı, işlemciyi üreten firma tarafından (Intel gibi) belirlenmektedir.

 

B. İŞLEMCİ NASIL ÇALIŞIR

Örneğin bir Pentium işlemci milyonlarca anahtara ve veri yoluna sahiptir. 3 + 3 = 6 işleminin bir işlemci tarafından yapılması bizim yaptığımız kadar basit olmayabilir. Bu işlemin adım adım yapılması, verilerin birer birer saklanması ve ilgili birimlere verilip alınarak işlemler yürütülür.

 

Toplama işlemi, işlemci (mikroişlemci) içindeki ALU içinde yerine getirilir. Toplama işleminin komutu ADD'dir. Buradan ALU içinde belli komutların yerine getirildiğini söyleyebiliriz.

 

C. BİR MİKROİŞLEMCİNİN ÖZELLİKLERİ

Bir işlemcinin alt temel birimi vardır:

 

Birim                    İşlevi

speed (hız)                    MHz olarak saat dönüş sayısı.

Transistor sayısı            Çok devre (switch) daha fazla güç anlamına gelir.

Register                        Saklama alanları. Geniş registerlara sahip olmak komutları bir seferde işletilmesini sağlar.

External data bus (dış veri yolu) Bilgisayar içindeki bütün aygıtlar arasında iletişim sağlar.

Address bus (adres veri yolu)    Adres veri yolunun genişliği işlemci tarafından adreslenebilecek bellek miktarını belirler.

Internal cache (iç ön bellek)      İşlemci içindeki yüksek hızlı saklama alanı. Bu bellek sayesinde işlemci değişik hızlı aygıtlarla

olan iletişimini dengeler.

 

D. PENTIUM İŞLEMCİLER

En yaygın PC işlemcisi üreten firma Intel'dir. (Inter Corporatioon©). Eski oldukları için Intel tarafından üretilen 8086, 8088, 80286, 80386, 80486 işlemcilere burada değinmeyeceğiz. Ancak Pentium işlemciler hakkında temel bilgilere değinceğiz.

 

80286 işlemciler sanal bellek (virtual memory) desteğine olanak tanımıştır. Bunun dışında real mode ve protected mode olmak üzere iki modu ortaya çıkamıştır. Protected mode olarak adlandırılan bu çalışma şekli işletim sistemlerinin farklı bellek adreslerinde birbirinden bağımsız olarak çok sayıda uygulamayı çalıştırmalarına olanak tanımıştır.

 

Intel 80386 işlemciler ise iki tür olarak geliştirilmiştir. SX ve DX işlemciler. DX işlemcileri SX'lere göre hız, adres ve veri yolu boyutu olarak daha büyük değerlere sahiptir.

 

80486 ise özellikle işlemciye sistemi kapatmak gibi değişik işlerin yüklendiği bir işlemci olmuştur. Bunun dışında özellikle hız olarak çok gelişmiştir.

 

80486'nın  ardından Intel, 80586 işlemcisini çıkarmayı uygun görmemiştir. Çünkü sayılar marka sayılmamaktadır. Bu nedenle 1993 yılında Pentium adıyla yeni bir işlemci çıkarılmıştır.

 

Pentium (Series I) Özellikleri:

 

•           Hız: 200 Mhz.

•           32-bit adres yolu.

•           32-bit veri yazmaçları (register)

•           64-bit veri yolları.

•           Dual pipeline.

•           8 KB cache bellek.

 

Bu arada Pentium'a rakip işlemciler de kendisini göstermiştir:

 

•           AMD AmSx86

•           Cyrix 6x86

•           IBM 6c86

 

Pentium işlemciler değişik türlere ayrılmıştır:

 

•           Pentium Pro: Profesyoneller için daha fazla ön bellek vb. özellikler.

•           Pentium MMX: Multimedia komutları.

•           Pentium II, Pentium III, Pentium IV yaygın kullanılanlar.

 

NOT: Bu arada işlemci testleri için yazılan özel programlar, Pentium IV'ün Pentium III'den birçok testte iki kat daha hızlı olduğunu göstermiştir.

 

NOT: Bu dokümanlar Faruk Çubukçu tarafından hazırlanmıştır. Ticari amaçlı olarak kullanılmaz. Daha fazla bilgi için www.farukcubukcu.com adresine bakınız.

 

İŞLEMCİLER:

 

CPU                  Model yılı           Hızı (Mhz) AdresleyebildiğiRam    Internal cache iç bus      dış bus

8086                1978                5                      1 Mb                            Hayır                16 bit   16 bit

8088                1979                8                      1 Mb                            Hayır                16 bit   8 bit

80286              1982                8,10, 12           16 Mb                          Hayır                16 bit   16 bit

80386DX         1985                16,20,25,33     4 Gb                            Hayır                32 bit   32 bit

80386SX         1988                16,20,25,33     16 Mb                          Hayır                32 bit   16 bit

80486DX         1989                25,33,50          4 Gb                            8 K                  32 bit   32 bit

80486SX         1991                25,33,50          4 Gb                            8 K                  32 bit   32 bit

80486DX2       1992                25, 33  50, 66  4 Gb                            8 K                  32 bit   32 bit

80486DX4       1994                25, 33  75, 100 4 Gb                           8 K                  32 bit   32 bit

Pentium            1993                60-200 4 Gb                            16 K                64 bit   32 bit

Pentium MMX 1996                60-200 4 Gb                            16 K                64 bit   32 bit

Pentium PRO   1996                66- 200            4 Gb                            16 K                64 bit   32 bit

Pentium II         1997                66- 450            4 Gb                            16 K                64 bit   64 bit

Pentium III       1999                450-800-1200 4 Gb                            256 K              100-133 bit 100-133 bit

 

 

II. UPGRADİNG (YÜKSELTMEK)

Hız, geniş donanım olanakları, daha fazla bellek adreslemek gibi ihtiyaçlar bizi yeni işlemler peşinde koşmaya iter. Bununla birlikte bazı sistemlerde terfi olarak eski işlemcinin yerine yenisi de takılabilir. Bu işleme upgrade denir.

 

Bir ana kart üzerindeki işlemcinin yerine gelişmişinin takılmasıyla bilgisayarın işlemci yükseltmesi yapılabilir. Ancak uyumlu olması ve yeni işlemci yongasının mevcut yere takılabilmesi gibi durumlar karşımıza gelir.

 

Değişik işlemci soketleri vardır:

 

•           LIF (Low-insertion force)

•           ZIF (Zero-insertion force)

•           SIF (Single-insertion force)

 

PC ana kartlarında yaygın olarak ZIF soketleri kullanılır.

 

III. GÖZDEN GEÇİRME

1. İşlemcilerin görevlerini açıklayınız?

2. İşlemcinin upgrade (terfi) edilmesinin yararlarını açıklayın.

3. Bir yazılımın çalışmasında işlemcinin rolü nedir? Yine benzer biçimde bir sabit diskin çalışmasında işlemcinin rolü nedir?