Bilgisayar ve Donanım/Merkezi İşlem Birimi

Vikikitap, özgür kütüphane
Atla: kullan, ara

Bilgisayarin çalismasini düzenleyen ve programlardaki komutlari tek tek isleyen birimdir. Ana kart üzerinde bulunur. Merkezi Islem Birimi, Aritmetik ve Mantik Birimi ile Kontrol Ünitesinden olusur.

Aritmetik ve Mantik Birimi (Arithmetic & Logic Unit -ALU) : Dört islem, verilerin karsilastirilmasi, karsilastirmanin sonucuna göre yeni islemlerin seçilmesi ve kararlarin verilmesi bu birimin görevidir.

Kontrol Birimi ( Control Unit-CU): Islem akisini düzenlemek, komutlari yorumlamak ve bu komutlarin yerine getirilmesini saglamak bu birimin görevidir.

Mikroislemci veya CPU (Central Processing Unit) olarak da adlandirilan islemciler, bilgisayarin beyni sayilir. Bilgisayarinizda yapilan islemler dogrudan veya dolayli olarak islemci tarafindan gerçeklestirilir. Eskiden islemci bilgisayarin en önemli parçasi iken bir bilgisayarin degerini belirleyen seyin performans ve sundugu imkanlar oldugunu düsünürsek artik en önemli parçalarindan biri diyebiliyoruz. Çünkü bir bilgisayarin performansini grafik karti, sabit disk, bellek gibi bilesenler de belirledigi gibi, özellikleri de kullanilan ana karta, çoklu ortam donanimlarina ve çevre birimlerine bagli. Bu yüzden hizli bir islemci ile yavas bir sabit disk veya grafik karti kullanmak veya yavas bir islemciyle hizli bir grafik karti veya sabit disk kullanmak pek anlamli olmuyor. Donanimlarin birbirine ayak uydurdugu, baska bir donanimin isini görmesi için nispeten daha az süre bekledigi sistemler dengeli sistemlerdir.

Islemciler, mekanik parçasi bulunmayan entegre devrelerdir. Içlerinde milyonlarca transistör bulunur ve ne kadar çok transistör içerirlerse o kadar hizli olurlar. Isi problemleri nedeniyle bir islemci, kullanilan transistör sayisini artirmak için her istenilen boyutta yapilamaz. Ancak teknolojik gelismeler sayesinde çok daha küçük transistörleri, birbirleri arasindaki devrelerin araligini da küçülterek uygun bir islemci kalip boyutuna sigdirmak mümkün olmustur. Iste buna "mikron teknolojisi" denir. Bir zamanlar, islemci içindeki devrelerin araliginin 1 mikronun altina inmesinin imkansiz oldugu saniliyordu. Ama bugün çogu isle mci 0.25 mikron teknolojisi ile üretiliyor. 1999 yili içinde de bu 0.18 mikrona inecek. Böylece çok daha hizli islemciler üretilebilecek. Bilim adamlari, mevcut teknoloji ile 0.08 mikrona kadar inilebilecegini düsünüyorlar.

Islemcinin Hizi: Bir islemcinin hizini, kullanilan mikron teknolojisi, üretim teknikleri, kalip boyutu ve üretim süreci kalitesi belirler. Ayrica üretim sirasindaki kosullar, ayni banttan çiksa bile bir islemcinin digerinden hizli olmasina yol açabilir. Ama sonuçta islemci fabrikada son testlerden geçirilirken üzerine güvenli olarak çalisabilecegi hiz basilir. Islemcinin hizi MHz cinsindendir. Bunu biraz temelden anlatmak gerekirse;

Her bilgisayar içinde, komutlarin yerine getirilme hizini belirleyen ve çesitli donanim aygitlari arasinda senkronizasyonu saglayan dahili bir saat vardir (bu saatin hizini normal saat ile karistirmayin).

Islemci, her bir komutu belirli bir saat tiklamasinda (saat döngüsünde) yerine getirir. Saat hizliysa, islemci saniyede daha fazla komutu yerine getirir. 1 MHz, saniyede 1 milyon saat tiklamasina (döngüye) karsilik gelir. Yani, 400 MHz'lik bir islemci, saniyede 400 milyon döngü yapar.

Bir islemcinin MHz cinsinden hizi, ana kartta kullanilan sistem veriyolu hizinin belirli bir çarpanla çarpilmasi sonucu elde edilir. Örnegin 100 MHZ'lik ana kartlarda 400 MHz'lik bir islemci 4 çarpanini kullanarak 4x100=400 MHz'e erisir. Farkli islemci serileri, ayni hiza sahip olsa da farkli mimarilere sahip olmalari nedeniyle ayni hizda olmazlar; yani saniyede yerine getirdikleri komut sayi farklidir.

1.2.2.1 Piyasadaki belli basli islemci modelleri 

INTEL PENTIUM IV: Su an piyasada yayginlasmaya baslayan bu islemci en son 2200 Mhz hiza ulasmistir. INTEL PENTIUM III: 99'un ilk çeyreginde çikan bu islemci, su an 450, 500 ve 550, 660, 733, 800, 866, 1000 MHz hizlarinda modellere sahiptir. 0.25 mikron teknolojisiyle üretilmisti (yakin zamanda 0.18 mikrona geçilecek). Içinde 9.5 milyonun üzerinde transistör bulunur. Yazilim destegi olarak üzerinde MMX ve SIMD komutlari bulunur Bu komutlar sayesinde uygun yazilim ve donanimlarla bazi çoklu ortam uygulamalarinin (video, grafik isleme gibi) dahi hizli ve sorunsuz olmasini saglar.

INTEL PENTIUM II: Bu seri 233 MHz'den baslayip bugün 450 MHz'e kadar uzanir. Piyasada artik 350 MHz'ler asagisini bulmak pek mümkün degildir (bu modellerde artik 0.35 mikrondan 0.25 mikrona geçilmistir. MMX komutlarini içerir. 7.5 milyonu askin transistör bulunur.

INTEL CELERON: Günümüz piyasasinda 333 MHz'den baslayip 466 MHz'e kadar uzanan modelleri bulunur. Pentium II ve Pentium III'ün aksine Slot 1'e takilan modellerinin yanisira Soket 370'e takilan modelleri de bulunur. 128K L2 ön bellege sahiptir ama bu önbellek 512K önbellege sahip Pentium II'dekinin aksine, islemci ile islemci hizinin yari hizinda degil tam hizinda haberlesir. Bu yüzden performansi Pentium ll' ye çok yaklasir.

AMD K6 -2: 9.3 milyon transistörü vardir ve 0.25 mikron teknolojisi ile üretilmistir. Bugün 300 MHz'den 600 MHz'e kadar modelleri bulunmaktadir. Yazilim destegi olarak MMX komutlarinin yanisira 3DNow! adi verilen komutlari da içerir. Soket tipidir. 321 pinli Soket 7 ve Super7 soketlere takilir.

AMD K6-3: 21.3 milyon transistör içerir; 0.25 mikron teknolojisiyle üretilmistir. 400 ve 450 MHz'lik modelleri bulunur. Super 7 sokete takilir. AMD, bu islemciyle performans açisindan rakibi Intel'e epey yetismistir.



1.2.2.2 Islemcilerin Yazilim Destekleri

MMX: Intel'in gelistirdigi MMX'in açilimi Çoklu ortam Uzantilaridir (Multimedia Extensions) ve islemcilere eklenen 57 çoklu ortam komutuna verilen addir. AMD'de bu komut setinin lisansini Intel'den almistir. MMX islemciler bazi genel çoklu ortam islemlerini üstlenirler (örnegin, normalde ses karti veya modemler tarafindan yapilan dijital sinyal isleme). Ancak bu komut setinin kullanilabilmesi için MMX uyumlu yazilimlarin kullanilmasi gereklidir. MMX islemcilere ekleneli uzun bir süre olmasina karsin, MMX destekli yazilimlarin beklendigi kadar çabuk artmadigi gözlenmistir.

3DNow!: 3 boyutlu grafikler ile ilgili hesaplarin hizlandirilmasi için AMD islemcilerde kullanilan komut setinin adidir. Özellikle 3DNow! destekli oyunlarin sayisi hizla artmistir. Ekran kartlarinin da 3DNow! destekli sürücüleri olabilir.

SSE: (Streaming SIMD Extensions) Burada SIMD açilimi ise Single Instruction Multiple Data’ dir. Mutlaka Türkçelestirmek gerekirse "akici, tek komutla çoklu veri isleme uzantilari" diyebiliriz. Yani islemciye bir komut verirsiniz, bir çok veriyi bir amaca yönelik olarak isler. Grafik, resim, video, animasyon, 3 boyut islemleri, ses tanima ögelerine sahip SSE destekli uygulamalarda ciddi bir performans artisi saglar. Intel tarafindan gelistirilip Pentium III islemcilere uygulanan 70 adetlik yeni komut setidir. Yakinda Celeron ve Pentium II islemcilere de uygulanmasi beklenmektedir.