İşlemci (CPU) Nedir? Bölümleri ve Çalışma Mantığı Nasıldır?

İşlemci (CPU) Nedir? Bölümleri ve Çalışma Mantığı Nasıldır? Merhaba arkadaşlar, Bu yazımızda merkezi işlem birimi olan işlemciyi yani bir bilgisayarın en önemli parçasının ne olduğunu ve nasıl çalıştığını anlatacağım. İlk işlemciler göze çarpan işlemler için özel imal edilen ve büyük olan parçalardı. Daha sonraki zamanlarda ise maliyeti aşırı yüksek olan bu üretim şeklinin yerini, gelişen teknoloji ile daha ufak olan ve tek işlev yerine çok fazla işleve sahip olan imalatlar almıştır. Detaylı anlatımına geçmeden belirtmek istediğim bir şey var; Bir işlemcinin performansı ve hızı, o işlemcinin saat vurum sıklığına ve saniye başına emir (IPS) sayısına bağlıdır. Saniye başına emir sayısı arttıkça işlemcinin performansı ve hızı da artar. Ayrıca aşırı çekirdekli işlemcilerden daha fazla performans elde edilir. İşlemci Nedir? CPU ingilizce şekilde Central Processing Unit yada Merkezi İşlem Birimi şekilde bilinen ve kısaca yukarıda bahsettiğimiz ve daha çok sayıda işlemi oluşturan ve sistemlerin çalışmasını verici bir ünite şekilde adlandırılabilir. Saniyede yaptığı işlem sayısında göre bir sürat birimi atanarak işlemcilerin kapasiteleri ve çalışma hızları belirlenmektedir. İşlemcinin çalışma hızları tamamıyla tasarım ve üretim teknolojisine bağlı şekilde değişmekle yanında yeni kuşak işlemcilerde dışarıdan yapılan müdahalelerle (overclock) sürat arttırımları söz konusu olmaktadır. İşlemcilerde sürat birimi HZ, MHZ ve GHZ şekilde bilinen birimle anlatım edilmektedir. Bazı özel işlemcilerde ise bu birimin yerini Flop ismi verilen bir birim almaktadır. İşlemci Nasıl Çalışır? İşlemci kendi içerisinde bir mimariye sahip olup işlemlerin yapılabilmesi için çok sayıda ünitesi bulunmaktadır. İşlemler yapılırken Logic (mantıksal 1 yahut 0) mantığı ile yapılmaktadır. Yani iki sayıyı toplamak için ilk şekilde sayıların ikilik değerleri (1001010 şeklinde) ele alınır ve bunun üzerine işlemler yapılarak netice elde edilir. Veya bir film seyrederken ekrandaki görüntünün oluşması için hafızada bulunana ikilik değerler birleştirilerek görüntüler oluşur. İşlemciler hafızalarında bulunana komutlarla dışarıdan gelen uyarılar eşliğinde işlemleri yapmaktadırlar. İşlemcinin hafızasında bulunan komutlara o işlemcinin buyruk seti denilebilir. İşlemci Üniteleri Nelerdir? İşlemcinin iç yapısına biraz bakacak olursak türlü ünitelerden teşkil edildiği gözükmektedir. Öncelikle kendi içerisinde bir belleğe sahiptir bu bellekte hafızasında bulunan komutlar (komut seti) ve işlem esnasında geçici bilgilerin saklanması için boş bellek kısımları bulunmaktadır. Üniteleri biraz daha geniş açacak olursak. Data Yolları: İşlemcinin içindeki bölümleri birbirine bağlayan ve bilgi akışının bulunduğu kısımlar şekilde nitelendirebiliriz. Yeni kuşak işlemcilerde data yolları aşırı daha büyük yapılarak (32 Bit, 64 Bit, 128 Bit) büyük verileri daha kısa zamanda işlemeye İmkan sağlamaktadırlar. misal şekilde 64 bitlik veri yoluna sahip bir işlemcide tek döngüde 64 bit uzunluktaki bir veri bir yerden bir yere aktarılabilir. Cache (Ön Bellekler): Normal şekilde işlemci işlemleri gerçekleştirirken bir yerdeki bilgiyi alıp bir yönünü işledikten sonra bilgilerin o anda tutulacağı ram adını verdiğimiz yerlere yollar ancak işlemler devam ederken önceden ram e atmış bulunduğu bilgilerden bazılarına İhtiyaç duyabilir. Fakat işlemci ile ram arasındaki veri transferi işlemcinin kendi içindeki ram bölümündeki buyana transferinden aşırı daha uzundur. Bu nedenle bu tarz gereksinimleri karşılamak için işlemciler dahili bir ram hafıza ile (cache – ön bellek) üretilmektedirler. Öneli bilgiler ram bölümüne gönderilirken cache kısmında da saklanmaktadır ve bir işlem esnasında İhtiyaç duyulduğunda bu kısımda bilgiler alınmakta yahut bu kısma aktarılmaktadır. ALU: Aritmetic Logic Unit (Matematiksel Mantık Birimi) şekilde ta adlandırılabilirler bu bölüm ise işlemci içindeki işlemci şekilde nitelendirilebilir. İşlemci içerisinde 2 lik sistemde işlemlerin yapıldığı bölümdür ve bütün işlemler gerçekte toplama, çıkarma, çarpma, bölme bunun gibi işlemlerin türevi olduğundan emir setleri ile gelen işlemler buradan lüzumlu biçimde işlenerek çıkartılmaktadır. İşlemcinin İç Yapısı Nasıldır ve Nasıl Tasarlanır? İşlemciler gerçekte transistör adını verdiğimiz yarı iletken elemanların birleştirilmesi ile oluşmaktadır. Başlarda 100 -200 transistör birleştirilerek yapılan işlemciler, teknolojinin gelişim göstermesi ise 1 Milyar ve daha fazla transistör birleştirilerek yapılabilir bir duruma geldi. İşlemciler tasarlanırken çok sayıda aşamadan geçmektedirler. Tasarım fabrikalarında 200 e yakın ayrı band dan geçerek üretimleri sonlanmaktadır. Öncelikle transistörlerin monte edilecekler pürüzsüz silikon yüzeyler oluşturulmakta ve elektronik departmanlarda hazırlanmakta olan transistör yerleşim planı ve bağlantı şekiller çok sayıda aşamadan geçerek son halini almaktadır. Transistörlerin olduğu alanlar mor ötesi (ultraviyole) ışıklarla aşındırılarak negatif ve pozitif malzemeler eklenerek doldurulmakta ve transistörler oluşturulmaktadır. Transistörler arasındaki bağlantılar ise gene aşındırma yönteminden sonra alüminyum zerrecikler sayesinde birleştirilmektedir. Fakat çağımız teknolojisinde bundan sonra bu biçimde birleştirilmeleri yapılamayacağı küçüklüklere inildiği için yakın gelecekte karbon bağlantı yöntemi kullanılacaktır. Bu yöntemle enerjinin taşınmasını veren elektronik karbon metodlar üstünden akacaktır. bunun haricinde silikon yüzey üstündeki bağlantıları dışarı ile bağlamak için bir mesafe yol bölümüm birde iç yapıyı hariç etkenlerden koruma için kılıf monte edilmesi yapılmaktadır. Silikon yüzeydeki bağlantıları, dışarı taşıyan bağlantılara bağlamak için altın kaynak teknolojisi kullanılmaktadır. Günümüzde göze çarpan başlı işlemci üreticileri bulunmaktadır. Bunların en başında genler Intel, AMD, Via, Nvidia, Ati, IBM ve daha saymadığımız çok sayıda şirket gelmektedir. Bu şifreler devamlı şekilde ürünlerini güçlendirerek sektör sunmaktadırlar. Yeni kuşak işlemcilerde sıcaklıkta çok fazla önemli bir faktördür, işlemci sıcaklıkları ile ilgili sorunların artmasından Ötürü firmalara bununla ilgili şekilde yapısal mimari değişim çalışmalarına gitmişlerdir.


Yapılan Yorumlar
Erdem OFLAZ

Bir mum, diğer mumu tutuşturmakla ışığından bir şey kaybetmez.
 Kategoriler
 Popüler yazılar