BİLGİSAYAR SİSTEMİNİN ANATOMİSİ

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi

Yukarıdaki şekilde bir bilgisayarın anatomisi gösterilmektedir. Bilgisayarlar yapıları ile giriş-çıkış, merkezi işlemci, adres yolu ve veri yollarından oluşmaktadır.

 

Merkezi işlem birimi; veriyi işleme kabiliyetine sahiptir ve üç temel görevi vardır. Bunlar:

  1. Mantıksal: 1<2 doğrudur, 3=4 yanlıştır gibi kararları verir.
  2. Matematiksel: 1+1=2, 6-2=4 gibi işlemleri gerçekleştirir
  3. kontrol mekanizması: Bilgisayar üzerindeki aletlerin işlemciyle ve kendileriyle olan ilişkilerini düzenler ve kontrol eder.

Giriş/ çıkış birimleri; bilgisayara bilgi aktarımını sağlayan klavye, mouse, ya da veri yolu üzerine takılmış olan fax modem gibi kartlar giriş; işlemcinin çıkan sonuçları aktarabildiği ünite ise çıkış birimidir.

Bellek birimi; programların üzerine yüklenip çalıştırıldığı, tüm işlemlerin yapıldığı ve bilgilerin geçici olarak saklandığı yerdir.

Merkezi İşlem Birimi(CPU)

 

Bir bilgisayarın en önemli parçasıdır. Çalıştırılmakta olan yazılımın içinde bulunan komutları işler. Merkezi işlem birimi aritmetik ve mantıksal işlem yapma yeteneğine sahiptir. Güncel işlemciler mikroskobik boyuttaki transistörlerin dirençler, kondansatörler ve diyotlarla bir araya getirilmesinden oluşan milyonlarca karmaşık mantık kapısından oluşur. Mantık kapıları entegre devreleri oluştururken entegre devreler de elektronik sistemleri oluşturur.

İşlemci performansını ifade etmek için MIPS (Million Instructions Per Second, saniyede işlenebilen komut sayısı) ve MFLOPS (Million Floating Point Operations Per Second, saniyede yapılabilen kayar nokta hesabı) birimleri kullanılır ve performans konusunda evrensel geçerliliği olan tek kavramlar bunlardır.

Merkezi İşlemcinin Çalışması

CPU’ nun (Central Processing Unit, Merkezi İşlem Birimi), bilgisayarlarımızın temel parçası olduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz. Bir sistemdeki herhangi bir parça ne işe yararsa yarasın mutlaka işlemciye (yazının daha başı ama kalan bölümde CPU yerine hepimizin kullandığı işlemci kelimesini kullanacağım) bağımlı olarak çalışır. Klavyedeki tuşlara her basışınız, yaptığınız her fare hareketi bile bir şekilde işlemciye uğrar. Kullandığınız işlemci, her şeyden önce sisteminizin performansını ve kullanabileceğiniz işletim sistemlerini belirler. Hatta çoğumuz bilgisayar alırken ilk önce işlemciyi belirleriz. Şimdi AMD – Intel savaşını bir yana bırakıp işlemcilerin nasıl çalıştığına bir göz atalım. Hangi işlemciyi kullanırsanız kullanın çalışma prensibi aynıdır: Bir işlemci elektriksel sinyalleri 0 ve 1 (ikili sistemle çalışan bilgisayarlarımız için anlamlı olan tek değerler) şeklinde alır ve verilen komuta göre bunları değiştirerek sonucu yine 0’lardan ve 1’lerden oluşan çıktılar halinde verir. Sinyal yollandığı zaman ilgili hatta bulunan voltaj o sinyalin değerini verir. Örneğin 3.3 voltla çalışan bir sistemde 3.3 voltluk bir sinyal 1, 0 voltluk bir sinyal de 0 değerini üretir.

İşlemciler aldıkları sinyallere göre karar verip çıktı oluştururlar. Karar verme işlemi her biri en az bir transistörden oluşan mantık kapılarında yapılır. Transistörler, girişlerine uygulanan akım kombinasyonlarına göre devreyi açıp kapayabilen ve bu sayede de elektronik bir anahtar görevi gören yarı iletken devre elemanlarıdır. Modern işlemcilerde bu transistörlerden milyonlarca tanesi aynı anda çalışarak çok karmaşık mantık hesaplarını yapabilirler. Mantık kapıları karar verirken (yani akımın geçip geçmeyeceğini belirlerken) Boolean Mantığı’nı kullanırlar. Temel Boolean operatörleri AND (ve), OR (veya) ve NOT’ tır (değil). Bu temel operatörlerle birlikte bunların değişik kombinasyonları kullanılır, NAND (not AND) gibi.

Bir AND kapısının 1 değerini verebilmesi (yani akımı iletebilmesi için) iki girişindeki değerin de 1 olması (yani iki girişinde de akım olması) gerekir. Aksi takdirde 0 değerini verecek; yani akımı iletmeyecektir. OR kapısında ise akımın iletilmesi için girişlerin ikisinde de akım olmalı veya ikisinde de akım olmamalıdır. NOT kapısı ise girşindeki değerin tersini çıkışına verir.

Bunların yanında NOR (not OR), XOR (eXclusive OR) ve XNOR (eXclusive not OR) gibi değişik kapıların değişik kombinasyonlarından oluşan ve çok daha farklı aritmetik ve mantık işlemleri için kullanılan kapılar vardır.

Bu mantık kapıları dijital anahtarlarla beraber çalışırlar. Oda boyutundaki bilgisayarların zamanında bunlar bildiğimiz fiziksel anahtarlardı fakat günümüzde MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) denen bir çeşit transistör kullanılır.  Bu transistörün basit ama hayati öneme sahip bir görevi vardır: Voltaj uygulandığında devreyi açarak veya kapatarak tepki verir. Genel olarak kullanılan MOSFET türü, üst sınırda veya ona yakın voltaja sebep olan bir akım uygulandığında devreyi açar, uygulanan voltaj 0’a yaklaşınca da devreyi kapatır. Bir programın verdiği komutlara göre milyonlarca MOSFET aynı anda çalışarak gerekli sonucu bulmak için akımı gerekli mantık kapılarına yönlendirir. Her mantık kapısı bir veya daha fazla transistör içerir ve her transistör akımı öyle kontrol eder ki, sonuçta devre kapalıyken açılır, açıkken kapanır veya mevcut durumunu korur.

 

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Close
Join me: