İşlemci Nedir? Ne işe yarar?

İşlemci Nedir?

İşlemci, bilgisayarın birimlerinin çalışmasını ve bu birimler arasındaki veri (data) akışını kontrol eden, veri işleme (verileri değerlendirip yeni veriler üretme) görevlerini yerine getiren elektronik aygıttır.Bilgisayara meraklı arkadaşlar  CPU(Central Processing Unit) olarak bilirler. Türkçe karşılığı MİB(Merkezi İşlem Birimi)dir.

İşlemci, kullandığımız çamaşır makineleri, bulaşık makineleri, televizyonlarda da yer alır. “Otomatik” veya “smart(akıllı)” tabiri işlemci ile getirilmiştir…Bizi daha çok ilgilendiren bölüme, bilgisayar dünyasındaki gelişimine geçelim..

İşlemciler insanlardaki merkezi sinir sistemi gibi çalışırlar. İnsan beyninin tüm vücut
organlarını sinir sistemi vasıtasıyla yönetmesi gibi işlemciler de kontrol sinyalleriyle sisteme bağlı tüm birimlerin çalışmasını düzenler ve yönetir.

Yukarıda Intel firmasının çıkardığı, intel 4004 işlemcisi görülmektedir. Bu işlemci 15 Kasım 1971 yılında yapılmıştır.16 pinli 4Kb program hafızasına sahip, 2300 transistörden imal edilmiş…(pinleri altındır :))

Kullanıcı alanını genişleten devrim niteliğindeki 4004 sayesinde bilgisayarlar evlere de girmeye başlamıştır.

Yaklaşık 45 yıl sonra, yani günümüzde kullanılan işlemcilerde milyonlarca transistör yer almaktadır.Bu transistörler işlemleri gerçekleştirir. Bunu gerçekleştirirken kullanılan yöntem basittir, elektrik varsa 1, yoksa 0, kısacası boolean. Boolean 2’lik sayı sistemidir. 0x0=0, 0+1=1 0x1=0 gibi matematiksel işlemler transistörlerdeki elektrik sinyalleriyle yapılır. Simdi işlemcinin temel birimlerini inceleyelim.

İşlemcinin Temel Bileşenleri

1. ALU(Aritmetik ve Mantıksal İşlem Birimi): Toplama çıkarma, çarpma, bölme, mantıksal ve, veya, değil komutları ve kaydırma komutları.
2. Komut Çözücü(Instruction Decoder): İşlemcinin yapması gereken kodların icrası için gerekli işlemleri başlatır ve komutun çalıştırılması için gerekli işlemleri belirler.
3. Kaydediciler(Registery): İşlemci içerisinde sayıları depolamak için kullanılan hafıza çeşididir. İşlemci veri uzunluğu kadar genişliğe(32, 64 bit) sahiptirler. Literatürde test, EBX, EAX, BX, ES, IP gibi isimler alan kaydedici hafıza gözleri vardır.
4. Bayraklar(Flags): İşlemlerin sonucuna göre 1 ya da 0 değerlerini alan 1 bit genişliğe sahip hafıza gözleridir. Sıfır, işaret, elde, eşlik, taşma gibi çeşitleri vardır. Örneğin bir çıkarma işleminde sonuç sıfır çıkarsa sıfır bayrağı 1 değerini alır.
5. Veriyolları(Buses): İşlemcinin diğer donanım birimleri ile bağlantısını sağlayan iletken elektriksel yollardır. Üç adet veriyolu bulunur. Bunlar veri(data), adres(address) ve kontrol(control) veriyollarıdır.

İşlemci Parametreleri

1. Hız: İşlemcinin en önemli parametresi komutları işleme hızıdır. Birimi frekans olarak GHz katsayısı(10003) ile değerlendirilir. İşlemcinin hızlı olması işlemlerini daha kısa sürede tamamlaması anlamına gelmektedir. Günümüzde 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.6, 3.0, 3.2, 3.6, 3.8 GHz hızlarında olanları vardır.

2. Bit Genişliği: İşlem yapabilme boyutunu gösterir. Günümüzde 64 ve 32 bit işlemciler vardır. İşlemcinin sahip olduğu kaydediciler, veri hattı ve adres hattının genişliğini gösterir.

3. FSB Hızı: İşlemcinin, kuzey köprüsü ile iletişim hızını gösterir. Günümüzde 1333, 1066, 800, 533 Mhz değerlerine sahip işlemciler vardır.

4. Level2(L2) Cache: İşlemciye yakınlığından dolayı bu isim verilir. En yakın olana L1, diğerine L2, L3 gibi isimlendirmeler kullanılır. Yapısı SRAM hafıza tipindedir. SRAM hafızalar daha hızlı fakat maliyetleri yüksek hafıza çeşitleridir. Yavaş olan RAM erişimlerini azaltmak için işlemci içerisinde yer alan daha hızlı fakat küçük boyutlardaki hafızaya verilen isimdir. İşlemcinin hafıza kontrol devresinden(MCH) istekte bulunduğu her kod bu belleğe yazılır. İşlemci aynı kodu RAM yerine daha hızlı olan bu bellekten alır.

Eğer bu bellekte olmayan bir kod isteği gelirse MCH uzun süre kullanılmayan kod yerine yenisini yerleştirir. Böylece cache belekte sık kullanılan kodlar kalarak, ortalama bellek erişimi hızlanmış olur. Günümüzde Athlon 64 X2 Dual işlemcilerde 2x1MB, P4 lerde 2MB, Core2 Duallarda 4MB, Core2 Quad larda 8MB ve Celeron larda 1MB veya 512 KB L2 bellek miktarı vardır. L2 miktarı ne kadar fazla olursa o kadar çok kod saklanabilir. Fakat uygulama belirli kodları daha sık kullanıyorsa bu büyük L2 kapasitesinin faydası olmayacaktır. RAM’den tipik olarak 4 kat daha hızlı çalışmaktadır.

5. Çekirdek(Core) Sayısı: İşlemci paketi içerisinde birbirinden bağımsız olarak komutları çalıştırabilen her yapıya çekirdek ismi verilmektedir. Gerçek zamanlı olarak kendisine verilen işa kışı görevlerini aynı anda yerine getirerek performansı artırır. Her çekirdek birbirinden bağımsız FSB ye sahiptir. Tüm çekirdekler L2 yi ortak kullanırlar. Günümüzde 2 ve 4 çekirdekli işlemciler bulunmaktadır. Intel Pentium Dual Core, Intel Pentium Core 2 Duo, Intel Quad Core ve AMD Athlon X2 serisi çok çekirdekli yapıya sahiptir.

6. Soket Yapısı: Anakartlar konusunda da değinildiği gibi işlemci pin yapısı ile anakart soket yapısı birbirinin aynısı olması gerekir.(2 markanın da kullandığı soketler birbirinden farklıdır)

Bilgisayar işlemcilerinin 2 dev ismi vardır, Intel ve AMD. Bu ikisinden hangisinin seçileceği tamamen kişiseldir. Çünkü bileşenler amaca hizmet eder.

Videolar veya fotoğrafların üzerinde çalışıyorsanız, işiniz renderse intel, oyun oynuyorsanız AMD. (Araştırmalarım sonucu ulaştığım sonuç bu)

Not: Aklınıza Nm. gibi güncel bir değer takılmış olabilir. Bu metrenin milyonda biridir. Nanometre olarak telaffuz edilir. transistörler arası mesafeyi ifade eder. Nm. azaldıkça hız artar, ayrıca transistör miktarı da Nm. azalmasına oranla artar. Yani az olması iyidir 🙂