İşlemciler Genel Olarak

1.1. İşlemcinin Görevi

“İşlemcinin görevi nedir?” Diye sorulduğunda birçok kişi net bir cevap veremese de işlemciyi bilgisayarın beyni olarak tanımlar. Bu tanımlama, işlemcinin önemini kavradıklarını ifade eder. İşlemcinin anlaşılabilmesi için görevini net olarak tanımlamalıyız. Bugün piyasada çeşitli işlemciler bulunmaktadır. Eğer işlemcinin bilgisayardaki görevini tam olarak bilmezseniz bu donanımda seçim yapmanız zorlaşacaktır. İşlemciyi anlamanız sizi hem mesleğinizde daha yeterli yaparken hem de bilinçli bir tüketici hâline getirecektir.

1.2. 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. Veriler üzerindeki yaptığı işlemler, temel aritmetik işlemleri kadar basit (örneğin 1+3 gibi) ya da çok daha karmaşık (bu değeri al ve ses kartına olla ki böylelikle hoparlörden müzik dinleyebilinsin) gibi çeşitli seviyelerde olabilir. Aslında işlemciler, sadece bilgisayarlarda bulunan bir donanım değildir. Tüm elektronik sistemlerde işlemciler bulunur. Örneğin, otomatik çamaşır makinesi, otomatik bulaşık makinesi; fabrikalardaki otomatik cihazlar, televizyon. İşlemci yerine mikroişlemci, CPU (sipiu diye okunur - Central Processing Unit ), MİB (CPU’nun Türkçe karşılığı - Merkezi İşlem Birimi), μP (mikro processor-mikro prosesır diye okunur) isimlerini de sıklıkla kullanıyoruz.

İşlemci = Mikroişlemci = MİB = CPU = μP

Aslında işlemciler, sadece bilgisayarlarda bulunan bir donanım değildir. Tüm elektronik sistemlerde işlemciler bulunur. Örneğin, otomatik çamaşır makinesi, otomatik bulaşık makinesi; fabrikalardaki otomatik cihazlar, televizyon. İşlemci yerine mikroişlemci, CPU (sipiu diye okunur - Central Processing Unit ), MİB (CPU’nun Türkçe karşılığı - Merkezi İşlem Birimi), μP (mikro processor-mikro prosesır diye okunur) isimlerini de sıklıkla kullanıyoruz.

1.3. İşlemcinin Yapısı

Üreticiler, farklı işlemci mimarilerine göre işlemci üretirler. İşlemci mimarisi; işlemcinin işlemleri gerçekleştirme yöntemi, teknolojisi ve tasarımını ifade eder. Ortak mimariye sahip olan işlemciler aynı komutları tanımakta ve aynı yazılımları çalıştırabilmektedirler. Her işlemci temel bazı birimleri içinde barındırır. İşlemcilerin gelişim sürecinde bu birimlerin özellikleri artırılmıştır. Genel bir işlemci yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

1.3.1. Çekirdek (Core)

Komut çalıştırma işlemlerini yapan bölümdür. Çalıştırma birimi (execution unit) olarak da bilinir.

1.3.2. ALU (Aritmetik Lojik Unit / Aritmetik Mantık Birimi)

İşlemci tarafından gerçekleştirilecek matematiksel ve mantıksal işlemlerin yapıldığı bölümdür.

1.3.3. Ön Bellek (Cache)

Sistem belleğinden gelen veriler, çoğunlukla CPU’nun hızına yetişemezler. Bu problemi çözmek için CPU içinde yüksek hızlı hafızalar bulunur. Ön bellek çalışmakta olan programa ait komutların, verilerin geçici olarak saklandığı yüksek hızlı hafızalardır.İşlemcinin komutları daha hızlı yüklemesini sağlayan bu hafıza genellikle L1 (Level 1) ve L2 (Level 2) olmak üzere iki kısımdan oluşur. İşlemci, ihtiyaç duyduğu komutu ilk önce L1 ön bellekte (L1 ön bellek L2 ön bellekten daha hızlıdır.) arar. Eğer işlemcinin aradığı komut burada yoksa L2 önbelleğe bakar. Eğer burada da yoksa sırasıyla RAM ve sabit disk üzerindeki sanal hafıza üzerinde arar. Ön belleklerin kimisi işlemci ile aynı hızda çalışır.

1.3.4. Kontrol Birimi

İşlemciye gönderilen komutların çözülüp (komutun ne anlama geldiğinin tanımlanması) işletilmesini sağlar. İşlemci içindeki birimlerin ve dışındaki birimlerin eş zamanlı olarak çalışmasını sağlayan kontrol sinyalleri bu birim tarafından üretilir.

1.5. İşlemci Hızı

Günümüzde kişisel bilgisayarlarda (PC=Personel Computer) kullanılan tüm donanımlar 20 yıl öncesine göre çok daha hızlıdır. Ama her donanımın hızı eşit ölçüde artmamıştır. En büyük hız gelişimi, işlemcilerde gerçekleşmiştir. Bilgisayarın tüm donanımlarının bağlandığı kart olan ana kartta saat çipi (saat yongası) vardır. Bu saat sistem hızını (FSB) belirler. Saatin her “tik”i, saniyede milyon veya milyar devirle ölçülür. Saniyedeki tek devirin ölçüsü Hertz’dir. (Hertz diye okunur) İşlemcilerde hız, işlemcinin birim zamanda yapabildiği işlem sayısı olarak tanımlanmaktadır. Bir saniyede yapılan milyon adet işlem Mhz (Megahertz) olarak tanımlanır ve temel hız ölçüsüdür. Ancak günümüz işlemcileri saniyede milyar işlem – Ghz (Gigahertz –cigahertz diye okunur) hız seviyesine ulaşmışlardır.

1.5.1. Overclock (Hız Aşımı, Hız Aşırtma)

İşlemci üretilirken “işlemcinin hızı şu değerde olsun” diyerek üretilemez. İşlemci önce üretilir. Sonra işlemci üzerinde çeşitli testler yapılır. İşlemcinin en tutarlı sonuçlar verdiği hıza, o işlemcinin hızı denir ve işlemci üzerine bu hız değeri basılır. Aslında etiketinde 3.2 Ghz yazılı olan bir işlemci 3.4 Ghz veya 3.6 Ghz hızında çalışabilir. Özetle her işlemcinin iki hız değeri vardır. Birincisi, işlemcinin sınır hız değeri, ikincisi üreticinin riske girmeksizin işlemcinin dengeli çalışabileceği hızı gösteren hız değeri.

Hız aşımı (overclock-ovurkılok diye okunur) işlemcinin üreticinin etikette belirlediği hız değerinden yüksek değerlerde çalıştırılması işlemidir. Anakartta ayar değişikleriyle işlemcinin hızı artırılabilir. Sistem hızı (FSB), çarpan, voltaj değerlerinde yapılan değişikliklerle işlemci hızı artırılabilir. Örneğin, FSB’si 100 Mhz, saat çarpanı 20 olan bir bilgisayarda 20*100=2000 Mhz işlemci hızıdır. FSB değeri 133 Mhz yapılırsa 133*20=2660 Mhz=2.66 Ghz işlemci hızı elde edilir. İşlemcilerde hız aşımı gerçekleştirildiğinde, işlemciyle beraber diğer sistem bileşenlerinin de hızlı çalışması gerekir. Bu durum donanımların zorlanması ve ömürlerinin kısalması anlamına geliyor. Fakat teknolojik gelişmeleri takip etmek için zaten birkaç senede bilgisayarı değiştirmek gerekiyor diye düşünenler hız aşımını tercih edebilirler. Hız aşımı işlemiyle işlemci hızı bir noktaya kadar artırılabilir. Belli bir hız değerinden sonra bilgisayar kilitlenmeleri, hatalar, hatta işlemci yanmaları gibi sorunlar ortaya çıkabilir. Bu du m, yükseltilen hızda işlemcinin kararlıçalışmadığını gösterir. Hız aşımı yapılmış sistemlerde işlemci daha fazla ısı üreteceğinden bu durumlarda soğutma daha önem kazanmaktadır.