Mikroişlemciler

MİKROİŞLEMCİLER

(CPU-Central Processing Unit-Merkezi İşlem Birimi-MİB)

Video: Baran Erdoğan

Bilgisayarın beyni olarak tabir edilen en önemli parçasıdır. Tüm işlemleri yapar, tüm birimleri yönetir.

Programlar nerede tutulur?

Bilgisayarda temel olarak iki tip hafızadan söz edebiliriz. Bunlardan biri geçici (Ram Bellek), diğeri ise kalıcı hafızadır(Harddisk). Bilgisayardaki tüm bilgiler ve programlar harddiskte saklanmaktadır. Ancak harddiskin çalışma hızı düşük olduğu için çalıştırılmak istenen programlar harddiskten alınarak Ram Belleğe yüklenirler.

Çalıştırılan programlar, çalıştıkları süre boyunca Ram Bellekte tutulur. Kaydetme işlemi gerçekleştirilirse, o anki bilgiler harddiske yazılır ve kalıcı hale gelir.

Neden daha hızlı olan ram bellek varken, harddisk de kullanılır?

Çünkü ram bellek bilgileri kalıcı olarak saklayamaz ve kapasitesi harddiske göre çok düşüktür.

Önbellek (Cache Memory)

Ram belleğin çalışma hızı da işlemciye göre çok düşüktür. Bu nedenle işlemci üzerinde L1 ve L2 olmak üzere iki adet ön bellek(cache memory) bulunur. Bu belleklerin kapasiteleri daha da düşük olmakla beraber, hızları daha yüksektir. Kendi aralarında kıyaslarsak da L1 önbellek, L2’ye göre daha hızlı ancak daha düşük kapasitelidir.

Günümüz işlemcilerinde 3. bir önbellek (L3) de kullanılmaya başlanmıştır. 

L1 önbelleğin kapasitesi kilobayt seviyelerindedir(64 kb gibi). L2 önbelleğin kapasitesi 3 Mb, 6 Mb ve benzeri boyutlarda olabilmektedir. 

İşlemciyi 4 kısımda inceleyebiliriz:

1. Çekirdek (Core): Komutları çalıştırmak bu kısmın görevidir.
2. ALU(Aritmetik Mantık Birimi): Matematiksel ve mantıksal işlemlerin yapıldığı kısımdır.
3. Önbellek: İşlemcinin sık ihtiyaç duyduğu bilgiler burada tutulur. Önbelleklerin (cache veya tampon bellek) hızı diğer hafıza türlerine göre çok hızlıdır. Aynı zamanda işlemciye çok yakın, hatta içinde oldukları için büyük hız farkı yaratırlar. L1, L2 ve L3 olmak üzere iki kısımdan oluşur. L1,L2’ye göre daha hızlı fakat kapasitesi daha düşüktür.
4. Kontrol Birimi: Diğer donanımların eş zamanlı çalışabilmesini sağlayan kontrol sinyallerini üretir.

İŞLEMCİ HIZI:

Günümüzde işlemci hızları GigaHertz ile ölçülmektedir (2.6 GHz, 3.2 GHz gibi). 3 GHz hızına sahip bir işlemci, saniyede 3 milyar işlem yapabiliyor demektir.

            Hertz (Hz)= Bir İşin 1 Saniyede Kaç Kez Yapıldığını İfade Eder

            1000 Hz = 1 KHz (KiloHertz)

            1000 KHz = 1 MHz (MegaHertz) = 1 Milyon Hertz

            1000 MHz = 1 GHz (GigaHertz) = 1 Milyar Hertz

Saniyede bir kez gerçekleşen bir işin frekansı 1 Hz demektir. Saniyede 1 milyar kez tekrarlannıyorsa, frekans 1 GigaHertz'dir

Overclock: İşlemcilerin en ideal şekilde çalışabildikleri hız, etiketlerinde yazmaktadır. Mikroişlemcilerin hızları, üretildikten sonra gerçekleştirilen testler sonucunda belirlenerek etiketlerine yazılmaktadır. Bilgisayarın bios ayarlarına girilerek işlemcinin çalışma hızı değiştirilebilir. İşlemcinin etiket hızından daha yüksek hızda çalıştırılmasına overclock denir.

İŞLEMCİ ÜRETİCİLERİ

Günümüz bilgisayarlarında en çok İntel ve AMD firmalarının işlemcileri kullanılmaktadır.

1. İntel İşlemciler:
   • 8086 modeli ile başlamış ve bu işlemci x86 ailesinin ilk üyesi olmuştur. Daha sonra buna benzer birçok model üretilmiştir (8088, 80286 vb).
   • 1993 yılında ilk Pentium işlemci üretilmiş, zamanla bu işlemcinin Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II, Celeron, PentiumIII, PentiumIV modelleri üretilmiştir.
   • Daha sonraları çift çekirdekli işlemciler üretilmiştir. Dual Core, Core to Duo (Core 2 Duo)
   • Ve günümüzde de iki veya daha fazla çekirdeğe sahip olabilen işlemciler üretilmektedir: i3, i5, i7.

Günümüzde İntel tarafından üretilen işlemciler x86 işlemci ailesine üyedirler.

1. AMD İşlemciler: X86 ailesiyle uyumlu işlemciler üretmiştir. K5, K6, K7, Athlon, Turion bunlardan bazılarıdır. Günümüzde ise Ryzen ve FX gibi modelleri mevcuttur.

İŞLEMCİ PAKETLERİ

İşlemcilerin şekil, boyut ve pin sayısı gibi özellikleri paket türünü belirler. Slot işlemciler günümüzde üretilmemektedir. Günümüz işlemcileri pinli (pga) ya da iletişim noktalı (lga) üretilmektedir. İşlemci üzerindeki pin ya da nokta sayısı işlemcinin paketini belirtmektedir.

Örneğin 478 pine sahip bir işlemcinin paketi 478 ayak PGA (PGA 478), takıldığı yer ise soket 478 diye tarif edilmektedir. 775 iletişim noktası bulunan bir işlemci de LGA 775 diye tarif edilir, takıldığı yer ise soket 775 denir.

Günümüz işlemcilerinin çoğu LGA soket yapısında üretilmektedir. LGA1155 vb..

*İşlemci ile anakartın uyumlu olması gerekir. Örneğin işlemci PGA775 ise, anakartta da soket775 bulunmalıdır.

İŞLEMCİ TEKNOLOJİLERİ

1. HT TEKNOLOJİSİ (HYPER THREADİNG): Bu teknolojiye sahip işlemciler aynı anda iki farklı programa ait bilgiyi işleyebilir. Bir bilgisayarın HT teknolojisine sahip olması performansı artıracaktır. Türkçe kaynaklarda iş parçacığı sayısı ile belirtilebilmektedir.
2. ÇİFT ÇEKİRDEK TEKNOLOJİSİ: Aynı işlemci içerisinde iki çekirdek birimi bulunur ve bu sayede çoklu uygulama çalıştırılma gibi durumlarda performans artar. Hem çift çekirdek hem de HT teknolojisine sahip bir işlemci aynı anda 4 işlem parçasını çalıştırabilir. Günümüzde 4 - 8 çekirdekli işlemciler de üretilmektedir.
3. CENTRINO TEKNOLOJİSİ: Daha az güç kullanıp daha az ısınmayı, işlemci boyutunu küçülterek dizüstü bilgisayar boyutlarını da küçültmeyi, pil kullanım süresini artırmayı, kablosuz internete girmeyi ve daha yüksek performans sağlamayı amaçlayan bir teknolojidir.

İŞLEMCİNİN SOĞUTULMASI

İşlemciler çalışırken çok fazla ısınırlar. Aşırı ısınmayı önlemek için soğutucu ve fan gibi malzemeler kullanılır.

Soğutucu yüzey alanını genişletmek amacıyla işlemci üzerine takılır ve bunun da üzerinde bir fan bulunur. İşlemciden ısıyı kendi üzerine alan metal soğutucu, fan tarafından soğutulur.

KONU İLE İLGİLİ ÖRNEKLER