KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
4. HAFTA
KBT104 BİLGİSAYAR DONANIMI
KBT104 Bilgisayar Donanımı
2
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
Konu Başlıkları
Merkezî İşlem Birimi
Mikroişlemci(CPU)
Çok Çekirdekli Kavramı
Çoklu Çekirdek Tasarımı
Çok Çekirdekli İşlemciler
Anakart
Kaynakça
KBT104 Bilgisayar Donanımı
3
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
Temel Kavramlar
Merkezî İşlem Birimi, Mikroişlemci(CPU), Çok Çekirdekli Kavramı, Çoklu
Çekirdek Tasarımı, Çok Çekirdekli İşlemciler, Anakart
KBT104 Bilgisayar Donanımı
4
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
Merkezî İşlem Birimi
Mikroişlemci(CPU)
Bilgisayar içinde yapılan işlemleri ya bizzat kendisi yapan ya da yapılmasını
denetleyen birimdir. Dolayısıyla bilgisayarın yaptığı işlemlerde önemli katkısı vardır.
Mikroişlemciler günümüze kadar çeşitli aşamalar kaydederek günümüze kadar
gelmiştir. Tablo 4’de bu tarihsel gelişim kısaca özetlenmiştir.
Şekil 28. Mikroişlemciler
Tablo 4. Mikroişlemcinin tarihsel gelişimi
INTEL AMD CYRIX
8086 (1978) - -
8088 (1979) - -
80186 (1980) - -
80286 (1982) - -
80386 (1985-1990) 386 benzeri 386 benzeri
80486 (1989-1994) 486 benzeri 486 benzeri
KBT104 Bilgisayar Donanımı
5
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
Pentium (1993) Am5x86 (1995) 5x86 benzeri
Pentium Pro (1995) AMD K5 (1996) 6x86 (1995)
Pentium MMX (1997) AMD K6 (1997) 6x86MX (1997)
Pentium II (1997) - -
Celeron (1998) AMD K6-2 ve K6-3 (1998) -
Pentium III (1999) AMD Athlon (1999) Üretimi durduruldu (1999)
Celeron II (2000) Duron (2000) -
Pentium IV (2000) - -
İşlemcilerin kendilerine verilen komutları işlemekteki hızları onların önemli
özelliklerinden birisidir. Bu özellikleri MHz olarak ifade edilir ve 1 saniyede kaç
milyon komut işleyebildiklerini gösterir. Örneğin 1000 MHz (1GHz) işlem hızına sahip
bir işlemci, saniyede 1 Milyar işlem yapabilir. Yukarıdaki tabloda verilen işlemciler
arasında böyle bir kıyaslama yapacak olursak, ilk çıkan 8086 işlemcisi saniyede ancak 4
milyon işlem yapabilirken, yeni bir Pentium IV işlemci saniyede 2 milyardan fazla
işlem yapabilir.
Şekil 29. 4004 İşlemci Şekil 30. 8086 İşlemci
İşlemcileri bir diğerinden ayırt eden önemli özelliklerden birisi de onun bir
seferde işleyebileceği bilgi miktarını gösteren komut kapasitesidir. Bu da bit ile ifade
edilir. Yine bir karşılaştırma yapacak olursak, ilk çıkan 8086 tipi bir işlemci 8 bit komut
kapasitesine sahipken, yeni bir Pentium IV işlemcisi 64 bitlik komut kapasitesine
sahiptir. Komut kapasitesi, basitçe işlemcinin bir seferde işleyebildiği rakamın ne kadar
büyük olduğunu göstermektedir.
KBT104 Bilgisayar Donanımı
6
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
Şekil 31. 386 işlemci Şekil 32. Pentium MMX işlemci
Yukarıdaki ifadelerden de anlaşılacağı üzere, hızlı işlemci iyi işlemci demek
değildir. Daha yavaş fakat komut kapasitesi yüksek bir işlemci, hızlı fakat komut
kapasitesi düşük bir işlemciden daha güçlü olabilir. Bu nedenle bilgisayar alırken yeni
model işlemciler tercih edilmelidir.
Şekil 33. Pentium II işlemci Şekil 34. Pentium IV Mikroişlemci
Şekil 35. Celeron İşlemci Şekil 36. AMD işlemci
Çok Çekirdekli Kavramı
Çok çekirdekli işlemcilerde, çekirdek diye bahsedilen aslında fiziksel manada
işlemcinin kendisidir. Zar(die) içinde çok yakın bir zamana kadar sadece bir tane
KBT104 Bilgisayar Donanımı
7
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
işlemci çekirdeği bulunuyordu. Ancak, mesela çift çekirdekli işlemcileri ele
aldığımızda, bir zar içerisinde iki tane işlemci çekirdeği bulunduğunu görürüz. Çok
çekirdekli işlemciler denildiği zaman mutlaka değinilmesi gereken çeşitli kavramlar
vardır:
İple Bağlama (Threading): Aynı anda birden fazla iş parçacığını işleme
sokabilmektir.
Çoklu İşleme (Multi Processing): Threading ve çekirdekler ile yapılan çoklu
işlemlerin tümüdür.
Çoklu Görevlendirme (Multi Tasking): Birden fazla programın aynı anda
çalıştırılmasını sağlar.
Çoklu Çekirdek Tasarımı
Çoklu çekirdek tasarımının en büyük avantajı, aynı anda birden fazla işlem yapabilme
kapasitesidir. Bu tür işlemcilerde hızı sağlayan asıl etken, aynı zar üzerindeki iki
işlemcinin etkileşmesinin, ayrı ayrı işlemcilerin etkilenmesinden daha hızlı olmasıyla
oluyor. Çok çekirdekli işlemcilerde, iki çekirdek aynı veri yolu ve aynı bellek bant
genişliğini kullanacağından bu verimin düşmesine neden olur.
İşlemci piyasasında işlemci başarımı çok önemlidir ve bu yüzden başarımı en
mükemmel yapmak gerekir. Var olan üretim teknolojisi kullanılarak saat hızı ve işleme
birimleri arasındaki dengeyi en iyi şekilde sağlayarak başarımı en iyi duruma getiren
taraf, işlemci piyasasındaki başarım mücadelesini kazanabilir.
Çok iş parçacıklı yazılımlar, çok çekirdekli tek işlemcili ve tek çekirdekli çok
işlemcililerde işletim sisteminin iş parçacıklarını çekirdekler arasında paylaştırır. Bir
bilgisayarın başarımını arttırmak için saat hızını yükseltmektense daha fazla sayıda
çekirdek eklemek başarımı daha fazla arttırır.
Çok Çekirdekli İşlemciler
Eski 8086 işlemcilerinden, Athlon 64 ve Intel Pentium 4’e kadarki tüm işlemciler tek
çekirdeklidir. Yani bunlar, üzerlerinde tek bir işlem birimi taşıyan işlemcilerdir. Tek
KBT104 Bilgisayar Donanımı
8
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
vuruşlu işlemcilerde, tek bir uygulama varken saat hızları yüksek olduğunda başarım
yüksek olabilir. Çift işlem çekirdeğine sahip olmak demek teorikte çift işlem gücü
demektir ancak işlem gücünün artabilmesi için uygulamaların çok çekirdekli
işlemcilere göre uyarlanmış olması gereklidir.
Eğer yazılım çok iş parçacıklı çalışmak üzere tasarlanmışsa, daha yüksek
hesaplama gücüne ihtiyaç duyan ağır bir yazılımdır. Bu tür yazılımları çalıştırmak için
çift çekirdekli işlemcileri kullanmak kullanıcıya kolaylık sağlayacaktır. Ayrıca çift
çekirdek, kullanıcı internette dolaşırken aynı anda elektronik posta gönderebilmesi gibi
birden fazla uygulamayı aynı anda çalıştırmada kolaylık sağlar. Yani çift çekirdek
sayesinde aynı anda birçok uygulama sorunsuz çalışır. Dört çekirdekli işlemcilerin ise
güçlerini gösterebildikleri az sayıda uygulama var. Çünkü uygulamaların birçoğu çok
çekirdekli işlemcilere göre uyarlanmamıştır. Dört çekirdekli işlemciler, dört adet işlem
çekirdeğinin ortak bir önbellekte tek bir yonga içine sokulmasıyla üretilirler.
Anakart
Şekil 37. Anakartın görüntüsü
Anakart, işlemcinin, bilgisayarın diğer bileşenleriyle haberleşmesini sağlayan
karttır. Bilgisayarın mikroişlemcisi anakart üzerinde bulunur. İşlemci ile anakartın
birbirine iyi uyum sağlaması bilgisayarın sağlıklı ve en üst performans seviyesinde
çalışması için gereklidir. Bilgisayarın içbelleğini oluşturan RAM bellek modülleri de
yine anakarta takılır.
KBT104 Bilgisayar Donanımı
9
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
Bilgisayarın diğer bileşenleri, yuva (slot) adı verilen konnektörler üzerinden
anakarta bağlanır. Farklı özellikteki kartları bağlamak için farklı slotlar mevcuttur (ISA,
PCI, AGP gibi). Bu bakımdan, anakart, PC tipi bilgisayarın önemli mimari
özelliklerinden birisidir. Bu sayede basitçe bir kart ekleyerek bilgisayarın farklı
donanımsal özellikleri desteklemesi sağlanmaktadır. Örneğin, ses özelliği olmayan bir
bilgisayara ses kartı takılarak oyunlardaki sesleri daha etkili çıkarması ve mp3 biçimli
müzik parçalarını çalması sağlanabilmektedir.
Anakartlar hakkında konuşurken hep chipset (yongaseti) kavramından
bahsederiz. Bir yongaseti North Bridge (Kuzey Köprüsü) ve South Bridge (Güney
Köprüsü) denen iki yongadan oluşur.
Tipik bir Nortbridge yongası temel olarak işlemciden, bellekten ve AGP
veriyolundan sorumludur ve bunların kontrolüyle bunlar arasındaki veri aktarımını
sağlar. Ancak Northbridge ve Southbridge özellikleri üreticiye ve yongasetine göre
farklılık gösterebilir ve bu genellemenin dışına çıkabilir. Örneğin AMD`nin Hammer
serisi işlemcilerinde bellek kontrolcüsü işlemciye entegre olacağından bu işlemciyi
destekleyen Northbridge yongalarında bellek kontrolcüsü bulunmayacak. Northbridge
yongası fonksiyonlarından dolayı işlemciye, bellek ve AGP slotlarına yakın olmalıdır
(sinyalin geçtiği fiziksel yollar ne kadar kısa olursa sinyal o kadar temiz ve hatasız
olur) ve bu yüzden de anakartın üst kısmına yerleştirilir. Zaten adındaki “North”
kelimesi de buradan gelmektedir.
Southbridge yongası ise giriş – çıkış birimlerinden, güç yönetiminden, PCI
veriyolundan ve USB ile anakarta entegre özelliklerden (ses ve ethernet gibi)
sorumludur. Adındaki “South” kelimesinin de yine anakarttaki pozisyonundan
geldiğini kolayca tahmin edebilirsiniz.
Üreticilerin yonga setlerini iki parça halinde tasarlamaları anakart tasarımında
esneklik sağlar. Örneğin USB 2.0 desteği olmayan bir yongasetine bu desteği eklemek
için bütün yongasetini baştan tasarlamak yerine sadece Southbridge yongasında
değişiklik yapmak çok daha kolaydır. Ayrıca değişik özelliklerdeki Soutbridge
yongaları kullanılarak değişik kullanıcı gruplarına hitap etmek mümkün olur ve
böylece kullanmayacağınız özellikler için boşuna para vermek zorunda kalmazsınız.
KBT104 Bilgisayar Donanımı
10
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
KBT104 Bilgisayar Donanımı
11
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
Şekil 38. Yonga seti blok diyagramı
KBT104 Bilgisayar Donanımı
12
KBUZEM Karabük Üniversitesi Uzaktan Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi
Kaynakça
Demirel, H.(2011). “Bilgisayar Donanımı Ders Notları” Karabük
Üniversitesi, KARABÜK