Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Bu maddenin veya maddenin bir bölümünün gelişebilmesi için alakalı konuda uzman kişilere gereksinim duyulmaktadır. (Nisan 2012) |
Bilgisayar mimarisi, en küçüğe ve en başarılıya ulaşmayı hedeflerken aynı zamanda maliyeti de göz önünde bulundurduğu için sanat ve bilimin ortak buluştuğu nokta olarak da tanımlanır. Bilgisayar Mimarisi, bilgisayar parçalarının iç yapıları ve aralarındaki haberleşme bağlantıları ile ilgilidir.
- Merkezî işlem biriminin mimarisinin tasarımı
- Komut kümesinin tasarımı.
- Adresleme yöntemlerinin tasarımı.
- Genel donanım mimarileri.
Bilgisayar organizasyonu ve mimarisi
Belgelenen ilk bilgisayar mimarisi, Charles Babbage ile Ada Lovelace arasındaki Analitik Makine'yi anlatan yazışmaların içeriğindeydi. Konrad Zuse 1936 yılında Z1 adını verdiği bilgisayarı geliştirirken gelecekteki projeleri için yaptığı iki patent başvurusunda, daha sonra Neumann mimarisi'nde göreceğimiz üzere makine talimatlarının veriler için kullanılan aynı depolama alanında saklanabileceğini anlattı.1937 yılında Howard-Aiken, ilk otomatik hesap makinesi olan MARK-I ‘i, 1943 yılında ise J. P. Erkert ilk işlevsel bilgisayar olan ENIAC (İngilizce: Electronic Numerical Integrator and Calculator)’ı yaptı. 1971 yılında Intel firması; tüm bileşenleri kendi üzerinde olan dört bitlik 4004 isimli mikroişlemciyi, 1972 yılında sekiz bitlik 8008 işlemcisini, 1974 yılında ise 8080 işlemcisini üretti. 8080 işlemcisi, Intel firmasının ilk genel amaçlı mikroişlemcisiydi. Mikroişlemcilerin getirdiği en önemli avantaj programlanabilirlik özelliğiydi. Çünkü bu sayede aynı işlemci üzerinden farklı işlemler yapılabiliyordu. (Örneğin: Bir gün matematiksel işlemlerin yapıldığı bir işlemci üzerinden, diğer gün alfabetik kelime işlemlerinin yapılabilmesi). 8080 ev bilgisayarlarında da kullanılan ilk işlemcidir. 1979 yılında IBM PC, Intel’in 8088 işlemcisini kullanmaya başladı. 8088 den sonra 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV serisi ile kullanıma devam edildi. Günümüz mikroişlemcileri 8088 den çok hızlıdır. Bugünkü bilgisayarların mimarisinin modeli ENIAC üzerinde çalışmış olan John von Neumann tarafından geliştirilmiştir ve von Neumann modelinde mantıksal olarak bilgisayar sistemi tam olarak tanımlanmıştır. Bilgisayar sisteminin; bellek, veriyolu, giriş, çıkış ve merkezî işlem biriminden ibaret olduğu düşünülmüştür. Von Neumann mimarisine sahip bilgisayarlarda gerçekleştirilen adımlar: program sayacının gösterdiği adresten komut getirilir, program sayacı 1 arttırılır, kontrol birimi getirilen kodun komutunu çözer ve tekrar ilk adıma dönülür.
Bilgisayar mimarisi tasarımı iki yaklaşım üzerinde yoğunlaşmıştır. Bunlardan birisi az önce bahsettiğimiz Von Neuman mimarisi, diğeri ise Harvard mimarisidir. Harvard mimarili bilgisayar sistemlerinde veri ve buyruklar ayrı belleklerde tutulurlar. Komutla beraber veri farklı iletişim yollarını kullanarak ilgili belleklerden alınıp işlemciye getirilebilir. Getirilen komut işlenip gerekli verisi veri belleğinden alınırken sıradaki komut, komut belleğinden alınıp getirilebilir. Bu da hızı arttıran bir etkendir.
Günümüz bilgisayarlarında, ön bellek kullanılarak bellekle tek yoldan iletişim ve buyrukla verinin aynı bellekte bulunma sorunu çözülmüştür. Önbelleğin kapasitesine göre anabellekten veriler ön belleğe alınır. Komut ve veriler önbellek denetleyicisi tarafından ayrılır ve ilgili birimlere yerleştirilir. Önbellek miktarı ne kadar fazla olursa o kadar iyi olur ancak önbelleklerin pahalı olması bir sorundur.
Bilgisayarı oluşturan beş ana bileşen vardır. Bunlar :
- Veriyolu
- Denetim
- Bellek
- Giriş aygıtları
- Çıkış aygıtları
Bilgisayar mimarisini ise dört şekilde incelemek mümkündür: İşlemci ve komut seti mimarisi, bellek mimarisi, giriş-çıkış sistemi, veriyolu sistemi.
Bilgisayarlar yazılım ve donanım olmak üzere iki kısımdan oluşurlar. Yazılım bilgisayarı çalıştırmaya yarayan fiziksel olmayan kısımdır. Donanım ise bilgisayarın fiziksel ve elektronik yapısını oluşturan ana ve çevre birimlerin tümüdür. Monitör, kasa, klavye, fare bilgisayarın donanım elemanlarıdır.
Donanım
Anakart
İşlemci, RAM, ses kartı, ekran kartı gibi üzerine takılan aygıtlar ile DVD sürücü, hard disk gibi dahili aygıtları bir araya getirip, bunlar arasındaki haberleşmeyi kontrol eden bilgisayarın en önemli parçalarından biridir. Bilgisayara hangi tür işlemciler takılabileceği, en fazla bellek kapasitesinin ne kadar olabileceği, hangi yeni donanım teknolojilerinin desteklenebileceği, anakart üzerindeki elektronik bileşenler sayesinde belirlenir.
Yonga takımı
Anakartın beynini oluşturur ve veri akışını denetler.
Veriyolu
Bilgisayarın bir bileşeninden diğerine veri aktarmak için kullanılan devrelerdir. Adres veriyolu ve standart veriyolu olmak üzere iki bölümden oluşurlar. Adres veri yolu verilerin nereye gideceğini belirlerken, standart veriyolu bilgisayar yapılan işlemlerle ilgili veri aktarırken kullanılır.
Önbellek
Dosyaların daha hızlı bulunması ve işlenmesi amacıyla kullanılır. Bu yüzden bilgisayarda sık kullanılan bilgiler bu belleğe aktarılır, gerektiği zaman da buradan okunur.
Mikroişlemciler (Merkezî İşlem Birimi, MİB)
Bilgisayarın kalbidir. İşlemcinin görevi, buyrukların bellekten getirilmesi, çözülmesi ve çalıştırılması, sonuçların gözlenmesi, program işlenirken diğer donanım birimlerinden gelen kesme isteklerine cevap vermesi gibi işlemlerdir.
- Buyrukların yakalanması: Buyrukların programın saklandığı yerden alınması
- Buyrukların çözülmesi: Gerekli işlemlerin ve buyruğun büyüklüğünün belirlenmesi
- İşlenenlerin okunması: İşlem yapılacak verinin bulunması ve alınması
- Yürütme: Sonucun ya da durumun hesaplanması
- Sonucun saklanması: Sonuçların daha sonra yeniden kullanılmak üzere saklanması
- Sonraki Buyruk: Bir sonraki buyruğun okunması için program sayacının değiştirilmesi
Bellek
ROM ve RAM olmak üzere 2 çeşit bellek vardır. ROM üzerindeki bilgiler kalıcıdır, RAM üzerindeki bilgiler ise istenildiği zaman okunabilir ve yazılabilir. Elektrik kesintilerinde RAM üzerindeki tüm bilgiler silinir. RAM bellekler de SRAM ve DRAM olmak üzere 2 çeşittir. SRAM çok pahalı ve hızlıdır, önbellek olarak kullanılırlar.
Sabit Diskler
Ses Kartları
Herhangi bir uygulamadan gelen verileri işleyerek, insan kulağının duyabileceği bir frekanstaki sese dönüştüren bileşendir.
Modemler
Bilgisayarın ağ ile veya başka bir bilgisayar ile telefon hattı üzerinden iletişim kurmasını sağlayan aygıttır.
CD-ROM sürücüsü
Veri taşımaya uygun, ucuz ve hızlı erişimli birimlerdir.
DVD-ROM sürücüsü
DVD-ROM lar disk üzerinde daha fazla noktaya bilgi yazılabilmesinden dolayı CD-ROM lardan daha fazla bilgi bulundururlar.
Ekranlar (monitörler)
Kullanıcının bilgisayar ile iletişim kurmasını sağlayan ekran.
Klavyeler
Bilgisayarın en önemli giriş aygıtıdır.
Fareler
Fare de klavyenin yanında önemli bir giriş aygıtıdır.
Bilgisayar mimarisi
Bilgisayar Mimarisi en az 3 ana alt kategoriden oluşur. Bu alt kategorileri şu şekilde sıralayabiliriz:
1.Komut Kümesi Mimarisi (Instruction Set Architecture veya ISA)
- Komut Kümesi Mimarisi (ISA) bir bilgisayar donanımının, alt düzey programcıya (sistem programlarına) görünen yüzüdür.
- Bilgisayarlar üst düzey programlama dillerini (Java, C++, vb..) anlamazlar. İşlemcinin bu dilleri anlaması için bazı yazılım araçlarına (örnek olarak derleyiciler) ihtiyacı vardır. Bu araçlar üst düzey programlama dillerinde yazılan kodları işlemcinin anlayabileceği hale getirir.
2.Mikro Mimari (Micro Architecture)
- Mikro Mimari ya da bilgisayar organizasyonu işlemcinin komut kümesi mimarisini nasıl uygulayacağını açıklar. Komut kümesi mimarisi birçok şekilde uygulanabildiğinden
birçok durum oluşur. (Enerji verimliliği, performans gibi)
3.Sistem Tasarımı (System Design)
- Sistem Tasarımı diğer bütün donanımsal bileşenleri içerir. Bunlar ;
- Bilgisayar Bus’larını ve Switch’lerini Sisteme bağlamak
- Memory kontrolcüsü ve hiyerarşileri
- CPU off load mekanizmasının bazı memory’lre direkt girişi
- Mullti-Processing gibi önemli noktalar.
Bilgisayar mimarisi çoğunlukla bilgisayar organizasyonunun tanımı ile karıştırılır. Her ikisi de bilgisayar sistemini tarif etmek için kullanılan temel esaslardır. Bilgisayar mimarisi, bir programın mantıksal çalışmasına doğrudan etki eden bir özelliktir. Komut kümesi, değişik şekillerdeki veri tiplerini temsil etmek için kullanılan bit sayısı, bellek adresleme teknikleri ve giriş-çıkış mekanizmasının dahil olduğu bilgisayar tasarımı bilgisayar mimarisine girmektedir. Bilgisayar organizasyonu daha çok yazılımla donanım arasındaki bağdaştırmayla ilgilidir. Çevre elemanları, kullanılan bellek teknolojisi gibi kullanıcıya ayrıntılarıyla açıkça görünen özellikler ise bilgisayar organizasyonuna aittir. Yani bilgisayar mimarisi tanımı daha düşük seviye teknoloji, organizasyon tanımı ise daha kullanıcıya yönelik üst düzey özellik taşımaktadır. Mimari, buyruk kümesi mimarisi ve donanım sistemi mimarisi olmak üzere iki farklı yaklaşımla tanımlanmaktadır. Buyruk kümesi mimarisi, bilgisayarın hesaplama karakteristiklerini belirleyen komut kümesinin mimarisi; donanım sistemi mimarisi ise, MİB (Merkezî İşlem Birimi), depolama ve giriş-çıkış sistemlerinin dâhil olduğu alt sistem ve bunların bağlantı şeklidir. Programcının bu elemanlara yön verecek programı yazması halinde nasıl bir kabul göreceği ise yine buyruk kümesi mimarisidir.
Buyruk kümesi mimarisi yazılım ile donanım arasındaki iletişimi sağlar. Yazılımdaki komut ne kadar karmaşık olursa, donanım da o kadar karmaşık olur. Bu yüzden komut kümesi ne çok karmaşık ne de çok yalın olmalıdır. Buyruk kümesi mimarisinin yazılım ve donanımla ilişkisi aşağıdaki şekilde görülmektedir.
Programcılar özel bilgisayar sistemleri için, özel donanıma göre kod yazmaktaydılar. Bu yüzden bir makine için yazılan program diğer makinelerde çalışmamaktaydı ve her yeni makine için yeni kodlar yazılmak durumundaydı. IBM firması bu sorunu çözmek için buyruk kümesi mimarisi(ISA) ve mikrokod motoru denilen bir yöntem geliştirdi.
Donanımsal yaklaşım
Mikrokod kullanılarak ISA sisteminin yürütülmesi, komutlarını başlangıçta doğrudan çalıştıran sistemlere göre daha yavaştır. Bu aksaklığı gidermek için komutların doğrudan donanım elemanları tarafından yorumlanarak sistemin denetlendiği bir mimari yaklaşımı üzerinde çalışılmıştır. Komutların anlaşılır standartta bir boyuta getirilerek çalıştırıldığı RISC modeli sisteminde küçük ve hızlı komut kümesiyle donanım üzerinde hakimiyet mikrokoda göre daha kolaydır. RICS tasarımcıları da ürünlerinde ISA kavramını değiştirmeden kullanmışlardır.
Programsal yaklaşım
Sistem tasarımcıları performansı arttırmak için bazı program işlevlerini sık sık mikrokodlara(firmware) aktardılar. Donanımı devreye sokacak buyruk kümesinin yer aldığı bu yere mikrokod motoru denilmektedir. Mikrokod motoru, ROM bellek sayesinde işlemci içerisine yerleştirilmiştir ve programcının yazdığı kodları işlemcinin daha çabuk anlayıp çalıştırabileceği küçük mikrokodlara dönüştürür. CISC tipi işlemcilerde mikrokodun temel işlevi, alt düzey komut kümesiyle, programcının çalıştığı üst düzey komutlar arasında soyutlamalar olusturmaktadır. İşlemci üreticileri, mimariyi meydana getiren elemanların işlevleri ve bu elemanların devreye nasıl sokulacağı konularında düşünerek sistem tasarımı yaparlar. Elemanları devreye sokmak için program yazmak gereklidir ve donanım mimarisini programcıya aktarabilmek için kullanıcıya komut kümesini hazır olarak vermek en iyi yoldur. Günümüz bilgisayarlarında hala mikroprogramlama esasına göre çalışan bilgisayarlar vardır. Intel ve AMD gibi işlemci üreticileri ürünlerinde ISA x86 buyruk kümesinin tüm özelliklerini yeniliklerle beraber kullanmaktadırlar.
Bilgisayar mimarisi çeşitleri
- Kuantum bilgisayarları
- Vektör bilgisayarlar
- Numa bilgisayarlar
- von Neumann bilgisayarları
Bilgisayar mimarisine etki eden etmenler
- Teknoloji (Transistör büyüklüğü vs. etkiler)
- Programlama Dilleri(Hangi dilde yazıldığı vs. etkiler)
- Uygulama
- İşletim Sistemleri (İşletim sistemi üzerine yazılan kod ona özgü olduğu için etkiler)
- Geçmiş(Geçmişte yapılan komutların çalışması zorunlu olduğu için etkiler)
Başarım
Bilgisayarın başarımı sıklıkla saat hızı terimleriyle tanımlanır (genellikle MHz ya da GHz olarak). Bu CPU'nun ana saatinin saniyedeki döngüleriyle ilgilidir. Ancak bu ölçüm, bir şekilde yanlış yönlendirse de yüksek saat hızlı bir makine olarak mutlaka daha yüksek bir performansı olmayabilir. Sonuç olarak AMD gibi yapımcılar saat hızını bir performans göstergesi olarak almamaktadırlar. Çağdaş CPU’lar birden fazla emri bir saat döngüsünde gerçekleştirirler ve böylece programın hızı oldukça artar. Veri yolu hızları, kullanılabilir bellek ve programlardaki emirlerin tipi ve sırası gibi hızı etkileyen bileşenler de çalışır.
Hızın iki ana tipi vardır: gecikme (İngilizce: latency) ve İngilizce: throughput. Kısaca gecikme, bir işlemin başlangıcı ve sonuçlanması arasındaki süredir. İngilizce: Throughput ise belli bir zamanda yapılan işin miktarını belirtir. Kesilme gecikmesi sistemin bir elektronik olaya (disk sürücüsünün bilgi aktarımını bitirmesi gibi) vereceği garanti edilmiş en fazla yanıt zamanıdır. Bu sayı çok geniş sıralı bir tasarım seçenekleri tarafından etkilenir. Örneğin; önbellek eklemek gecikmeyi yavaşlatırken, throughput iyileşir. Mekanizmayı yöneten bilgisayarlar genellikle düşük kesilme gecikmelerine gerek duyarlar. Bu bilgisayarlar gerçek zaman diliminde işlem yaparlar ve bu işlem belirlenen sürede bitmezse işlem başarısız olur.
Bilgisayarın performansı, uygulama tanım alanına bağlı olarak diğer ölçümler kullanılarak da hesaplanabilir. Sistem İngilizce: CPU bound (sayısal hesaplamalarda), İngilizce: I/O bound (Web sunucusu uygulamalarında) veya İngilizce: memory bound (video düzenlemelerde) olabilir. Güç tüketimi sunucu ve diz üstü bilgisayarlar gibi taşınabilir cihazlar için önemli hale gelir. Ölçütleme (İngilizce: benchmarking') bilgisayar bu test program serisini çalıştırırken kullandığı süreyi ölçerek bütün bunları bir hesaba aktarmaya çalışır. Ölçütleme gücü yüksek gösterse de bu bilgisayar seçmede yardımcı olmayabilir. Sıklıkla ölçülen makineler farklı ölçümlere ayrılır. Örneğin; bir sistem bilimsel uygulamaları hızlıca idare ederken, diğeri popüler video oyunlarını kolayca oynatabiliyordur. Dahası yazılım veya donanımlara değişik özellikler eklemek isteyen tasarımcılar özel bir ölçüte izin verirler. Böylece hızlı kontrol sağlanır fakat diğerleriyle, çoğunlukla genel işlevlerle benzer avantajlara sahip olmazlar. En iyilemenin (İngilizce: optimization') genel planı bilgisayarın farklı taraflarındaki değerleri bulmak içindir. Denge içindeki bir bilgisayar sisteminde bilgi hızı bütün bölümler için sabit olacaktır ve değer bunu garantiye almak için eşit olarak dağıtılacaktır. Bilgisayar sisteminin kesin formu en iyi şekilde belirlenmiş baskı ve amaçlara bağlı olacaktır.
Kaynakça
- ^ Tanenbaum, Andrew S. (1979). Structured Computer Organization. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall. ISBN .
- ^ Susanne Faber, "Konrad Zuses Bemuehungen um die Patentanmeldung der Z3", 2000
- William Stallings(2003) Computer Organization&Architecture, Pearson Education.
- Yrd. Doç. Dr. Feza Buzluca ders notları
- İTÜ Ninova Açık Ders Malzemeleri 15 Ocak 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde ., Bilgisayar mimarisi
- PC19 Eylül 2004 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Architect 21 Aralık 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- [1] 24 Aralık 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Bu maddenin veya maddenin bir bolumunun gelisebilmesi icin alakali konuda uzman kisilere gereksinim duyulmaktadir Ayrintilar icin lutfen tartisma sayfasini inceleyin veya yeni bir tartisma baslatin Konu hakkinda uzman birini bulmaya yardimci olarak ya da maddeye gerekli bilgileri ekleyerek Vikipedi ye katkida bulunabilirsiniz Nisan 2012 Bilgisayar mimarisi en kucuge ve en basariliya ulasmayi hedeflerken ayni zamanda maliyeti de goz onunde bulundurdugu icin sanat ve bilimin ortak bulustugu nokta olarak da tanimlanir Bilgisayar Mimarisi bilgisayar parcalarinin ic yapilari ve aralarindaki haberlesme baglantilari ile ilgilidir Merkezi islem biriminin mimarisinin tasarimi Komut kumesinin tasarimi Adresleme yontemlerinin tasarimi Genel donanim mimarileri Bilgisayar donanimi donanim yazilimi cevirme dili isletim sistemi ve uygulama yazilimlari basamaksal gorunumuyle tipik bilgisayar mimarisi bakiniz Bilgisayar organizasyonu ve mimarisiBelgelenen ilk bilgisayar mimarisi Charles Babbage ile Ada Lovelace arasindaki Analitik Makine yi anlatan yazismalarin icerigindeydi Konrad Zuse 1936 yilinda Z1 adini verdigi bilgisayari gelistirirken gelecekteki projeleri icin yaptigi iki patent basvurusunda daha sonra Neumann mimarisi nde gorecegimiz uzere makine talimatlarinin veriler icin kullanilan ayni depolama alaninda saklanabilecegini anlatti 1937 yilinda Howard Aiken ilk otomatik hesap makinesi olan MARK I i 1943 yilinda ise J P Erkert ilk islevsel bilgisayar olan ENIAC Ingilizce Electronic Numerical Integrator and Calculator i yapti 1971 yilinda Intel firmasi tum bilesenleri kendi uzerinde olan dort bitlik 4004 isimli mikroislemciyi 1972 yilinda sekiz bitlik 8008 islemcisini 1974 yilinda ise 8080 islemcisini uretti 8080 islemcisi Intel firmasinin ilk genel amacli mikroislemcisiydi Mikroislemcilerin getirdigi en onemli avantaj programlanabilirlik ozelligiydi Cunku bu sayede ayni islemci uzerinden farkli islemler yapilabiliyordu Ornegin Bir gun matematiksel islemlerin yapildigi bir islemci uzerinden diger gun alfabetik kelime islemlerinin yapilabilmesi 8080 ev bilgisayarlarinda da kullanilan ilk islemcidir 1979 yilinda IBM PC Intel in 8088 islemcisini kullanmaya basladi 8088 den sonra 80286 80386 80486 Pentium Pentium II Pentium III Pentium IV serisi ile kullanima devam edildi Gunumuz mikroislemcileri 8088 den cok hizlidir Bugunku bilgisayarlarin mimarisinin modeli ENIAC uzerinde calismis olan John von Neumann tarafindan gelistirilmistir ve von Neumann modelinde mantiksal olarak bilgisayar sistemi tam olarak tanimlanmistir Bilgisayar sisteminin bellek veriyolu giris cikis ve merkezi islem biriminden ibaret oldugu dusunulmustur Von Neumann mimarisine sahip bilgisayarlarda gerceklestirilen adimlar program sayacinin gosterdigi adresten komut getirilir program sayaci 1 arttirilir kontrol birimi getirilen kodun komutunu cozer ve tekrar ilk adima donulur Sekil Gunumuz bilgisayarlarinin gorunusu Bilgisayar mimarisi tasarimi iki yaklasim uzerinde yogunlasmistir Bunlardan birisi az once bahsettigimiz Von Neuman mimarisi digeri ise Harvard mimarisidir Harvard mimarili bilgisayar sistemlerinde veri ve buyruklar ayri belleklerde tutulurlar Komutla beraber veri farkli iletisim yollarini kullanarak ilgili belleklerden alinip islemciye getirilebilir Getirilen komut islenip gerekli verisi veri belleginden alinirken siradaki komut komut belleginden alinip getirilebilir Bu da hizi arttiran bir etkendir Gunumuz bilgisayarlarinda on bellek kullanilarak bellekle tek yoldan iletisim ve buyrukla verinin ayni bellekte bulunma sorunu cozulmustur Onbellegin kapasitesine gore anabellekten veriler on bellege alinir Komut ve veriler onbellek denetleyicisi tarafindan ayrilir ve ilgili birimlere yerlestirilir Onbellek miktari ne kadar fazla olursa o kadar iyi olur ancak onbelleklerin pahali olmasi bir sorundur Bilgisayari olusturan bes ana bilesen vardir Bunlar Veriyolu Denetim Bellek Giris aygitlari Cikis aygitlariSekil Bilgisayarin bes ana bileseni Bilgisayar mimarisini ise dort sekilde incelemek mumkundur Islemci ve komut seti mimarisi bellek mimarisi giris cikis sistemi veriyolu sistemi Bilgisayarlar yazilim ve donanim olmak uzere iki kisimdan olusurlar Yazilim bilgisayari calistirmaya yarayan fiziksel olmayan kisimdir Donanim ise bilgisayarin fiziksel ve elektronik yapisini olusturan ana ve cevre birimlerin tumudur Monitor kasa klavye fare bilgisayarin donanim elemanlaridir DonanimAnakart Islemci RAM ses karti ekran karti gibi uzerine takilan aygitlar ile DVD surucu hard disk gibi dahili aygitlari bir araya getirip bunlar arasindaki haberlesmeyi kontrol eden bilgisayarin en onemli parcalarindan biridir Bilgisayara hangi tur islemciler takilabilecegi en fazla bellek kapasitesinin ne kadar olabilecegi hangi yeni donanim teknolojilerinin desteklenebilecegi anakart uzerindeki elektronik bilesenler sayesinde belirlenir Yonga takimi Anakartin beynini olusturur ve veri akisini denetler Veriyolu Bilgisayarin bir bileseninden digerine veri aktarmak icin kullanilan devrelerdir Adres veriyolu ve standart veriyolu olmak uzere iki bolumden olusurlar Adres veri yolu verilerin nereye gidecegini belirlerken standart veriyolu bilgisayar yapilan islemlerle ilgili veri aktarirken kullanilir Onbellek Dosyalarin daha hizli bulunmasi ve islenmesi amaciyla kullanilir Bu yuzden bilgisayarda sik kullanilan bilgiler bu bellege aktarilir gerektigi zaman da buradan okunur Mikroislemciler Merkezi Islem Birimi MIB Bilgisayarin kalbidir Islemcinin gorevi buyruklarin bellekten getirilmesi cozulmesi ve calistirilmasi sonuclarin gozlenmesi program islenirken diger donanim birimlerinden gelen kesme isteklerine cevap vermesi gibi islemlerdir Buyruklarin yakalanmasi Buyruklarin programin saklandigi yerden alinmasi Buyruklarin cozulmesi Gerekli islemlerin ve buyrugun buyuklugunun belirlenmesi Islenenlerin okunmasi Islem yapilacak verinin bulunmasi ve alinmasi Yurutme Sonucun ya da durumun hesaplanmasi Sonucun saklanmasi Sonuclarin daha sonra yeniden kullanilmak uzere saklanmasi Sonraki Buyruk Bir sonraki buyrugun okunmasi icin program sayacinin degistirilmesiBellek ROM ve RAM olmak uzere 2 cesit bellek vardir ROM uzerindeki bilgiler kalicidir RAM uzerindeki bilgiler ise istenildigi zaman okunabilir ve yazilabilir Elektrik kesintilerinde RAM uzerindeki tum bilgiler silinir RAM bellekler de SRAM ve DRAM olmak uzere 2 cesittir SRAM cok pahali ve hizlidir onbellek olarak kullanilirlar Sabit Diskler Ses Kartlari Herhangi bir uygulamadan gelen verileri isleyerek insan kulaginin duyabilecegi bir frekanstaki sese donusturen bilesendir Modemler Bilgisayarin ag ile veya baska bir bilgisayar ile telefon hatti uzerinden iletisim kurmasini saglayan aygittir CD ROM surucusu Veri tasimaya uygun ucuz ve hizli erisimli birimlerdir DVD ROM surucusu DVD ROM lar disk uzerinde daha fazla noktaya bilgi yazilabilmesinden dolayi CD ROM lardan daha fazla bilgi bulundururlar Ekranlar monitorler Kullanicinin bilgisayar ile iletisim kurmasini saglayan ekran Klavyeler Bilgisayarin en onemli giris aygitidir Fareler Fare de klavyenin yaninda onemli bir giris aygitidir Bilgisayar mimarisiBilgisayar Mimarisi en az 3 ana alt kategoriden olusur Bu alt kategorileri su sekilde siralayabiliriz 1 Komut Kumesi Mimarisi Instruction Set Architecture veya ISA Komut Kumesi Mimarisi ISA bir bilgisayar donaniminin alt duzey programciya sistem programlarina gorunen yuzudur Bilgisayarlar ust duzey programlama dillerini Java C vb anlamazlar Islemcinin bu dilleri anlamasi icin bazi yazilim araclarina ornek olarak derleyiciler ihtiyaci vardir Bu araclar ust duzey programlama dillerinde yazilan kodlari islemcinin anlayabilecegi hale getirir 2 Mikro Mimari Micro Architecture Mikro Mimari ya da bilgisayar organizasyonu islemcinin komut kumesi mimarisini nasil uygulayacagini aciklar Komut kumesi mimarisi bircok sekilde uygulanabildiginden bircok durum olusur Enerji verimliligi performans gibi 3 Sistem Tasarimi System Design Sistem Tasarimi diger butun donanimsal bilesenleri icerir Bunlar Bilgisayar Bus larini ve Switch lerini Sisteme baglamak Memory kontrolcusu ve hiyerarsileri CPU off load mekanizmasinin bazi memory lre direkt girisi Mullti Processing gibi onemli noktalar Bilgisayar mimarisi cogunlukla bilgisayar organizasyonunun tanimi ile karistirilir Her ikisi de bilgisayar sistemini tarif etmek icin kullanilan temel esaslardir Bilgisayar mimarisi bir programin mantiksal calismasina dogrudan etki eden bir ozelliktir Komut kumesi degisik sekillerdeki veri tiplerini temsil etmek icin kullanilan bit sayisi bellek adresleme teknikleri ve giris cikis mekanizmasinin dahil oldugu bilgisayar tasarimi bilgisayar mimarisine girmektedir Bilgisayar organizasyonu daha cok yazilimla donanim arasindaki bagdastirmayla ilgilidir Cevre elemanlari kullanilan bellek teknolojisi gibi kullaniciya ayrintilariyla acikca gorunen ozellikler ise bilgisayar organizasyonuna aittir Yani bilgisayar mimarisi tanimi daha dusuk seviye teknoloji organizasyon tanimi ise daha kullaniciya yonelik ust duzey ozellik tasimaktadir Mimari buyruk kumesi mimarisi ve donanim sistemi mimarisi olmak uzere iki farkli yaklasimla tanimlanmaktadir Buyruk kumesi mimarisi bilgisayarin hesaplama karakteristiklerini belirleyen komut kumesinin mimarisi donanim sistemi mimarisi ise MIB Merkezi Islem Birimi depolama ve giris cikis sistemlerinin dahil oldugu alt sistem ve bunlarin baglanti seklidir Programcinin bu elemanlara yon verecek programi yazmasi halinde nasil bir kabul gorecegi ise yine buyruk kumesi mimarisidir Sekil Donanim Sistemi Mimarisi Buyruk kumesi mimarisi yazilim ile donanim arasindaki iletisimi saglar Yazilimdaki komut ne kadar karmasik olursa donanim da o kadar karmasik olur Bu yuzden komut kumesi ne cok karmasik ne de cok yalin olmalidir Buyruk kumesi mimarisinin yazilim ve donanimla iliskisi asagidaki sekilde gorulmektedir Programcilar ozel bilgisayar sistemleri icin ozel donanima gore kod yazmaktaydilar Bu yuzden bir makine icin yazilan program diger makinelerde calismamaktaydi ve her yeni makine icin yeni kodlar yazilmak durumundaydi IBM firmasi bu sorunu cozmek icin buyruk kumesi mimarisi ISA ve mikrokod motoru denilen bir yontem gelistirdi Donanimsal yaklasim Mikrokod kullanilarak ISA sisteminin yurutulmesi komutlarini baslangicta dogrudan calistiran sistemlere gore daha yavastir Bu aksakligi gidermek icin komutlarin dogrudan donanim elemanlari tarafindan yorumlanarak sistemin denetlendigi bir mimari yaklasimi uzerinde calisilmistir Komutlarin anlasilir standartta bir boyuta getirilerek calistirildigi RISC modeli sisteminde kucuk ve hizli komut kumesiyle donanim uzerinde hakimiyet mikrokoda gore daha kolaydir RICS tasarimcilari da urunlerinde ISA kavramini degistirmeden kullanmislardir Programsal yaklasim Sistem tasarimcilari performansi arttirmak icin bazi program islevlerini sik sik mikrokodlara firmware aktardilar Donanimi devreye sokacak buyruk kumesinin yer aldigi bu yere mikrokod motoru denilmektedir Mikrokod motoru ROM bellek sayesinde islemci icerisine yerlestirilmistir ve programcinin yazdigi kodlari islemcinin daha cabuk anlayip calistirabilecegi kucuk mikrokodlara donusturur CISC tipi islemcilerde mikrokodun temel islevi alt duzey komut kumesiyle programcinin calistigi ust duzey komutlar arasinda soyutlamalar olusturmaktadir Islemci ureticileri mimariyi meydana getiren elemanlarin islevleri ve bu elemanlarin devreye nasil sokulacagi konularinda dusunerek sistem tasarimi yaparlar Elemanlari devreye sokmak icin program yazmak gereklidir ve donanim mimarisini programciya aktarabilmek icin kullaniciya komut kumesini hazir olarak vermek en iyi yoldur Gunumuz bilgisayarlarinda hala mikroprogramlama esasina gore calisan bilgisayarlar vardir Intel ve AMD gibi islemci ureticileri urunlerinde ISA x86 buyruk kumesinin tum ozelliklerini yeniliklerle beraber kullanmaktadirlar Bilgisayar mimarisi cesitleriKuantum bilgisayarlari Vektor bilgisayarlar Numa bilgisayarlar von Neumann bilgisayarlariBilgisayar mimarisine etki eden etmenlerTeknoloji Transistor buyuklugu vs etkiler Programlama Dilleri Hangi dilde yazildigi vs etkiler Uygulama Isletim Sistemleri Isletim sistemi uzerine yazilan kod ona ozgu oldugu icin etkiler Gecmis Gecmiste yapilan komutlarin calismasi zorunlu oldugu icin etkiler BasarimBilgisayarin basarimi siklikla saat hizi terimleriyle tanimlanir genellikle MHz ya da GHz olarak Bu CPU nun ana saatinin saniyedeki donguleriyle ilgilidir Ancak bu olcum bir sekilde yanlis yonlendirse de yuksek saat hizli bir makine olarak mutlaka daha yuksek bir performansi olmayabilir Sonuc olarak AMD gibi yapimcilar saat hizini bir performans gostergesi olarak almamaktadirlar Cagdas CPU lar birden fazla emri bir saat dongusunde gerceklestirirler ve boylece programin hizi oldukca artar Veri yolu hizlari kullanilabilir bellek ve programlardaki emirlerin tipi ve sirasi gibi hizi etkileyen bilesenler de calisir Hizin iki ana tipi vardir gecikme Ingilizce latency ve Ingilizce throughput Kisaca gecikme bir islemin baslangici ve sonuclanmasi arasindaki suredir Ingilizce Throughput ise belli bir zamanda yapilan isin miktarini belirtir Kesilme gecikmesi sistemin bir elektronik olaya disk surucusunun bilgi aktarimini bitirmesi gibi verecegi garanti edilmis en fazla yanit zamanidir Bu sayi cok genis sirali bir tasarim secenekleri tarafindan etkilenir Ornegin onbellek eklemek gecikmeyi yavaslatirken throughput iyilesir Mekanizmayi yoneten bilgisayarlar genellikle dusuk kesilme gecikmelerine gerek duyarlar Bu bilgisayarlar gercek zaman diliminde islem yaparlar ve bu islem belirlenen surede bitmezse islem basarisiz olur Bilgisayarin performansi uygulama tanim alanina bagli olarak diger olcumler kullanilarak da hesaplanabilir Sistem Ingilizce CPU bound sayisal hesaplamalarda Ingilizce I O bound Web sunucusu uygulamalarinda veya Ingilizce memory bound video duzenlemelerde olabilir Guc tuketimi sunucu ve diz ustu bilgisayarlar gibi tasinabilir cihazlar icin onemli hale gelir Olcutleme Ingilizce benchmarking bilgisayar bu test program serisini calistirirken kullandigi sureyi olcerek butun bunlari bir hesaba aktarmaya calisir Olcutleme gucu yuksek gosterse de bu bilgisayar secmede yardimci olmayabilir Siklikla olculen makineler farkli olcumlere ayrilir Ornegin bir sistem bilimsel uygulamalari hizlica idare ederken digeri populer video oyunlarini kolayca oynatabiliyordur Dahasi yazilim veya donanimlara degisik ozellikler eklemek isteyen tasarimcilar ozel bir olcute izin verirler Boylece hizli kontrol saglanir fakat digerleriyle cogunlukla genel islevlerle benzer avantajlara sahip olmazlar En iyilemenin Ingilizce optimization genel plani bilgisayarin farkli taraflarindaki degerleri bulmak icindir Denge icindeki bir bilgisayar sisteminde bilgi hizi butun bolumler icin sabit olacaktir ve deger bunu garantiye almak icin esit olarak dagitilacaktir Bilgisayar sisteminin kesin formu en iyi sekilde belirlenmis baski ve amaclara bagli olacaktir Kaynakca Tanenbaum Andrew S 1979 Structured Computer Organization Englewood Cliffs New Jersey Prentice Hall ISBN 0 13 148521 0 Susanne Faber Konrad Zuses Bemuehungen um die Patentanmeldung der Z3 2000 William Stallings 2003 Computer Organization amp Architecture Pearson Education ISBN 0 13 049307 4 Yrd Doc Dr Feza Buzluca ders notlari ITU Ninova Acik Ders Malzemeleri 15 Ocak 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde Bilgisayar mimarisi PC19 Eylul 2004 tarihinde Wayback Machine sitesinde Architect 21 Aralik 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde 1 24 Aralik 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde