İşlemci Nedir?

Bilgisayarımızın beyni diyebileceğimiz, her işlemi yöneten işlemciyi bu yazımda sizlere tanıtmaya çalışalım. Öncelikle işlemcinin tarihi, ve çalışma mantığını inceleyelim. Hazırsanız başlayalım.

İşlemci Nedir?

Terimsel olarak Central Process olarakta adlandırabileceğimiz işlemciler, bilgisayarın beyni diyebiliriz. Bilgisayar üzerinde yapılan tüm işlemler, işlemcinin üzerinden geçmek zorundadır. Klavyeden bir tuşa basmak, fareyi hareket ettirmek veya ekrana görüntü gelmesini sağlamak işlemcinin görevidir. İşlemciler ana depolama ve giriş-çıkış işlemleri ile birlikte bilgisayarın veri işleyen ve yazılım komutlarını gerçekleştiren bölümdür. Merkezi işlem birimi aritmetik ve mantıksal işlem yapma yeteneğine sahiptir. İlk işlemciler belli bir işlemi yapmak için ve çoğu zamanda yalnızda tek bir işlemi yapmak için üretilmiştir.

1970’lerin başlarıyla mikroişlemcilerin ortaya çıkmasıyla birlikte işlemcilerin de kullanım alanları genişlemiştir. Bu sayede şuan kullanılan arabalar, akıllı cihazlar, bilgisayar ve daha birçok ürünler günlük hayatımıza girmiştir. Mikroişlemcilerden biraz bahsedecek olursak; yapısında milyonlarca transistör denilen yarı iletken malzeme bulunur.  Elektrik sinyalleri bu transistörlerden geçer ve toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gibi temel matematiksel işlemlere dönüştürülür. Bu işlemleri yapan bölüme de ALU (Arithmetic Logic Unit) denilmektedir.

İşlemcilerin Çalışma Mantığı

Merkezi işlem birimi aritmetik ve mantıksal işlem yapma yeteneğine sahiptir. Giriş ve çıkış birimleri arasında verilen yazılım ile uygun çalışmayı sağlar. Merkezi işlem birimi makine dili denilen düşük seviyeli kodlama sistemi ile çalışmaktadır. Bu kodlama sistemi bilgisayarın algılayabileceği işlem kodlarından oluşmaktadır. Bir mikroişlemcinin algılayabileceği kodların tamamına o işlemcinin komut kümesi denilmektedir. İşlemciler, mekanik parçası bulunmayan entegre devrelerdir. İçlerinde milyonlarca transistör bulunur ve ne kadar çok transistör içerirlerse o kadar hızlı çalışmaktadırlar. Isı problemleri nedeniyle de bir işlemci kullanılan transistör sayısını artırmak için istenilen boyutta yapılamaz. Ancak çok daha küçük transistörleri, birbirleri arasındaki devrelerin aralığını da küçülterek uygun bir işlemci kalıba sığdırmak mümkündür.

Günümüzde çoğu işlemci 0,25 mikron olarak üretilmektedir. Bu mikron rakamı ne kadar aşağı düşerse işlemcilerin hızları da o derece artmaktadır. Her bilgisayar içinde komutların düzenli bir şekilde yerine getirilebilmesi için işlemlerini yerine getirme hızını belirleyen ve çeşitli donanım aygıtları arasında senkronizasyonu sağlayan dahili bir saat bulunur. İşlemci her bir komutu belirli bir saat döngüsünde yerine getirir. Saat hızlıysa işlemci de daha fazla komutu yerine getirir. 1 MHZ saniye 1 milyon saat döngüsüne karşılık gelmektedir. Yani 400 MHZ’lik bir işlemci saniyede 400 milyon döngü yapabilmektedir.

İşlemci Ne İşe Yarar?

Merkezi işlem birimi yani işlemci bilgisayarların beyni niteliğindeki en önemli bileşendir. Bilgisayarda yapılmak istenen bütün hareketler ve işlevler işlemci sayesinde olmaktadır. Diğer aygıtlardan gelen verileri matematiksel işlemler yardımı ile işler, sonuca ulaşır ve sonucu gerekli yerlere gönderir. Tüm bu işlemler bir saniyeden bile az zamanda gerçekleşir. Konunun daha iyi anlaşılabilmesi için örnek verecek olursak; 2 ve 3 sayılarını topla komutu verildiğinde işlemcinin aritmetik merkezini devreye sokarak, bu işlemi gerçekleştirir ve sonucu sizlere aktarır. MP3 dosyaları özel bir yöntemle kodlanmış dosyalardır. Bu dosyaları da açar, işler ve gerekli veriyi ses kartına iletir. Böylelikle sizler müzik sesini duymuş olursunuz. Kısacası hesaplama ya da karar verilmesi gereken her komutta işlemci devreye girer, hesaplama işlemlerinde ”aritmetik” karar verilmesi gereken işlemlerde de ”mantık” ünitesi devreye girer. Yani verilen komuta göre hareket ederek istenilen sonucu ortaya koymaktadır.

Mikroişlemciler açma kapama anahtarı gibi çalışan milyonlarca transistörden oluşur. Bu anahtarlarının programlanma durumuna göre elektrik sinyalleri bunların üzerinden akmaktadır. İşte bu sinyaller bilgisayarın yaptığı bütün matematiksel işlemlere indirebilmesini de sağlamaktadır. Ayrıca işlemci en basit sayma sistemi olan ikilik düzen yani 0 ve 1 sayılarını kullanmaktadır.