Sözlük Mikroişlemci

Mikroişlemci, bilgisayarın işlemesi gereken ilgili talimatları ve görevleri yerine getiren temel bileşendir. Bir silikon mikroçip üzerine inşa edilmiştir. bilgisayar sisteminde kendisine iletilen mantıksal talimatları yürütür ve yönetir. Bir merkezi birim olduğundan olukça önemlidir.

Bir mikroişlemci mantıksal görevleri yürütmek için tasarlanmıştır. Mikroişlemcinin içerisinde binlerce transistör vardır. Tüm bunların entegre devreler sayesinde muhafaza eder. Ne kadar transistör içerdiği ise ondan beklenen bilgi işlem gücüne bağlı olarak değişkenlik gösterir.

Mikroişlemci ne anlama gelir?​

Mikroişlemci bilgisayar mimarisinin en önemli parçaları arasında yer alır. Bir mikroişlemci olmadan bilgisayarda hiçbir şey yapamazsınız. Girdileri alan, girdiler üzerinde mantıksal işlemler yapan ve çıktıyı üreten birim mikroişlemcidir. Mikroişlemci bellekten komut alabilir ve onları yürütebilir.

Mikroişlemci makine dilinde oluşturulmuş bir dizi talimatı aldıktan sonra onları işlemciye iletir ama iletirken ne yapması gerektiğini söyler. Mikroişlemci talimatları yürütürken temel işlemleri gerçekleştirir, verilerin konumunu değiştirir ve sonrasında kararlar alır.

Bir mikroişlemci, aritmetik mantık birimi (ALU), kontrol ünitesi ve kayıt dizisinden oluşur. ALU giriş aygıtından veya bellekten alınan veriler üzerinde aritmetik ve mantıksal işlemler gerçekleştirir. Kontrol ünitesi talimatları ve veri akışını kontrol eder. Kayıt dizisi ise tanımlamalardan oluşur.

İlk mikroişlemci ne zaman üretilmiştir?​

İlk mikroişlemcinin 1971 yılında Intel tarafından üretildiği kabul edilir. Mikroişlemciler açısından bu ilk nesil olarak adlandırılır. 2022 yılında aktif olarak kullanılanlar ise beşinci nesil mikroişlemcilerdir. Söz konusu mikroişlemciler ilk olarak 1995 yılında geliştirilmişlerdir.

• Birinci nesil (4-bit) mikroişlemciler: Birinci nesil mikroişlemciler 1971 yılında Intel tarafından geliştirilmişlerdir. İlk mikroişlemci Intel 4004 adını taşır ve 4-bit işlemci olarak bilinir. Sadece basit aritmetik ve mantıksal işlemleri yerine getirebilecek güce sahiptir.
• İkinci nesil (8-bit) mikroişlemciler: İkinci nesil mikroişlemciler 1973 yılında Intel tarafından geliştirilmişlerdir. 8-bit olan ilk birim olmakla beraber aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirme güçleri artmıştır. Intel 8008 ve Intel 8088 bu nesildendirler.
• Üçüncü nesil (16-bit) mikroişlemciler: Üçüncü nesil mikroişlemciler 1978 yılında ortaya çıkmışlardır. Mini bir bilgisayar gibi işlem gerçekleştirebilme gücüne sahip olmuşlardır. Intel 8086 ve Intel 8088 bu neslin ilk örnekleridirler.
• Dördüncü nesil (32-bit) mikroişlemciler: Dördüncü nesle Intel dışında çok farklı şirketler katkı sağlamayı başarmışlardır. 1985 yılında üretilen Intel 80386, 1989 yılında üretilen Intel 80486 ve 1993 yılında geliştirilen Intel Pentium en önemli mikroişlemcilerdir.
• Beşinci nesil (64-bit) mikroişlemciler: İlk olarak 1995 yılında ortaya çıkmıştır ama anında 32-bit işlemcileri tahtından edememiştir. Tam anlamıyla 64-bit işlemcilere geçiş uzun sürmüştür. Ayrıca 2022 yılı itibariyle aktif olarak kullanılan mikroişlemci neslidir.

Mikroişlemci türleri nelerdir?​

CISC, RISC ve EPIC olmak üzere üç farklı mikroişlemci türü vardır. Mikroişlemci bilgisayarın beynini oluşturur. Bir mikroişlemci entegre devre (IC) üzerine monte edilmiştir bir bilgisayar işlemcisidir. Kendisine ait görevleri yerine getirmeye çalışırken üç farklı türe ayrılır.

1. Explicitly Parallel Instruction Computing (EPIC)​

Explicitly Parallel Instruction Computing (EPIC), belirtilmiş paralel komutlarla hesaplama anlamına gelir. Derleyici kullanılır ve talimatlar paralel olarak hesaplanır. Karmaşık komutlar daha düşük saat frekansında işlenirler. Buna ek olarak paketler 128-bit değerindeki paketler halinde kodlanır.

Her bir paket 41-bit olarak kodlanmış üç talimat ve 5-bit değerinde bir şablon içerir. 5-bit değerindeki şablon, talimatların türü hakkında bilgiler içererek bu talimatların yürütülme biçimini belirler. EPIC için en ideal örnek Intel Architecture-64 birimidir.

2. Reduced Instruction Set Computer (RISC)​

Reduced Instruction Set Computer, indirgenmiş komut setli bilgisayar anlamına gelir. Bu yapının içerisinde talimatlar fazlasıyla basittir. İşlemler olabildiğince hızlı bir şekilde yürütülürler. Talimatlar bir saat döngüsünde tanımlanırlar ve sadece birkaç adresleme biçimi kullanılır.

RISC yapısında bellekle etkileşimin minimum düzeyde tutulabilmesi için çoklu kayıtlardan faydalanılır. Talimat sayısı az olduğundan daha yüksek hızda çalışabilmesi olasıdır. RISC için en ideal örnekler arasında IBM RS6000, DEC Alpha 21064, DEC Alpha 21164 gibi birimler yer alır.

• Talimatlar basittir ve bu nedenle talimat kodlarının çözülmesi karmaşık değildir.
• Talimatların boyutu tek kelime boyutunun altındadır.
• Talimatların yürütülmesi sadece bir saat döngüsü sürer.
• İşlemleri gerçekleştirme biçimi farklı olduğundan kayıt sayısı daha fazladır.
• Adres biçimleri basittir ve veri türleri niceliksel olarak daha azdır.

3. Complex Instruction Set Computer (CISC)​

Complex Instruction Set Computer, karmaşık komut seti bilgisayarı anlamına gelir. Adından anlaşılabileceği gibi talimatlar karmaşıktır. Her bir talimatın içerisinde düşük seviyeli daha fazla talimat yer alabilir. Hafızadan veri yükleme ve hafızaya veri kaydetme gibi işlemleri kapsayabilir.

Kullanılacak tek bir komutun birden fazla adresleme biçimi olabilir. Tek komutta birden fazla işlem yapıldığından çok az kayıt söz konusudur. CISC için en ideal örnekler arasında Intel 386, Intel 486, Intel Pentium, Intel Pentium II gibi birimler yer alır.

• Karmaşık talimat yapısı sebebiyle talimatlara ait kodun çözülme süreci karmaşıktır.
• Talimatların boyutu tek kelime boyundan çok daha büyük yapıdadır.
• Talimatların yürütülmesi birden fazla saat döngüsü alabilecek kadar uzun sürebilir.
• İşlemlerin büyük bir kısmı bellekte gerçekleştiğinden kayıt sayısı daha azdır.
• Adres biçimleri karmaşıktır ve veri türleri nicelik açısından çok daha fazladır.

Mikroişlemci türlerinin tamamı belirli avantajlara ve dezavantajlara sahiptir. CISC ile mikro programlama gerçekleştirmek oldukça kolaydır. Talimat sayısı aldığından bellek kullanımı düşüktür. RISC tarafında talimatlar basittir ve talimatlar bir saat döngüsünde tamamlanabilirler.

Kaynak

• https://en.wikipedia.org/wiki/Microprocessor
• https://computer.howstuffworks.com/microprocessor.htm

Genişletmek için tıkla ...