Mikroişlemciler

Mikroişlemci

 Şekil 2.4 : Mikroişlemci örnekleri

          Bir bilgisayar anakartındaki en önemli bileşen işlemcidir. Bu bileşen genellikle Merkezi İşlem Birimi - MİB ( Central Processing Unit - CPU ) olarak adlandırılır ve ismi bileşenin sistem içindeki rolünün açık bir ifadesidir. MİB verilerin işlenmesinin her aşamasını yönetir. Sistem donanımının bileşenlerinin idarecisi ve gözetleyicisi olarak çalışır. İşlemci görevlerini yerine getirebilmesi için adres yolları, veri yolları ve kontrol yolları ile donatılmıştır.

          MİB'in içerisinde ALU ( Arithmetic Logic Unit ), Kontrol Ünitesi (Control Unit) ve Kaydedici'ler (Register) vardır. Komutu getir (Fetch Instruction) ve Komutu icra et (Execute Instruction) işlemlerini yapar.               

          Dünyanın ilk enterge devrelerini ortaya çıkaran ve 4 bitlik ilk işlemci 4004 ile tanınan Intel 1980’lerin başında 8086 mikroişlemcisini geliştirdiğinde herhalde dünyayı bu kadar çok etkileyeceğini hayal bile etmemişti. IBM bilgisayarları için 8086’nın kardeşi olan 8088’i ve işletim sistemi olarak ta küçük yazılım firması Microsoft’un DOS’unu seçince Bilişim dünyasının da kaderi çizilmiş oldu.
          8086’yı 8088, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium-Pro ve Pentium-2 takibetti. Bu aileye ortak özelliklerinden dolayı x86 adı veriliyor. Bir işlemcinin mimarisini o işlemcinin komutlarının yapısı ve işleyiş biçimi belirler. Yakın bir zamanda Intel Pentium-4 mikroişlemcisini duyurdu, ama bu işlemci de içerisinde 10Mhzlik ve 16 bitlik 8086 komutlarını işleyebilen sistemi taşıyor, bunun sebebi de gelişen teknolojiye her zaman ayak bağı olan ancak önemsenmemesi durumunda en büyük firmaları bile alaşağı edebilen eskiye uyumluluk (backward compatibility) sorunudur. Eğer bugün kullanılan işletim sistemleri ve yazılımlar yarın alacağım işlemci üzerinde çalışmazsa o işlemciyi almak için sebep de yoktur.
          Intel'in en büyük rakibi de AMD olmuştur. Her zaman Intel'in mikroişlemcilerinden daha iyi işlemcileri olduğunu söyleyen AMD daha düşük fiyata satış yapmasına rağmen bir türlü Intel'in satış rakamlarına yaklaşamamıştır.

 

Şekil 2.5 : Resimlerde mikroişlemcilerin iç yapısının oldukça büyütülmüş bir hali görülmektedir.
 

Şekil 2.6 : Mikroişlemcinin diğer aygıtlarla bağlantı yolları ( Hatların büyüklüğü, genişlik olarak da bilinir. Bir kerede ne kadar verinin transfer edilebileceğini belirlerler. Örneğin 16-bit hat, 16 bitlik veriyi, 32-bit hat ise 32 bitlik veriyi bir defada transfer edebilir. )

 

Şekil 2.7 : ALU ve Kontrol Ünitesi

          Mikroişlemci genel olarak iki bölümde incelenir :

          ALU ( Aritmetik Lojik Birimi ) : Burada yapılan işler aritmetik olarak toplama, çıkarma, çarpma, bölme; lojik olarak ise ve, veya, değil, ex-or, döndürme, kaydırma

          Kontrol Ünitesi : Hafıza birimleriyle mikroişlemci, mikroişlemci ile giriş/çıkış (I/O) birimleri arasındaki işlem akışını düzenler, komutları yorumlar ve bu komutların yerine getirilmesini sağlar.

 

          Kontrol Ünitesi ve Aritmetik ve Mantık Ünitesi mikroişlemciyle giriş/çıkış birimleri arasındaki bilgi transferini yapan ve bu bilgilerin geçici olarak saklanmasını sağlayan kaydedici denilen özel bir bellek birimine erişir. Sayıcılarla işlemi yapacak komut ve verilerin adreslerini taşıyarak, bilgisayarın çalışması sırasında hangi verinin hangi sırayla kullanılacağını belirler. Giriş-çıkış devreleriyle yalnızca giriş ya da yalnızca çıkış yapan birimler arasında bağlantı kurarlar.

 

               Mikroişlemcide bir komutun işlenmesi 4 adımda olur :

          1. Getir : İcra edilecek komutun bellekten getirilmesi.

          2. Kod Çöz : İcra edilecek komut ALU'nun işlem yapabilmesi için çözümlenir.

          3. İcra Et : ALU komutları icra eder.

          4. Sakla : Sonuçlar bellekte saklanır. 

 

YARDIMCI İŞLEMCİLER ( Co - Processors)

          Nümerik işlemci, Matematik İşlemci, Aritmetik işlemci, Kayan noktalı işlemci, Grafik işlemci

 

INTEL MIKROİŞLEMCİLER

     Tablo 2.1 : Intel mikroişlemcilerinin verileri

İşlemci Transistör sayısı Sunum Tarihi Saat Hızı (MHz) Veri Yolu Hızı (MHz) L1 Tampon Bellek L2 Tampon Bellek
 i386DX 275000 1987 16-33 16-33 - Ana kart üstünde 128'e kadar
 i386SX 275000 1988 16-33 16-33 - Ana kart üstünde 512'e kadar
 i486DX 1,25 milyon 1990 20-50 20-50 8 Ana kart üstünde 512'e kadar
 i486SX 900000 1990 16-66 16-33 8 Ana kart üstünde 512'e kadar
i486 DX2 1,25 milyon 1992 40-66 20-33 8 Ana kart üstünde 512'e kadar
i486 DX4 1,6 milyon 1992 75-100 25-33 8 Ana kart üstünde 512'e kadar
Pentium 3,1 milyon 1993-95 60-200 50-66 16 (8 komut 8 veri yolu) Ana kart üstünde 256 ile 1024 arası
Pentium PRO 5,5 milyon 1995 150-200 60-66 16 (8 komut 8 veri yolu) Ana kart üstünde 256 ile 1024 arası
Pentium MMX 4,5 milyon 1997 166-233 60-66 32 (16 komut 16 veri yolu) Ana kart üstünde 256 ile 1024 arası
Pentium II 7,5 milyon 1999 233-450 66-100 32 (16 komut 16 veri yolu) 512 işlemci kartı üstünde
Celeron 7,5 milyon 1999 266-300 66 32 (16 komut 16 veri yolu) -
Celeron A 19 milyon (Tampon bellek dahil) 1999 300-433 66 32 (16 komut 16 veri yolu) 128 işlemci ile aynı hızda ila 1024 arası
Pentium III 9,5 milyon 1999 450-1000 100-133 32 (16 komut 16 veri yolu) 512 işlemci kartı üstünde
 

     Tablo 2.2 : Intel mikroişlemcilerinin register,veri yolu ve adres yolu bit sayıları

Mikroişlemci Register Bit Sayısı Veri Yolu Bit Sayısı Adres Yolu Bit Sayısı
8088 16 bit 8 bit 20 bit ( 1 MB )
80286 32 bit 16 bit 24 bit ( 16 MB )
80386 32 bit 32 bit 32 bit ( 4 GB )
80486 32 bit 32 bit 32 bit ( 4 GB )
Pentium 64 bit 64 bit 32 bit ( 4 GB )

 

AMD MİKROİŞLEMCİLER

Şekil 2.8 : AMD Mikroişlemci

     Tablo 2.3 : AMD mikroişlemcilerinin özellikleri

İşlemci Transistör sayısı Saat Hızı (MHz) Veri Yolu Hızı (MHz) L1 Tampon Bellek L2 Tampon Bellek
Am486DX 1,25 milyon 25-120 24-40 8 Ana kart üstünde 512'ye kadar
Am5x86 1,6 milyon 133 (PR75) 33 16 Ana kartın üstünde 256 ile 1024 arası
K5 4,3 milyon 75-100 50-66 24 (16 komut 8 veri tamponu) Ana kartın üstünde 256 ile 1024 arası
K5 4,3 milyon 90-133 60-66 24 (16 komut 8 veri tamponu) Ana kartın üstünde 256 ile 1024 arası
K6 8,8 milyon 166-300 66 64 (32 komut 32 veri tamponu) Ana kartın üstünde 256 ile 1024 arası
K6-2 9,3 milyon 266-533 66-100 64 (32 komut 32 veri tamponu) Ana kartın üsütnde 256 L3 Anakartta
K6-III 21,3 milyon 350-500 66-100 64 (32 komut 32 veri tamponu) 256 işlemci üstünde +
Athlon 22 milyon 500-800 100 128 (64 komut 64 veri tamponu 512-8192

 

               MOTOROLA MİKROİŞLEMCILER

     Tablo 2.4 : Motorola mikroişlemcilerinin register, veri yolu ve adres yolu bit sayıları

Mikroişlemci Register Bit Sayısı Veri Yolu Bit Sayısı Adres Yolu Bit Sayısı
68000 32 bit 16 bit 24 bit ( 16 MB )
68020 32 bit 32 bit 32 bit ( 4 GB )
68030 Dual 32 bit Dual 32 bit 32 bit ( 4 GB )
68040 Dual 32 bit Dual 32 bit 32 bit ( 4 GB )