Mikroişlemci Nedir? | Zap Group Web Tasarım
Mikroişlemci, bilgisayarın merkezi işlem biriminin (CPU) temel işlevlerini içeren entegre bir devredir (IC). Programlanabilir çok amaçlı bir silikon yongadır, saat tahrikli, kayıt temelli, giriş olarak ikili veriyi kabul eder ve bellekte saklanan talimatlara göre işledikten sonra çıktı sağlar.
BİLGİSAYARIN BLOK ŞEMASI
Bilgisayarın Blok Şeması
BİR MİKROİŞLEMCİ NASIL ÇALIŞIR?
İşlemci, temelde Aritmetik ve Mantıksal Birim (ALU), Kontrol Birimi ve Kayıt Dizilimi içeren bir bilgisayarın beynidir. Adından da anlaşılacağı gibi, ALU giriş cihazlarından veya bellekten alınan veriler üzerinde tüm aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirir. Kayıt dizisi, verilerin işlenmesi için geçici hızlı erişim belleği konumları görevi gören akümülatör (A), B, C, D vb. Gibi bir dizi kayıttan oluşur. Adından da anlaşılacağı gibi, kontrol ünitesi sistemdeki talimat ve veri akışını kontrol eder.
Temel olarak bir mikroişlemci giriş aygıtlarından girdi alır, bellekte verilen talimatlara göre işler ve çıktı üretir.
BİR MİKROİŞLEMCİNİN AVANTAJLARI
Mikroişlemciler, entegre devre teknolojisi nedeniyle düşük maliyetle temin edilebilir. Bu bir bilgisayar sisteminin maliyetini düşürür.
Mikroişlemci yongaları, içinde bulunduğu teknoloji nedeniyle çok yüksek hızlarda çalışabilir. Saniyede milyonlarca talimatı yerine getirme yeteneğine sahiptir.
Çok büyük ölçekli ve ultra büyük ölçekli entegrasyon teknolojisi sayesinde, mikroişlemci çok daha az yer kaplar. Bu, tüm bilgisayar sisteminin boyutunu azaltır.
Mikroişlemciler çok yönlüdür, aynı yonga, programı değiştirerek (bellekte kayıtlı talimatlar) birkaç uygulama için kullanılabilir.
Mikroişlemciler genellikle MOSFET'lerin (Metal Oksit Yarı İletken Alan Etkili Transistörlerin) doygunluk ve kesme modlarında çalıştığı metal oksit yarı iletken teknolojisi kullanılarak üretilir. Yani güç tüketimi diğerlerine göre çok düşük.
Daha Az Isı Üretimi
Vakum tüplü cihazlara kıyasla, yarı iletken cihazlar o kadar fazla ısı yaymazlar.
Mikroişlemciler çok güvenilirdir, yarı iletken teknolojisi kullanıldığı için arıza oranı çok düşüktür.
Aygıtlar veya mikroişlemcilerle yapılan bilgisayar sistemi, küçük boyut ve düşük güç tüketimi nedeniyle taşınabilir hale getirilebilir.
BİR MİKROİŞLEMCİDE KULLANILAN GENEL TERİMLER
İşte mikroişlemci alanında kullanacağımız bazı terimler.
Veriyolu, bir mikroişlemcideki farklı elemanlara veri iletme, adresleme veya kontrol bilgisini iletme amaçlı bir iletkenler kümesidir. Genellikle bir mikroişlemcide 3 tür veri yolu bulunur: Veri Yolu, Denetim Veri Yolu ve Adres Veri Yolu. 8 bit işlemci 8 bit genişlikli veriyolu kullanıyor olacaktır.
Komut seti, bir mikroişlemcinin anlayabileceği komutlar grubudur. Yani komut seti, donanım ve yazılım (program) arasında bir arayüzdür. Bir talimat, işlemciye verilerde işlem yapmak için ilgili transistörleri değiştirmesini emreder. Örneğin ADD A, B; A ve B registerlarında kayıtlı iki sayı eklemek için kullanılır.
Kelime Uzunluğu, bir işlemcinin dahili veri yolundaki bit sayısı veya bir işlemcinin bir seferde işleyebileceği bit sayısıdır. Örneğin 8 bitlik bir işlemci 8 bitlik bir veri yoluna ve 8 bitlik kayıtlara sahip olacak ve bir seferde 8 bitlik işlem yapacak. Daha yüksek bit (32 bit, 16 bit) işlemler yapmak için bunu 8 bitlik işlem dizisine böler.
Önbellek, işlemciye entegre olan rastgele bir erişim hafızasıdır. Böylece işlemci önbellek içindeki verilere normal RAM'lerden daha hızlı erişebilir. CPU Belleği olarak da bilinir. Önbellek, işlem sırasında yazılım veya program tarafından sıkça referans verilen verileri veya talimatları saklamak için kullanılır. Böylece operasyonun genel hızını artıracak.
Mikroişlemciler, talimatların uygulanma hızını kontrol etmek, diğer dahili bileşenleri senkronize etmek ve bunlar arasındaki veri transferini kontrol etmek için bir saat sinyali kullanır. Bu nedenle saat hızı, bir mikroişlemcinin talimatları yerine getirdiği hızı ifade eder. Genellikle Hertz cinsinden ölçülür ve megahertz (MHz), gigahertz (GHz) vb. İle ifade edilir.
KELİME UZUNLUĞUNA GÖRE
Umarım yukarıda kelime uzunluğu hakkında okudum. Böylece bir işlemcinin kelime uzunluğuna bağlı olarak 8 bit, 16 bit, 32 bit ve 64 bit işlemcilere sahip olabiliriz.
RISC - AZALTILMIŞ KOMUT SETİ BİLGİSAYARI
RISC, diğerlerinde bulunan daha özel talimatlar setinden ziyade küçük, genel amaçlı ve yüksek derecede optimize edilmiş komut seti kullanan bir tür mikroişlemci mimarisidir. RISC, karşıt mimarisi CISC'ye göre yüksek performans sunar (aşağıya bakınız). Bir işlemcide, her komutun yürütülmesi, verilerin yüklenmesi ve işlenmesi için özel bir devre gerektirir. Dolayısıyla, talimatları azaltarak, işlemci basit devreleri kullanacak ve işlem sırasında daha hızlı çalışacaktır.
Basit komut seti
Çok sayıda kayıttan oluşur
Basit işlemci devresi (az sayıda transistör)
Daha fazla RAM kullanımı
Sabit uzunluk talimatları
Basit adresleme modları
Bir talimatın yürütülmesi için genellikle sabit sayıda saat döngüsü
CISC - KARMAŞIK KOMUT SETİ BİLGİSAYARI
CISC, RISC için karşıt mikroişlemci mimarisidir. Program başına komut sayısını azaltmak, komut başına döngü sayısını göz ardı ederek yapılır. Bu yüzden işlemciyi karmaşık hale getiren ve işlemciyi yavaşlatan karmaşık talimatlar doğrudan donanıma verilir.
Bu mimari aslında programın uzunluğunu azaltarak bellek maliyetini azaltmak için tasarlanmıştır.
Karmaşık komut seti
Daha az sayıda kayıt
Karmaşık işlemci devreleri (daha fazla sayıda transistör)
Küçük RAM kullanımı
Değişken uzunluklu talimatlar
Adresleme modlarının çeşitliliği
Her talimat için değişken saat döngüsü sayısı
ÖZEL AMAÇLI İŞLEMCİLER
Bazı belirli işlevleri yerine getirmek için tasarlanmış bazı işlemciler vardır.
DSP - Dijital Sinyal İşlemcileri
Eş İşlemciler - ana işlemciyle birlikte kullanılan işlemciler (8086 ile kullanılan 8087 matematik işlemcisi)
Giriş / Çıkış işlemcileri
Transputer - Transistör Bilgisayar: Kendi yerel hafızasına sahip mikroişlemci
Intel 4004 - İlk Mikroişlemci