Mikroişlemci Nedir? Nasıl Çalışır?

Mikroişlemci Nedir? Nasıl Çalışır? Hakkında detaylı bilgiye sahip olmak için sitemizi ziyaret edebilirsiniz.

Günümüzdeki gömülü sistemlerde kullanılan mikroişlemciler ilk kez 1971 yılında kullanılmaya başlanmıştır. Dünyadaki ilk mikroişlemci 4 bitlik Intel 4004 olarak kabul edilir. İlerleyen yıllarda ise mikroişlemciler piyasadaki rekabet ve teknolojiye olan ihtiyaç doğrultusunda inanılmaz bir gelişim göstermiş ve günümüzde de gelişmeye devam etmektedir. Bu yazımızda ise bu denli gelişmeye açık olan ve şirketlerin her geçen gün karşımıza daha güçlü bir modelini çıkardıkları mikroişlemcileri Mikroişlemci Nedir? Nasıl Çalışır? başlığı altında inceleyeceğiz.

Mikroişlemci Nedir?

Mikroişlemci nedir ile başlayalım.

Mikroişlemci, sayıları bir yerden bir yere aktarma, toplama, mantık işlemleri gerçekleştiren bilgisayar sisteminin merkezi bir birimidir. Kısaca mikroişlemci bir mantık yogasıdır. Yapısında önbellek, CPU, output ve input elemanları bulunur. Mikroişlemci, klasik bir CPU’nun görevlerini tek bir entegre devre üzerinde birleştirilmiş halidir. Günümüz mikroişlemcileri, üzerlerinde milyonlarca transistor bulundurur.

Ayrıca mikroişlemciler programlanabilir cihazlardır. 8 bit, 16 bit, 32 bit ve 64 bit olmak üzere çeşitlere ayrılırlar. Mikroişlemcilerin yaptığı işlemler mikrosaniyelerle ölçülür ve içerdeki bölümlerin, kısacası içindeki donanımın boyutu micron ölçeğine kadar ulaşır. Günümüzdeki teknolojini gelişimi temel olarak mikroişlemcilere bağlıdır. Mikroişlemciler geliştikçe daha da küçülürler, enerji verimlilikleri artar, saatlerce kullanım ve yüksek hız sunarlar. Dolayısıyla teknoloji tarihinde mikroişlemcilerin üretimi ve kullanımı çok önemli bir yere sahiptir. Mikroişlemci nedir hakkında genel olarak bu şekilde açıklama yapabiliriz. Daha teorik bilgiyi bazı mikroişlemcilerin datasheetlerini inceleyerek elde edebilirsiniz.

Mikroişlemci Avantajları

  • Düşük güç tüketimi
  • Düşük maliyet
  • Yüksek hız
  • Taşınabilirlik
  • Çok yönlü
  • Düşük sıcaklık değerleri gibi özellikler mikroişlemcileri oldukça verimli kılarlar.

Mikroişlemcilerin Tarihi

İlk mikroişlemci Intel tarafından 1971 yılında piyasaya sürülmüştür. Aslında mikroişlemci terimini de yine İntel şirketi vermiştir. Kısaca Intel mikroişlemciyi icat etmiştir diyebiliriz. Ticari diyebileceğimiz ilk mikroişlemcinin ismi 4 Bit İntel 4004 olarak tarihe geçmiştir. İntel 4004 seramik çift sıralı bir pakettir. Bu çipin baş tasarımcıları Federico Faggin, Ted Hoff ve Masatoshi Shimadır. Federico Faggin projenin lideridir. Ted Hoff mimariyi matematiksel olarak formüle etmiştir. Masatoshi Shima ise bütün bu geliştirmeye danışmanlık etmiş ve yardımcı olmuştur.

Bundan bir sene sonra yani 1972’de İntel, 4 Bit 4004’den iki kat daha güçlü olan 8 Bit 8008 adlı mikroişlemciyi üretmiştir. 1978’de ise yine İntel, 16 Bit 8086’yı piyasaya sürmüştür. Bu mikroişlemci x86 ailesinin ilk üyesi olarak tarihe geçti. Kısa bir süre sonra x86 ailesinin ikinci ve daha güçlü bir üyesi olarak 16 bitlik 8088 geliştirildi. Günümüzde ise mikroişlemciler çığır açmakta ve ilk mikroişlemcilerden binlerce kat daha güçlüler. Bu gelişime Intelden sonra pazara yani rekabete dahil olmak isteyen ve büyük işler başaran AMD(Advanced Micro Devices), IBM, Apple gibi şirketlerin çalışmalarının büyük katkısı olmuştur.

Mikroişlemci Nasıl Çalışır?

Mikroişlemci Nedir? Nasıl Çalışır? konusunun ikinci en önemli parçası ise nasıl çalıştığıdır. En azından temel hatlarıyla mikroişlemci nasıl çalışır bilmeliyiz. Mikroişlemcinin içinde bulunan CPU aslında bilgisayarın beynidir diyebiliriz. Kontrol birimi, Aritmetik ve Mantık Birim(ALU) ve Kayıt Dizisinden oluşmuştur.

  • Aritmetik ve mantık birimi(ALU) denen yapı adından da yola çıkabileceğimiz gibi aritmetiksel ve mantıksal işlemlerden sorumludur.
  • Kayıt dizisini(Register Array) alınan verileri işlemek üzere geçici süreliğine bünyesinde tutar. RAM’I örnek olarak verebiliriz
  • Kontrol Birimi(Control Unit) adından da yola çıkabileceğimiz gibi yapılan işlemlerin denetlenmesinden ve gerçekleştirilmesinden sorumludur.

 

Mikroişlemcinin aldığı veriler ilk olarak hafızaya gelecektir. Bellekte depolanır ve bu bellek birincil ve ikincil olmak üzere ikiye ayrılır. Birincil hafıza birimleri şunlardır:

  • RAM(Random Access Memory): Veriler RAM’de sonradan işlenmek üzere geçici olarak depolanır. RAM üzerindeki enerji kesildiğinde veriler kaybolur. Verilerin tutulması ve aktarılması çok kısa bir süre içinde gerçekleşir.
  • ROM(Read-Only Memory): Veriler ROM’Da kalıcı olarak depolanır. ROM’a yazılan veriler sadece okunabilir. ROM’daki verileri değiştirmek oldukça zordur. Bİlgisayarlarda ve diğer elektronik cihazlarda sıklıkla kullanılır.

Kısaca, mikroişlemciye iletilen sinyaller vasıtasıyla alınan bilgi belleklere iletilir ve belleklerin verdiği talimatlara göre bu bilgi işlenir ve çıktı alınır. CPU’da bu verilerin aktarıldığı 3 farklı yol(BUS) vardır.

  • Address Bus: CPU’nun kendi oluşturduğu yolu tarif etme biçimidir. Bu BUS tipi tek yönlüdür.
  • Data Bus: Çift yönlü bir aktarım tipidir. Veriler hem RAM’den CPU’ya hem de CPU’dan RAM’e taşınarak data akışı sağlanır.
  • Control Bus: Data Busta olduğu gibi çift yönlü bir aktarım tipidir. Esasen CPU içinde iletilen sinyallerin doğru olup olmadığını kontrol eder. Bu kontrolü hem RAM’e hem de CPU’ya giden verileri doğrulayarak yapar. Temel amacı hataları en aza indirmektir. Ayrıca bu görevinde de oldukça başarılıdır. Control Bus sayıları mikroişlemciden mikroişlemciye farklılık gösterir.

Mikroişlemci Nedir? Nasıl Çalışır? Başlıklı yazımızda mikroişlemcilerden bahsettik. Projelerinizde kendi devrenizi kurarken çoğu zaman mikroişlemci kullanmanız gerekecek, kullanacağınız mikroişlemciyi iyi seçmelisiniz. Düşük işlem gerektiren projelerde ekonomik işlemciler tercih ederek proje maliyetini düşürebilirsiniz.

Kendi devrenizi profesyonel bir şekilde hazırlamak istiyorsanız PCB kullanmalısınız. PCB hakkında daha fazla bilgiye sahip olmak için tıklayınız. PCB Nedir?

Arduino kartlarının mikroişlemcisi olan ATmega328P işlemcisinin datasheetine buradan ulaşabilirsiniz.

 

 

Leave a Reply