İşlemci

2. İŞLEMCİLER

İşlemciler, mikroişlemciler bilgisayara yüklenen işletim sistemini ve diğer tüm
programları çalıştırıp bu programların işlemlerini yerine getirir. Bu sebeple merkezî işlem
birimi (MİB) adını alırlar, İngilizcedeki karşılığı ise “Central Processing Unit”dir (CPU).

Genel bir bilgisayar dört ana birimden oluşur. Bunlar sırasıyla aşağıdaki gibidir:

 Merkezî işlem birimi (MİB, central processing unit-CPU)
 Hafıza-bellek (memory)
 Giriş/çikiş (Input/Output-I/O) ünitesi
 Giriş çıkış ünitesine bağlanan çevre birimleri (fare, klavye, yazıcı, tarayıcı,
monitör vb.).

• 

Resim 2.1: Bilgisayardaki 4 ana birim
2.1İşlemci Yapısı ve Çalışması

İşlemler yapılırken sayısal (mantıksal 1 veya 0) mantık kullanılmaktadır. Yani iki
sayıyı toplamak için ilk olarak sayıların ikilik değerleri (1001010 Ģeklinde) ele alınır ve
bunun üzerine işlemler yapılarak sonuç elde edilir.

Bir film izlerken ya da bir program kullanırken ekrandaki görüntünün oluşması,
programın sonuç üretmesi için hafızada bulunan ikilik değerler birleştirilir ve böylece sonuç
oluĢur.
ÖĞRENME FAALİYETİ–2
AMAÇ
ARAŞTIRMA

İşlemciler hafızalarında bulunan komutlarla dışarıdan gelen uyarılar eşliğinde
işlemleri yapmaktadır. İşlemcinin hafızasında bulunan komutlara o işlemcinin komut seti
denir ve hangi uygulamayı kullanırsak kullanalım bizim kullandığımız uygulama işlemcinin
anlayacağı bu komut setlerine dönüştürülerek sonuç elde edilir.

İşlemciler komut setlerine göre CISC ve RISC olmak üzere ikiye ayrılır.

CISC: Kompleks komutlara, yani bir seferde birden fazla işlemi yerine getirebilen
komutlara sahip işlemci mimarisidir.

RISC: Her seferinde tek bir işlem gerçekleştiren basit ve hızlı komutlara sahip işlemci
mimarisidir.

Normalde bilgisayarımızda veya başka kompleks ürünlerde sadece bir tane işlemcinin
olduğunu düşünürüz oysaki detaylıca inceleyecek olursak diğer ünitelerin de (ekran kartı,
TV kartı, ses kartı gibi) merkezî işlem birimine sahip olduğunu görürüz.

Bilgisayarda tüm programlar sabit diskte (hard disk) tutulur. İşlemci her saniyede
milyonlarca, hatta milyarlarca komutu işleyebilecek kapasiteye sahiptir.

1 hertz (Hz) = saniyede 1 çevrim

1 megahertz (MHz) = saniyede 1.000.000 çevrim

1 gigahertz (GHz) = saniyede 1.000.000.000 çevrim



Sabit disk, işlemcinin komut işleme hızına ulaşamaz. Bu sorunu ortadan kaldırmak
için programlar sabit diskten alınarak RAM’e (random access memory) rastgele erişimli
belleğe yüklenir. RAM’den de iĢlemciye aktarılır. Bir program RAM’e yüklendiğinde ve
işlemci kendisinden istenileni gerçekleştirdiğinde buna program (yazılım) çalışıyor deriz.

RAM = Rasgele EriĢimli Bellek = Sistem Belleği = Ana Bellek

Verinin sabit disk, RAM ve işlemci arasındaki akışı tek yönlü bir işlem değildir.
İşlemcinin yaptığı işlemler sonucunda ürettiği veriler de işlemciden, RAM’e ve oradan da
sabit diske alınarak sabit diskte tutulur.



Bütün programlar RAM’da çalıştığına göre neden getir-götür işiyle uğraşılıyor ve
bilgiler RAM’da tutulmuyor sorusu akla gelebilir. Bunun cevabı kısaca, RAM içindeki
bilgilerin elektrik kesildiğinde silinmesi ve maliyettir.

İşlemci kendi içinde bir mimariye sahip olup işlemlerin yapılabilmesi için birçok
birimi bulunmaktadır. Bu birimlerden en önemlileri sırasıyla;
 Kontrol birimi,
 İletim yolları,
 Kaydedici,
 Sayıcılar,
 Giriş/çikiş tamponları,
 Aritmetik mantık birimi,
 Kayan nokta birimidir.

Kontrol birimi: Bütün komutlar buradan işletilir. İşlenen komuta göre mikroişlemci
içerisindeki bir veri değiştirilir veya bir verinin işlem içindeki başka bir bölüme aktarılması
sağlanır.

İletim yolları (bus): Bu yollar işlemci ile bilgisayarın diğer birimleri arasındaki
bağlantıyı sağlayan iletkenlerdir. Üç tip iletim yolu vardır.

Adres yolu (adress bus): İşlemcinin bilgi yazacağı veya okuyacağı her hafıza
hücresinin ve çevre birimlerinin bir adresi vardır. İşlemci, bu adresleri bu birimlere ulaşmak
için kullanır. Adresler, ikilik sayı gruplarından oluşur. Bir işlemcinin ulaşabileceği
maksimum adres sayısı, adres yolundaki hat sayısı ile ilişkilidir.

2Adres hattı sayısı
= Maksimum hafıza kapasitesi

Bir mikroişlemci 16 adres hattına sahipse adresleyebileceği maksimum hafıza
kapasitesi,

216
= 65536 bayt = 64 KB olacaktır.

Veriyolu (data buses): İşlemci, hafıza elemanları ve çevresel birimleriyle çift yönlü
veri akışını sağlar. Birbirine paralel iletken hat sayısı veriyolunun kaç bitlik olduğunu
gösterir. Örneğin, iletken hat sayısı 64 olan veriyolu 64 bitliktir. Yüksek bit sayısına sahip
veriyolları olması sistemin daha hızlı çalışması anlamına gelir.

Kontrol yolu (control buses): İşlemcinin diğer birimleri yönetmek ve eş
zamanlamayı (senkronizasyon) sağlamak amacı ile kullandığı sinyallerin gönderildiği
yoldur.

Kaydedici
Mikroişlemci ile hafıza ve giriş/çıkış (I/O-Input/Output) kapıları arasındaki bilgi
alışveriĢinin çeşitli aşamalarında, bilginin geçici olarak depolanmasını sağlar.

Sayıcılar (counter)
İşlemi yapılacak komut ve verilerin adreslerini taşıyarak bilgisayarın çalışması
sırasında hangi verinin hangi sırada kullanılacağını belirler.

Giriş/çıkış tamponları (buffers)
Mikroişlemcinin dış dünyaya adres, veri ve kontrol sinyallerini iletirken dış dünya ile
iletişimin sağlandığı bir çeşit kapı görevi görür.

Aritmetik mantık birimi (ALU-aritmetic logic unit)
Mikroişlemcinin en önemli kısmıdır. Toplama çıkarma gibi işlemlerin yapıldığı
bölümdür.

2.2. İşlemci Çeşitleri

Nasıl ki dünyada birçok anakart üreticisi pek çok çeşitte üretim yapıyorsa ve pek çok
firmadan oluşuyorsa işlemcilerde de aynı şey geçerlidir. İşlemci üreticileri de dünya
üzerindeki kullanıcılar için birçok çeşit ve içeriğe sahip işlemciler üretmektedir.

İşlemciler anakart üzerine bağlantı şekillerine göre soket işlemciler ve slot işlemciler
olmak üzere ikiye ayrılır.

2.3. İşlemci Seçimi

Yeni bir bilgisayar satın alırken işlemci ve anakart konularına ayrıca dikkat
edilmelidir. Bu iki bileşen performansları da diğer tüm bileşenlerin performansına doğrudan
etki eder. Her işlemcinin her anakarta takılamayacağını göz önünde bulundurarak çalışmak
istediğiniz işlemciyi seçtiğinizde onu destekleyen anakartları gözden geçirmelisiniz.

Performans istenilen durumlarda FSB ve ön belleği yüksek, HT (hyper threading) ve
çok çekirdekli işlemci tercih etmelidir.

Toplumumuzda genel kabul gören almışken en iyisini alayım mantığı yanlıştır. Sadece
internete giren ve ofis programlarıyla çalışan birinin hızlı bir işlemci almasına gerek yoktur.

2.4. İşlemci Montajı

Anakartlarda anlatıldığı gibi insanlar üzerinde deşrj yapılmadığı sürece var olan bir
elektrik yükü çok hassas elektriksel değerlerle çalışan bilgisayar donanımlarına zarar
verebilir. Bu nedenle bilgisayar parçalarına dokunmadan önce üzerinizdeki antistatik yükün
boşaltılması gerekir. Bunun için en basit yöntem olarak eller bulunduğunuz mekândaki
duvara veya metal olan kalorifer peteği, çeşme gibi yerlere dokundurulabilir.

İşlemci, anakart kasaya monte edilmeden önce takılırsa kolaylık sağlayacaktır.

2.5. İşlemci Soğutması

Bilgisayar sisteminde en hızlı çalışan birim mikroişlemcilerdir. İşlemci üreticileri bu
hızı sağlayabilmek için yukarıdaki tabloda gösterildiği gibi daha fazla transistörü bir gövde
içerisine sığdırma yarışına girmişlerdir. Bu yarış doğal olarak mikroişlemcilerde ısınma
problemini yanında getirmiştir. Örnek olarak bir sınıf içerisinde 30 öğrencinin nefes alıp
vermesiyle bile ortam ısısı artmaktadır. Aynen öyle milyonlarca iş yapan transistörün soğuk
kalması da düşünülemez. Bu sıcaklık öyle noktalara ulaşır ki mikroişlemci zarar görebilir.

Bu noktada devreye soğutucular ve fanlar girer. Soğutucu ve fan mikroişlemciyi ideal
çalışma ısısı aralığında tutar.

Soğutma çeşitleri

Üç çeşit soğutma sistemi kullanılır. Bu soğutma sistemlerinin birbirine göre
avantajları ve dezavantajları vardır. Örneğin daha iyi soğutanın daha pahalı olması bir
dezavantajdır. Soğutma şekli ihtiyaca göre seçilmelidir.

 Havayla soğutma
İşlemci üzerinde soğutucu, onun üzerinde de fanın bulunduğu soğutma düzeneğidir.
İşlemciden çekilen ısı ince petekler üzerinden fan yardımıyla havaya aktarılır. Isınan havanın
doğal olarak kasadan da dıĢarı atılması gerekir. Kasa fan sistemi düzgün çalışmazsa
istediğiniz kadar mikroişlemci soğutma sisteminiz iyi olsun, aynı hava devridaim edileceği
için ortam ısısı gittikçe yükselecek ve kasa içindeki yüksek ısı üreten birimler zarar
görecektir.

 Suyla soğutma
İşlemci üzerindeki ısının suya aktarıldığı, suyun ısısının da radyatör-fan düzeneği
vasıtasıyla dağıtıldığı sistemdir. Su soğutma sistemi hava soğutmalı sistemden daha
verimlidir fakat su soğutma sistemleri iyi bir hava soğutmalı sistemden daha pahalıdır.

 Isıl borulu soğutma
İşlemcinin ısısı soğutucu vasıtasıyla içinde özel bir sıvı olan ısı borularına (heat pipes)
aktarılır. Özel sıvı çok çabuk buharlaşabilen ve yoğunlaşabilen bir sıvıdır. İşlemci
üzerindeki ısı, soğutucu blokun içinde bulunan boruların içindeki sıvıyı buharlaştırır.
Buharlaşarak yukarı doğru hareket eden sıvı, ısısını salarak boruların üst kısmında tekrar
yoğunlaşır ve aşağı iner. Sıvının bu hareketiyle işlemci ısısı işlemciden uzaklaştırılmış olur.

Termal macun: İşlemci ve soğutucunun yüzeyleri dümdüz gibi gözükse de aslında gözle
görülemeyecek düzeyde pürüzlere sahiptir. Bu iki yüzey arasındaki ısı alışverişini artırmak
için termal macun geliştirilmiştir