Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Giri ş 1 Mikroişlemciler. İçerik 2 Ders hakkında bilgi Tarihi geli ş im Tanımlar Mikroi ş lemci tabanlı sistemler Sayı sistemleri.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Giri ş 1 Mikroişlemciler. İçerik 2 Ders hakkında bilgi Tarihi geli ş im Tanımlar Mikroi ş lemci tabanlı sistemler Sayı sistemleri."— Sunum transkripti:

1 Giri ş 1 Mikroişlemciler

2 İçerik 2 Ders hakkında bilgi Tarihi geli ş im Tanımlar Mikroi ş lemci tabanlı sistemler Sayı sistemleri

3 3 Ders hakkında bilgi

4 4 Dersi veren:Mustafa M Atanak E-posta Ders kitabı:Mikroi ş lemciler Mikrobilgisayarlar, E ş ref Adalı, Birsen Yayınevi, 2004

5 Notlandırma 5 Ara sınav: % 30, Lab ve küçük sınavlar: % 30 Dönem sonu sınavı: % 40

6 6 Tarihi gelişimi

7 Mekanik Çağı 7 M.Ö. 500, Abaküs 1823, Charles Babbage, Analitik motoru

8 Elektrik Çağı ler, Elektrik motorunun bulunması 1889, Herman Hollerith, basılı kartların üzerinde yer alan verileri sayan, sıralayan bir makine geli ş tirdi

9 Birinci Nesil Bilgisayarlar ( ) , Z3 hesaplama makinesi, Konrad Zuse – İ kinci Dünya Sava ş ı’nın ba ş laması ile, yönetimler bilgisayarların potansiyel stratejik önemi nedeniyle bilgisayar ara ş tırmalarını iyice arttırdılar. 1941’de Alman mühendis Konrad Zuse uçak ve roketler için Z3 olarak adlandırılan bir bilgisayar geli ş tirdi. Müttefik kuvvetler daha güçlü bilgisayarlar için çalı ş maya ba ş ladılar.

10 10

11 Birinci Nesil Bilgisayarlar ( ) , Alan Turing, Colossus İ ngilizler Almanların mesajlarını çözebilmek için Colossus adlı gizli kodları kırmayı ba ş aran bilgisayarı dizayn ettiler. Alman askeri kodlarını kırdı Vakum tüpleri kullandı Programlanabilir de ğ ildi Ba ş ka problemleri çözemiyordu 1944, Howard H. Aiken, Mark I IBM tamamen elektronik hesap makinasını üretti. Kısaca Mark I olarak adlandıran makine elektronik rolelerden olu ş mu ş bir cihazdı Mekanik parçaları hareket ettirmek için elektromagnetik sinyaller kullanılmı ş tı. Makina yava ş tı çünkü tek hesaplama 3-5 saniye alıyordu ve ard arda gelen hesaplamalar sırasında herhangi bir ş ey de ğ i ş tirilemiyordu. Fakat daha kompleks e ş itliklerin üstesinden gelebiliyordu.

12 12

13 13

14 Birinci Nesil Bilgisayarlar ( ) , ENIAC, Pensilvanya Üniversitesi Sava ş nedeniyle geli ş mi ş di ğ er bir bilgisayar, Amerikan hükümeti ve Pennsylvania Universitesi ortaklı ğ ı ile ortaya çıkmı ş olan ENIAC adlı bilgisayardı (Electronic Numerical Integrator And Computer). Bilgisayar vakum tübü, direnç ve lehim noktarına sahipti. 160 kilowatt elektrik gücü tüketen makina Philadelphia daki ı ş ıkların sönükle ş mesine neden oluyordu. ENIAC, Mark I e göre 1000 kez daha hızlı bir bilgisayardı – 800 km kablo – 30 tondan fazla a ğ ırlık – Saniyede 100,000 i ş lem – Devrelerdeki ba ğ lantıların de ğ i ş tirilmesi ile programlanır

15 15

16 İkinci Nesil Bilgisayarlar ( ) , transistörün geli ş tirilmesi 1948 de transistörlerin ke ş fi ile birlikte bilgisayarların geli ş imindeki artı ş iyice arttı. Transistörler televizyonlardaki, radyolardaki ve bilgisayarlardaki büyük ve hantal vakum tüplerinin yerlerini aldılar. Transistörlerin bilgisayarlarda kullanılmaya ba ş laması ile ikinci nesil bilgisayarlar daha küçük, daha hızlı dahagüvenilir ve önceki modellere göre daha az enerji tüketen modeller olarak ortaya çıkmasına neden oldular. İ kinci nesil bilgisayarlarda makine dili ile assembly dili yer de ğ i ş tirdi ve böylece uzun ve zor ikili kodların yerini kısa programlama kodları aldı

17 İkinci Nesil Bilgisayarlar ( ) ların ba ş larında i ş yerleride, üniversitelerde, ikinci nesil bilgisayarlar kullanılmaya ba ş landı. İ kinci nesil bilgisayarlara yazıcılar, tape birimleri, disk birimleri, hafıza, i ş letim sistemi ve programlar ilave edildi. IBM 1401 ikinci nesil bilgisayarlar için önemli bir örnektir. Daha geli ş mi ş COBOL (Common Business- Oriented Language) ve FORTRAN (Formula Translator) gibi yüksek seviye diller kullanılmaya ba ş lanmı ş tır. Bu tip dillerde; kriptik ikili makina kodları yerlerini kelimelere, cümlelere ve matematiksel formüllere bırakarak bir bilgisayarın programlanmasının daha basit hale gelmesine neden olmu ş tur. İ kinci nesil bilgisayarların ortaya çıkı ş ı ile birlikte yeni meslek tipleri (programcı, analizleyiciler, bilgisayar sistem uzmanları) ve software endüstrisi do ğ mu ş tur.

18 Üçüncü Nesil Bilgisayarlar ( ) lar, Sayısal entegre devreler Transistörler vakum tüplerine göre avantajlı olsalarda büyük miktarda ısı yayarlar ve bilgisayarın duyarlı iç parçalarının bozulmasına neden olabilirler yılında Texas Instruments deki mühendislerden Jack Kilby Tümle ş ik devreyi (Integrated Circuit (IC)) geli ş tirdi. Tümle ş ik devre (IC), kuartzdan yapılmı ş küçük bir silikon disk üzerinde 3 elektronik bile ş enden meydana gelir. Bilimadamları daha sonra yarıiletken olarak adlandırılan küçük bir yonga (chip) üzerine pekçok parçayı yerle ş tirerek yönetmeyi balardılar. Sonuçta bilgisayarlar küçük bir yonga üzerine daha fazla bile ş enin katılmasıyla küçülmü ş oldular. Üçüncü nesil bilgisayarlarda i ş letim sistemi etrafında pekçok programın çalı ş ması mümkün oldu ve bilgisayar hafızası bu programlar tarafından ortak olarak kullanılmaya ba ş landı

19 19

20 20

21 21

22 Dördüncü Nesil Bilgisayarlar (1971- Devam ediyor) , Intel tarafından ilk mikroi ş lemci yapıldı Tümle ş ik devrelerden sonra, boyutlar azalmaya devam etti. Bir yonga üzerine yüzlerce bile ş en monte edildi (Large scale Integration (LSI)) de bir yonga üzerine binlerce bile ş enin yüzlercesi sıkı ş tırıldı (Very Large scale Integration (VLSI)). Sayı milyonlar mertebesine çıktı ğ ında (Ultra-Large scale Integration (ULS söz konusu oldu. Bilgisayarların boyut ve fiyatları azaldı ve azalmaya devam ediyor. Bunun yanında güçleri verimlilikleri güvenilirlikleri artmaya devam ediyor yılında Intel 4004 yongasını üretti ğ inde çok küçük bir yonga üzerinde bilgisayarın tüm bile ş enleri (merkezi i ş lem birimi (Central Processing Unit (CPU)), hafıza, girdi ve çıktı yönetimi) toplanmı ş tı.

23 Dördüncü Nesil Bilgisayarlar (1971- Devam ediyor) de evde, i ş yerinde ve okullarda kullanım için ki ş isel bilgisayarı (Personal Computer (PC)) ortaya çıkarttı de 2 milyon olan PC sayısı 1982 de 5.5 milyona ula ş tı. On yıl sonra 65 milyon PC kullanılmaya ba ş landı. Giderek bilgisayarların boyutları küçülmeye devam ederek laptop bilgisayarlar (bir çantaya sı ğ acak büyüklükte), palmtop (gömlek cebine girebilecek büyüklükte) bilgisayarlar dizayn edildiler yılına gelindi ğ inde ilk kez IBM PC ve Apple Macintosh yarı ş ı ba ş ladı. Macintoshlar user-friendly dizayn ile ortaya çıktı. Macintosh’un sundu ğ u i ş letim sistemi; kullanıcılara, yazılı komutlar yerine bilgisayar ekranında simüle edilen bir simge ile di ğ er simgeleri (icon) ta ş ıma kolaylı ğ ı sa ğ ladı. Yakın bilgisayarların daha etkili kullanılabilmesi için birbirlerine ba ğ lanmaya ba ş ladılar ve bilgisayar a ğ ları kurulmaya ba ş landı. A ğ üzerindeki herbir bilgisayar di ğ er bilgisayarların hafızalarını, programlarını bilgilerini payla ş maya ba ş ladı. Bu tür birbilerine ba ğ lı bilgisayarların olu ş turdu ğ u a ğ lar (Local Area Network (LAN)) di ğ er bilgisayar a ğ larına ba ğ landılar. Böylece tüm dünyadaki bilgisayarlar birbirlerine ba ğ lanarak a ğ ların a ğ ı olan İ nterneti olu ş turdular

24 24

25 25

26 26

27 27

28 28

29 29

30 Programlama gelişmeleri 30 Programlanabilir makineler geli ş tirilmeye ba ş lanınca, programlar ve programlama dilleri de geli ş meye ba ş ladı Ba ğ lantıların yeri de ğ i ş tirilerek programlama yapmak oldukça zor oldu ğ u için, bilgisayar dilleri geli ş meye ba ş ladı. İ lk makine dili, birler ve sıfırlar ile geli ş tirildi. – Hafızada program denilen bir grup komut biçiminde idi

31 Assembly dili lerin ba ş larında, UNIVAC benzeri sistemlerin geli ş mesi ile, digital komutların girilmesini kolayla ş tıran assembly dilleri kullanılmaya ba ş landı. Assembler, kullanıcıların anla ş ılabilir kodlar yazmasına izin verdi… – Toplama için ADD komutu gibi Digital komutlar yerine – gibi Assembly dili, programlama yapmak için kullanı ş lı bir araç haline geldi.

32 Yüksek seviye programlama dilleri , FLOWMATIC, Grace Hopper 1957, FORTRAN, IBM 1958, ALGOL COBOL RPG BASIC, PASCAL, ADA C / C++ / C# / JAVA

33 Yüksek seviye programlama dilleri ve assembly 33 Bilimsel camia genellikle C/C++ kullanır. – Bazen PASCAL ve FORTRAN Güncel bir istatistik, gömülü sistem geli ş tiricilerinin yakla ş ık % 60’ının C programlama dilini kullandıklarını göstermektedir. – % 30 assembly dilini kullanır – Geri kalanlar ise genellikle BASIC ve JAVA

34 Assembly’nin önemi 34 C/C++, genellikle assembly dili kullanan dü ş ük seviye kontrol yazılımlarında kullanılmaya ba ş landı. Ancak, assembly dili hala önemli bir yere sahiptir. – Ço ğ u video oyunu, neredeyse tamamen assembly dilinde yazılır Assembly ayrıca, C/C++ ile entegre olarak, bazı kontrol fonksiyonlarının daha hızlı gerçekle ş tirilmesini sa ğ lar. – Pentium ve çift çekirdekli i ş lemcilerde kullanılan bazı paralel komutlar, sadece assembly dilinde yazılır.

35 İkili sayı sistemi 35 Bit: 1, 0 nibble: 4-bit Byte: 8-bit Word: 16-bit 1 KB = 1024 Byte = 2 10 Byte 1 MB = 1024 KB = 2 20 Byte 1 GB = 2 30 Byte, 1 TB = 2 40 Byte B: byte b: bit – 8 Mbps = 8 Megabits per second (Saniyede 8 Mb - ADSL hızı)

36 Mikroişlemci Çağı , Intel 4004 ve 4040 – 4-bit mikroi ş lemciler – 4096 adetlik 4-bit hafıza bölümü – 45 komut – Ço ğ u hesap makinesi ve dü ş ük seviye uygulamalar (mikrodalga fırınlar gibi) hala 4-bitlik mikroi ş lemciler kullanır 1972, Intel 8008 – 8-bit mikroi ş lemci – 16K satırlık hafıza – 48 komut – Saniyede 50,000 komut

37 Mikroişlemciler (devamı) , Intel K hafıza satırı Saniyede 500,000 komut (komut ba ş ına 2  s) 1974, Motorola , İ lk ki ş isel bilgisayar 1977, Intel 8085 Saniyede 769,230 (komut ba ş ına 1.3  s) Dahili saat ve sistem yöneticisi

38 Modern Mikroişlemciler , Intel 8086 ve bit mikroi ş lemciler Komut ba ş ına 400 ns. Saniyede 2,5 milyon komut 1M satırlık hafıza Çarpma ve bölme komutları 20,000’den fazla komut çe ş itlili ğ i Komut sayısı çok fazla olan mikroi ş lemcilere CISC (complex instruction set computers – Karma ş ık komut setli i ş lemci) ismi verilir

39 Modern Mikroişlemciler , Intel – 16M büyüklü ğ ünde hafıza – Arttırılmı ş saat hızı (8 MHz) – Bazı komutların sa ğ lanması 250 ns. alır 1986, Intel – 32 bit mikroi ş lemci – 4GB büyüklü ğ ünde hafıza 1989, Intel – gibi. Ancak, komutların çalı ş tırılması, iki de ğ il tek saat çevriminde yapılır – 8 KB önbellek

40 Pentium Mikroişlemci , Intel Pentium (P5 veya 80586) Giri ş verisyonları, 60 & 66 MHz saat frekanslarında ve 110 MIPS hızında çalı ş makta idi 16 KB önbellek 30 Hz ve üzerinde video gösterimine olanak tanımakta idi.

41 Modern Mikroişlemciler 41 Pentium Pro Pentium II Pentium III Pentium IV Core2 Quad Core 64-bit mikroi ş lemciler …

42 42 Tanımlar

43 Entegre Devre 43 Di ğ er adıyla IC, mikrodevre, mikroçip, silikon çip, veya çip İ nce bir tabaka halindeki yarıiletken materyal üzerinde olu ş turulmu ş olan minyatür elektronik devre genellikle yarıiletken ve pasif devre elemanlarından olu ş ur

44 Mikroişlemci 44 Merkezi i ş lemci ünitesi (CPU) fonksiyonlarını tek bir entegre devre üzerinde toplayan programlanabilir sayısal elektronik bile ş en. 8-bit, 16-bit, 32-bit, ve 64-bit mikroi ş lemci: Tek bir seferde manipüle edilen bit sayısı. Programların çalı ş tırılabilmesi için harici bir hafızaya ihtiyaç duyabilir.

45 Mikroişlemci ve Mikrodenetleyici 45 Mikrobilgisayar: CPU olarak bir mikroi ş lemci kullanan bir bilgisayar. Mikrodenetleyici (veya MCU): Br çipin üzerindeki bilgisayar. Kendine yetebilirlik ve maliyet dü ş üklü ğ üne önem veren bir mikroi ş lemci. Mikrodenetleyici ile mikroi ş lemci arasındaki tek fark: Mikroi ş lemcide sadece ALU, kontrol ünitesi ve register’lar bulunur. Mikrodenetleyicide ise ROM, RAM, harici üniteler (zamanlayıcı, Girdi/Çıktı portları ve benzeri) bulunur.

46 46 Mikroişlemci tabanlı kişisel bilgisayar sistemi

47 Mikroişlemci tabanlı bilgisayar sistemi 47

48 Temel bileşenler 48

49 49

50 Mikroişlemci 50 Mikroi ş lemciye aynı zamanda Merkezi İş lem Ünitesi (Central Processing Unit - CPU) de denilir. CPU, bilgisayar sistemini kontrol eden elemandır. CPU hafızayı ve girdi/çıktıları bus denilen ba ğ lantılar sayesinde kontrol eder. – Bus: Girdi/çıktı veya hafıza ünitesini seçer, farklı bile ş enler arasındaki veri akı ş larını gerçekle ş tirir. Hafıza ve Girdi/Çıktı üniteleri, hafızada bulunan ve mikroi ş lemci tarafından çalı ş tırılan komutlar sayesinde kontrol edilir.

51 Mikroişlemci 51 Mikroi ş lemcinin üç temel i ş levi bulunur: – Kendisi ile hafıza ve girdi/çıktı sistemleri arasındaki veri akı ş ını kontrol eder. – Temel aritmetik ve mantık operasyonlarını gerçekle ş tirir. – Temel karar mekanizmaları ile program akı ş ını kontrol eder. CPU a ş a ğ ıdaki bile ş enlerden olu ş ur: – Aritmetik Mantık Ünitesi: Arithmetic Logic Unit (ALU) – Register’lar – Kontrol Ünitesi

52 ALU 52 Aritmetik ve mantık operasyonlarını gerçekle ş tirir. Ana hafızadan ve/veya register’lardan verileri alır ve sonuçların bu ünitelere yazılmasını sa ğ lar. Mikroi ş lemci, bir sayının sıfır mı, pozitif mi … ve benzeri durumlarını kontrol eder. Bu durumları da göz önüne alarak olu ş turulan program akı ş ı sayesinde, sistem ile ilgili temel kararlar verilmesine olanak tanır.

53 Aritmetik ve mantık operasyonları 53 OperasyonYorum Addition Subtraction Multiplication Division ANDMantıksal çarpma ORMantıksal toplama NOTMantıksal de ğ illeme NEGAritmetik de ğ illeme Shift Rotate

54 Kararlar 54 KararYorum ZeroSayının sıfır olup olmadı ğ ını test eder SignSayının pozitif mi negatif mi oldu ğ unu test eder CarryToplamadan dolayı olu ş an eldeyi ve çıkarmadan dolayı olu ş an ödünç alma i ş lemlerini test eder ParitySayının çift mi tek mi oldu ğ unu test eder OverflowToplama veya çıkarma sonucunda olu ş an sayının geçerlili ğ ini kontrol eder

55 Register’lar 55 CPU’nun ikili sayıları hızlı okumaları ve yazmaları için özelle ş mi ş bölgeler. Veri veya adres de ğ erlerini tutabilirler. Sayıları ve tipleri, CPU dizaynına ba ğ lıdır. CPU ve girdi/çıktı alt sistemi tarafından kullanılabilirler.

56 Kontrol Ünitesi 56 Mikroi ş lemcinin çalı ş masını kontrol eden merkezi ünite. A ş a ğ ıdaki i ş lemleri sırası ile gerçekle ş tirir: – Fetch: Makine dili komutlarını hafızadan okur – Decode: Komutları tanımlar – Execute: Komutların kar ş ılanmasını sa ğ lar Gerekli verileri register’lardan veya hafızadan alır Gerekli i ş lemlerin yapılmasını sa ğ lar Sonuçları register’lara veya hafızaya yazar

57 Hafıza 57 Aynı büyüklükteki (genellikle byte) verilerin tutuldu ğ u sayısal bölgeler. Genellikle ardı ş ık byte’lar word (2 byte) ve double word (4 byte) olu ş turur. Hafızadaki her satırın ayrı bir adresi bulunur. 16-bit adres, 65,636 (64K) hafıza satırının tanımlanmasına olanak tanır. Dikkat: Bilgisayardaki adres büyüklü ğ ü ile hafızadaki toplam büyüklü ğ ü birbiri ile karı ş tırmayın. Hafızadan veri transferi read (okuma) operasyonudur. Hafızaya veri transferi write (yazma) operasyonudur.

58 Bus 58 Bilgisayar sisteminde bile ş enleri ba ğ layan kablolar grubu Mikroi ş lemci, hafıza ve girdi/çıktı üniteleri arasındaki adres, veri ve kontrol bilgilerini transfer eder. Bazı cihazlar aynı ortak yolu kullanabilirler. Ancak bir zaman diliminde sadece bir tanesi veri yolunu kullanıyor olabilir.

59 Bus (devam) 59 Address bus: CPU tarafından, halihazırdaki komutun gereksinim duydu ğ u okuma ve yazma operasyonlarının hangi adres ile ili ş kili oldu ğ u bilgisini iletmede kullanılır. Data bus: Mikrobilgisayarın farklı parçaları arasındaki veri akı ş larında kullanılır. – data bus width (bit olarak): Mikrobilgisayar sistemindeki verilerin büyüklü ğ ünü tanımlar. Control bus: Mikrobilgisayar içerisindeki olayların kontrolünde ve senkronizasyonunda kullanılan sinyallerin iletiminde kullanılır.

60 Bus Yapısı 60

61 61 Sayı Sistemleri

62 İkili sistemden (binary) onluk sisteme (decimal) çevrim 62 ( ) 2 = 1× × × × × ×2 -3 = = 6.625

63 Decimalden ikili sisteme geçiş örneği = (0.001) 2

64 Örnek  ( ) 2 gerçekte ( ) 2 = Veri kaybı var!

65 İkili sistemden 16’lık sisteme (hexadecimal) çevrim 65 İ kili sistemdeki sayıları dörderli gruplara ayır ve her grubun 16’lık sistemdeki kar ş ılıklarını yaz. Örnek: ( ) 2 = (C5) 16 Çünkü (1100) 2 = (C) 16 and (0101) 2 = (5) 16.

66 Hexadecimal’den binary’ye çevrim örneği 66 Örnek: (A7) 16 = ( ) 2


"Giri ş 1 Mikroişlemciler. İçerik 2 Ders hakkında bilgi Tarihi geli ş im Tanımlar Mikroi ş lemci tabanlı sistemler Sayı sistemleri." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları