DİLOVASİ TEKNİK LİSE VE Ç.P.L DİLOVASİ 10-TL SINIFI İŞLEMCİ = CPU (Central Processing Unit - Merkezi İşlem Birimi) ÖĞRETMEN = KÜRŞAT KUŞ =

... konulu sunumlar: "DİLOVASİ TEKNİK LİSE VE Ç.P.L DİLOVASİ 10-TL SINIFI İŞLEMCİ = CPU (Central Processing Unit - Merkezi İşlem Birimi) ÖĞRETMEN = KÜRŞAT KUŞ ="— Sunum transkripti:

1 DİLOVASİ TEKNİK LİSE VE Ç.P.L DİLOVASİ 10-TL SINIFI İŞLEMCİ = CPU (Central Processing Unit - Merkezi İşlem Birimi) ÖĞRETMEN = KÜRŞAT KUŞ E-mail= dilovasi10-tl@hotmail.comdilovasi10-tl@hotmail.com www.dilovasi10-tl.tr.gg

2 Bilgisayarın temel parçasıdır. Bilgisayarın beyni durumundadır. Bilgisayardaki herhangi bir parça ne işe yararsa yarasın, mutlaka işlemciye bağımlı çalışır. Kullandığınız işlemci, her şeyden önce sisteminizin performansını ve kullanabileceğiniz işletim sistemlerini belirler.

3 CPU’nun yapısını; ince bir silikon tabaka üzerinde çok küçük alüminyum yollarla birbirine bağlanmış milyonlarca transistör oluşturur. Bu transistörlerin hangisinin ne şekilde çalışacağı gerekli yazılım programı tarafından CPU’nun anlayacağı bir dile yani makine diline çevrilerek CPU’ya iletilir. Ve böylelikle programlar işlemci tarafından çalıştırılır. Dolayısıyla bilgisayara gerçekleştirilen işlemlerin hepsi dolaylı ya da dolaysız bir şekilde CPU’ya uğrar.

4 CPU 3 birimden oluşur. Aritmetiksel ve mantıksal birim(ALU) Kontrol birimi;kontrol işlemlerini yapar Registerler, işlenmeye başlayan verileri ve işlemle ilgili bilgi tutar

5 En basit haliyle işlemci

6 İşlemci 2 ana kısımdan oluşur : Bütün işlemleri gerçekleştiren elektronik devrelerin bulunduğu işlemci çekirdeği (Die) ve çekirdek kısmın ana karta bağlantısını sağlayan dış yüzey. DİE: İşlemcinin çekirdek kısmıdır. Çekirdek içerisindeki, milyonlarca transistörler’ün, her bölümünün farklı bir görevi ve çalışma prensibi vardır. Dış yapı:çekirdek kısmı üzerine kaplanan maddelerin özel yapıları sayesinde, işlemci çalışması ve performansı farklılık göstermekte. Pentium ailesinden önceki işlemcilerde die kısım üzeri çok katlı seramik madde ile kaplanırken, Intel Pentium 166 işlemcisinden itibaren ısı problemini daha iyi çözdüğü için özel plastik madde de kullanılmaya başlandı. Dış yapıda ana kart üstüne takıldığı soket yapısıda çok önemli. işlemci modelleri anakart üzerine direkt monteli iken zamanla“cpu socket”, Socket-8”, “Slot-1” lere gelindi bu değişimde işlemcilerin veriyolu genişliğini arttırmak hedeflendi.

7 1. Execution Unit (Core=Çekirdek): Bu ünite komutları çalıştırır ve pipeline (işhattı) denen yollarla beslenip tamsayıları kullanarak okuma, değiştirme ve komut çalıştırma işlemlerini yapar. Artimetik hesaplamalar için ALU (Arithmetic and Logic Unit) denen aritmetik ve mantık üniteleri kullanılır, ALU için işlemcilerin yapıtaşıdır diyebiliriz. 2. Branch Predictor: Bu ünite bir program çalışırken başka bir satıra atlayacağı zaman hangi satırların işleme konacağını tahmin etmeye çalışarak Prefetch (komutların bellekten ne zaman çağrılacağına karar verir ve komutları Decode ünitesine doğru sırayla gönderir) ve Decode (bu ünite de kompleks makina dili komutlarını ALU'nun ve registerların kullanabileceği basit komutlara dönüştürür) ünitelerine hız kazandırmaya çalışır. 3. Floating Point Unit: Bu ünite ondalık sayı (floating point : kayar nokta) hesaplamalarından sorumludur.

8 L1 Cache: İşlemci için önbellek. Önemli kodlar ve veriler bellekten buraya kopyalanır ve işlemci bunlara daha hızlı ulaşabilir. Kodlar için olan Code ve veriler için olan Data cache olmak üzere ikiye ayrılır. Data,en çok işlenen bilgilerin kodlarının saklandığı kısımdır. Code da en çok kullanılan komut setlerinin saklandığı bölümdür. Güncel işlemcilerde L2 (Level 2, 2. seviye) önbellek de bulunur. Önceleri L2 önbellek anakartta bulunurdu. Daha sonra slot işlemciler ortaya çıktı ve işlemci çekirdeğinin de üzerinde bulunduğu kartuş şeklindeki paketlerde önbellek çekirdeğin dışında ama işlemciyle aynı yapıda kullanılmaya başlandı. Bu kısa geçiş döneminden sonraysa önbellek işlemci çekirdeklerine entegre edildi. BUS Interface: İşlemciye veri – kod karışımını getirir, bunları ayırarak işlemcinin ünitelerinin kullanmasını sağlar ve sonuçları tekrar birleştirerek dışarı yollar. Bu arayüzün genişliği işlemcinin bir seferde okuduğu kelimenin (word) uzunluğunu belirler. Örneğin 32 bitlik hafıza genişliğine sahip bir işlemci 232 byte (4 GB) hafızayı adresleyebilir ve bu hafızadan aynı anda 32 bit üzerinde işlem yapabilir. Günümüzde masaüstü pazarına 32 bitlik işlemciler hakimken sunucu uygulamaları ve bilimsel çalışmalar için de 64 bitlik işlemciler yaygın olarak kullanılır.

9 Bir işlemcideki bütün elemanlar saat vuruşlarıyla çalışır. Saat hızı bir işlemcinin saniyede ne kadar çevrim yapabileceğini belirler. 200 MHz saat hızı 200 MHz olan bir işlemci kendi içinde saniyede 200 çevrim yapabilir. Her çevrimde işlemcinin ne kadar işlem yapabileceği işlemcinin yapısına göre değişir. Bu saat vuruşları anakart üzerindeki Clock Generator denen yongayla üretilir. Bu yonganın içinde çok hassas kristaller vardır. Bu kristallerin titreşimleri saat vuruşlarını oluşturur. Program Counter (PC) denen birim içinde çalıştırılacak bir sonraki komutun hafızadaki adresini bulundurur. Bu komutun çalıştırılma zamanı geldiğinde kontrol ünitesi komutu işlenmek üzere hafızadan alır ve işlemci üzerindeki Instruction Register (yazmaç) denen bölüme işlenmek üzere aktarır. Yazmaç da diyebileceğimiz registerlar hafızadan verilerin veya kodların yazılabildiği geçici saklama alanlarıdır. İçindeki adresi gerekli yazmaca aktaran PC daha sonra bir arttırılır ve bir sonraki komutun zamanı geldiğinde Instruction Register'a aktarılmak üzere hazırda beklemesi sağlanır. Komut işlendikten sonra hesaplamayı yapan birim Status Register (SC) denen yazmacın değerini değiştirir, bu yazmaçta bir önceki işlemin sonucu saklıdır. Kontrol ünitesi bu yazmaçtaki değeri kullanarak sonuca göre gerekli komutları çalıştırabilir. Bu okuduklarınızın tamamı komutun uzunluğuna ve işlemcinin mimarisine göre bir veya daha fazla saat vuruşunda yapılabilir.

10 İşlemciler 3 temel işlevi gerçekleştirir. 1.CPU kendi içindeki ALU’yu (aritmetik logic unit) kullanarak toplama, çarpma,çıkarma ve bölme gibi matematiksel işlemler yapar. Modern işlemciler üzerlerinde daha karmaşık işlemler yapabilmek için kayar nokta işlemcisi (FPU- floatin point processin unit) bulundururlar. 2.CPU bir belek bölgesindeki bir veriyi okur yazar gerekirse başka bellek bölgesine taşır. 3.Bir işlemci kararlar verip o kararları uygulamak için yeni talimatlar dizisine atlayabilir.

11 3 temel işi yapan basit bir işlemcinin akış şeması

12 Akış şeması takip ederek bu 3 işini gerçekleştirir Adres yolu (8 bit, 61 bit ve 32 bit olabilir) belleğe adres gönderebilmek için. Data bus, Veri yolu (8 bit, 61 bit ve 32 bit olabilir) belleğe veri gönderip almak için. RD (read - okuma) hattı ve WR (yazma - hattı) belleğe veriyi göndermek mi yoksa okumak mı istediğini belirtmek için. Saat hattı, saat vuruşlarını sisteme göndermek için. Sıfırlama hattı, yazılım sayacını sıfırlamak ve yürütmeye yeniden başlamak için.

13 CPU tarihçesi CPU basit olarak, yonga (chip) üzerine yerleştirilmiş bir hesap makinesindir. 1971 yılında üretilen ilk işlemci Intel 4004. bu işlemci çok güçlü değildi ve sadece, toplama ve çıkarma yapıp,bir kerede sadece 4bit işlem yapıyordu. 4004 ilk taşınabilir elektronik hesap makinesine hayat verdi. Ev bilgisayarları için kullanılan ilk işlemci Intel 8080'di. 1974 yılında üretilen bu işlemci 8bit'lik bir yongaydı. 1979 yılında üretilen Intel'in 8088 piyasalarda asıl etkiyi yapmıştı. IBM PC makinelere hayat veren ıntel 8088 tam olarak adını 1982 yılında duyurmaya başladı. PC pazarı 8088'den 80286 oradan 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III ve son olarak Pentium 4'e geçti. Bütün bu işlemciler Intel tarafından üretildi ve hepside temelde 8088 tasarımının geliştirilmesiyle ortaya çıktı. Günümüzde kullandığımız Pentium 4, 8088'lerdeki her hangi bir kodu çalıştırabilir fakat 5000 kez daha hızlı!

14 Tarih: işlemcinin ilk üretildiği tarihtir. Mikron:yonga üzerindeki en küçük kablonun genişliğidir. İnsan saçının 100 mikron kalınlığında Saat Hızı: yonganın ayarlanabildiği en yüksek saat hızıdır. Veri Genişliği: işlemcinin ALU (arithmetic/logic unit - aritmetik/mantık birimi) biriminin genişliğidir. 8 bitlik bir ALU 2 adet 8 bitlik sayı üzerinde topla, çıkarma, çarpma, bölme yapabilirken, 32 bitlik bir ALU 32 bitlik 2 sayı üzerinde aynı işlemleri yapabilir. 8 bitlik bir ALU 32bitlik 2 sayı üzerinde 4 seferde işlem yaparken, 32 bitlik bir ALU aynı işlemi 1 kerede yapabilir. Genellikle dış veri yolu genişliği ALU veri genişliğiyle aynı olur. Fakat 8088 işlemciler 16 bit ALU' ya sahipken 8 bit veri yolları vardı. Modern Pentiumlar ise 32bit ALU' ya 64 bit veri yoluyla hizmet sunarlar. MIPS: "millions of instructions per second" yani saniyede yapılan işlem miktarıdır ve işlemcinin performansı hakkında genel bir bilgi verebilir. Yonga: genellikle küçük, ince bir silikon parçası üzerine asitle oyularak yerleştirilen transistörlerin oluşturduğu bütünleşik devredir. Bir yonga 2-3 cm büyüklüğe milyonlarca transistör sığdırılarak üretilir.

15 CPU nun 2 tane çalışma frekansı vardır. İç frekans (işlemcinin saniyede yaptığı işlem miktarı).daima dış freknasdan daha hızlıdır. Dış frekans (işlemcinin bellek ve çipset gibi diğer bileşenlerle haberleştiği frekansdır.aynı zamanda FSB veriyolu hızı denir. FSB(hız birimi)MHz dir.

16

17 İntel Celeron İşlemciler; pentium işlemcilerin türevi olarak ortaya çıktı. Ucuz oldukları için tercih edildi. İntel : intel celeron, intel celeron M, İntel Pentium 4, İntel Pentium 4M, İntel Cenrino, İntel Xeon, İntel İtanium 2 çeşitleri AMD işlemciler : uygun fiyatlı olup AMD Athlon çekirdeği üzerine inşa edilmiştir. AMD Duron, AMD Athlon XP, AMD Athlon XP-M, AMD Opteron, AMD Athlon 64 çeşitleridir. Transmade İşlemcileri: 3 cü işlemci üreticisidir.Crusoe TM5800 modeli var. Örnek; Pentium pro:son, 3.3V ile çalışan bu işlemci 387 pinli ve soket 8 ana kartlarında çalışıyor. Pahalı oldukları için sunucu bilgisayarlarda kullanıldı.

18 örnekler Ürün adı :Intel Pentium 4 570HT, hız: 3.80GHz, Cashe:1MB,sistem veri yolu:800Mhz, Ürün adı : İntel celeron d 325, hız:2.53 GHz, cashe:256 KB, FSB:533MHz gibi Günümüzde son olarak soket 478 den, LGA775 işlemcilere gelindi LGA 775 lerde pim (bacaklar yok,üstüne takılıyor) yok. Günümüzde 32bit den 64bit işlemcilere geçildi.

19 Yeni çift çekirdekli notebook işlemciler Çift çekirdek sayesinde çok daha canlı bir işletim sistemine ulaşıyorsunuz.işlemci bazı durumda ne yapacağını bilemediği, yada işlemci ve işletim sisteminin kaynaklarını sonuna kadar kullandığı durumlarda Windows bazen anlık bekleyip, sonra bir sürü şeyi bir anda yapabilir. Bu darboğaz çift çekirdekli işlemciler ile aşılmaktadır. Çift çekirdek birbirinden bağımsız olduğundan bir çekirdek, değim yerinde ise sıkıntı içine girdiğinde diğer çekirdek işletim sisteminin bu durumu düzeltmesi için gerekli kaynağı işletim sistemine sağlar.

20 DİLOVASİ 10-TL SINIFI DİLOVASİ 10-TL SINIFINA TŞKLER ÖĞRETMEN=KÜRŞAT KUŞ TŞKLER www.dilovasi10-tl.tr.gg