Bilgisayar Mühendisliğine Giriş Yrd. Doç. Dr. Hüseyin POLAT

Bilgisayar Mühendisliğine Giriş Konular Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Bilgisayar Donanımı (Computer Hardware)

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Babage’in analitik makinası(1833) Vakumlu lambanın bulunuşu (1910) İlk elektronik sayısal bilgisayar (1946) Transistörün bulunuşu (1947) İlk transistörlü sayısal bilgisayar (1960) Entegre devrenin bulunuşu (1963) İlk mikroişlemci (1970) 10.000 transistörlü entegre devreler (1981)

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Sayısal bilgisayarın en temel üniteleri; Merkezi işlem Birimi (Central Processing Unit-CPU) Bellek (Memory) Giriş/çıkış birimleri (Input/Output devices)

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Bilgisayarın üç birimi arasındaki veri ve program akışını sağlamak üzere, çok sayıda bağlantıdan oluşan yollar bulunmaktadır. Bu yollar; Veri Yolu(Data Bus), Adres Yolu(Adress Bus), Kontrol Yolu(Control Bus)

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Adres Yolu (Address Bus) İşlemcinin bilgi yazacağı veya okuyacağı her hafıza hücresinin ve çevre birimlerinin bir adresi vardır. İşlemci, bu adresleri bu birimlere ulaşmak için kullanır. Bir işlemcinin ulaşabileceği maksimum adres, adres yolunun genişliği ile ilişkilidir. Bu yüzden adres yolunun tek yönlü olduğu söylenebilir. Mikroişlemcinin kullanabileceği bellek kapasitesi adres hattı sayısı ile yakından ilgilidir. N=Adress hattı sayısı ise kullanılabilecek bellek kapasitesi; Max. Bellek Büyüklüğü=2N ile gösterilir.

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Veri Yolu (Data Bus): İşlemci, hafıza elemanları ve çevresel birimleriyle çift yönlü veri akışını sağlar. CPU veri yolunu çevresel cihaz veya hafızayla arasında veri transferi için kullanır. Birbirine paralel iletken hat sayısı veri yolunun kaç bitlik olduğunu gösterir. Örneğin, iletken hat sayısı 64 olan veri yolu 64 bitliktir. Yüksek bit sayısına sahip veri yolları olması sistemin daha hızlı çalışması anlamına gelir.

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Kontrol Yolu (Control Bus): İşlemcinin diğer birimleri yönetmek ve eşzamanlamayı (senkronizasyon) sağlamak amacı ile kullandığı sinyallerin gönderildiği yoldur. Örnek olarak oku ve yaz sinyalleri. CPU’dan hafıza veya çevresel cihazlara tek-yönlü bir bağlantı sağlar.

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Sayısal Veri İletimi (Digital Data Transfer) : Veri iletişimi, sayısal olarak kodlanmış bir bilginin iki birim veya cihaz arasında aktarılmasıdır. Bir veriyi iki nokta arasında aktarmanın paralel ve seri olmak üzere iki temel yöntemi vardır.

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Paralel iletişim : Paralel iletimde, her bit ayrı bir telden aynı anda iletilir. Bu yüzden paralel iletim daha hızlıdır. Bilgisayarın merkezi işlem birimi ile belleği arasında veri iletimi paralel yollardan olur.

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Seri iletişim : Seri iletimde veriler bit bit tek bir tel üzerinden sırayla iletilir. Seri iletim, kendi içinde asenkron, senkron iletim olarak ayrılır.

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Seri iletişim ‐ asenkron : Bilgi gruplar halinde gönderilir. Bir grupta genellikle 8 bit olur. Bir grubun geldiğini alıcıya start biti, bittiğini stop biti gösterir. Asenkron iletimin kullanımı kolaydır fakat verimli bir iletim yolu değildir. Çünkü her gönderilen karakterin başında ve sonunda ilave bitlerin kullanılmasını gerektirir.

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Seri iletişim ‐ senkron : Start ve stop biti olmadan bitler ard arda gönderilir. Bitleri gruplara ayırmak ve zamanlama işlemleri alıcı tarafından yapılır. Asekrona göre daha hızlıdır. İletişimin sürekli ve hızlı olması gerektiği durumlarda iletişim kullanılır. Senkron iletimde, alıcı ile verici arasında saat (clock) bilgisi de taşınır. Bu bilgi senkronizasyonu sağlar.

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Seri iletişim ‐ senkron : Senkron iletim metodu pahalı ve uygulaması daha zor bir iletişim metodudur. Yüksek hızlarda iletişim gerektiği zaman kullanılır. Ağ teknolojileri Ethernet, ArcNet, Token Ring etc bu iletişim yöntemini kullanmaktadırlar.

Bilgisayar Sisteminin Anatomisi Veri İletişiminde Bant genişliği Kavramı : Bant genişliği (Bandwith) : Bir iletim ortamının ya da haberleşme kanalının kapasitesini ifade etmek için kullanılır. Bant genişliği ne kadar büyükse, belli bir süre içinde aktarılabilecek verinin hacmi de o kadar büyük olur. Bandwidth (bps) = Bus Width (bits) x Bus Speed (Hz) x Data Cycles per Clock