Ders Kodu: EET264 Ders Adı: Bilgisayar Donanımına Giriş Ders Hocası: Dr.MUSTAFA İLKAN
CHAPTER 5 İşlemciler
Anakart üzerindeki en önemli yonga (chip) CPU’dur. Bu çip bütün bilgisayar programlarının iki kısmı olan matematik ve mantığın nasıl işlediğini bilen kısımdır. CPU saatleri genelde saniyede bir milyondan fazla kez atar. Buda demektir ki CPU 1 MHz’lik bir hıza sahiptir.
Şu ankı Pentium 4 işlemcilerin hızları 2 GHz seviyesine gelmiştir. CPU’lar için bir de Dahili Tampon Belleğin de önemi vardır (Cache Memory). CPU’nun içinde yer alan bu statik bellek sık kullanılan verilere nispeten yavaş olan DRAM üzerinden erişilmesini gerektirmez. CPU’nun en önemli verileri bu küçük depolama alanında tutulur.
Şekil 1 Pentium 4 İşlemciler
Şekil 2 Bir işlemcinin iç yapısı
Bilgisayarların hızı bahsedildiği zaman işlemci hızları kastedilmektedir. MHz denildiği zaman aslında sistemin en önemli parçası sayılabilecek kristalin hızından bahsedilmektedir. Bu kristal osilatör işlemci için adeta bir metronom gibi yaptığı bütün işlerin zamanlamasını gerekleştirir.
Dolayısıyle saniyede olan atış sayısı ne kadar artarsa, işlemcinin de hızı o oranda artmış demektir. Ayrıca MIPS (Millions of instructions per second)(Saniyede gerçekleşen milyon işlem) de işlemci hızlarından bahsedilirken kullanılan bir terimdir
Şekil 3 İşlemcilerin yıllara göre saniyede yaptıkları işlem sayısındaki artış
Tablo 1 İşlemcilerin Gelişimi İşlemci TipiYıl Data/Address veriyolu genişliği Cache Bellek(KB) Bellek veriyolu hızı (MHz) Saat Hızı (MHz) 8088/ First 19798/20 bitYok / First /20 bitYok / Second /24 bitYok DX/ Third /32 bitYok SX/ Third /32 bit DX/ Fourth /32 bit SX/ Fourth /32 bit DX2/ Fourth /32 bit DX4/ Fourth /32 bit Pentium/ Fifth /32 bit MMX/ Fifth /32 bit Pentium Pro/ Sixth /36 bit Pentium II/ Sixth /36 bit Pentium II/ Sixth /36 bit / Pentium III/ Sixth /36 bit AMD Athlon/ Seventh /36 bit
5.1İşlemci Tasarımına Kısa Bir Bakış Günümüzdeki çip teknolojisi ile milyonlarca elektronik eleman (dirençler, kondensatörler, transistörler, vs.) küçük alanlara sığdırılmaktadır. 50 yıl önceki ilk bilgisayar olan ENIAC tonlarca ağırlıkta ve çok büyük bir alan kaplarken günümüzde tipik bir kişisel bilgisayar bile ilk bilgisayardan çok daha küçük olmasına rağmen çok daha güçlüdür.
Günümüzde çiplerdeki elektronik elemanların bağlantı kalınlıkları artık moleküler seviyeye inmiştir. Bu da aynı alanda çok daha hızlı ve güçlü işlemcilerin geliştirilmesine olanak vermektedir. Aşağıdaki resimler ile bu işlemcilerin/çiplerin nasıl geliştirildiği kısaca açıklanmıştır.
Bilgisayar ile çip tasarımlarının yapılması (CAD- Bilgisayar destekli tasarım)
Yapılan tasarımdaki kat kat devrelerin bir çeşit maskesinin oluşturulması. Örneğin son çıkan Pentium işlemciler 20 kat devreden oluşmakta ve bu şekilde minyatür milyonlarca elektronik eleman küçük bir alana sığmaktadır.
Aşağıdaki maskelerde daha sonra kullanılacak olan saf silikonun üretilmesi ve dilimlere kesilmesi
Kesilen silikon dilimlere daha sonra oluşturulacak elektronik elemanlar için gerekli olan özel malzemeler ile yüksek derecelerdeki fırınlarda kaplama yapılır.
Silikonların üzerine ışığa dayanıklı bir malzeme sürülür ve daha önce oluşturulan devre maskeleri silikon dilimlerin üstüne yerleştirilir ve Ultra viyole ışına maruz bırakılır. Bu işlemden sonra silikon dilim üzerinde istenmeyen kısımlar özel banyolarda yıkandıktan sonra yalnızca istenilen kısımlar (yani devreler) kalmış olur.
Daha sonra özel aletler kullanılarak devrelerde birbirlerinin bağlanmasını sağlayacak delikler açılır:
Üzerinde yüzlerce aynı devre içeren silikon dilimler daha sonraki işlemler için incelenmeye alınır ve her dilim üzerindeki işlemci sayısına göre kesilir:
Sonuçta elde edilen herbir işlemci çipi tek tek paketlenir ve test edilir.