MİKROİŞLEMCİLER İntel AMD ve Diğer Mikro İşlemci Aileleri Yalçın Coşkun www.yalcincoskun.wordpress.com

Adından da anlaşılacağı gibi mikroişlemci, matematiksel işlemleri yapabilen birelektronik yonga (chip) olarak tanımlanabilir. Boyutları çok küçük olmasına rağmeniçerisinde yüz binlerce hatta milyonlarca elektronik devre elemanı bulunduran mikroişlemci,aslında matematiksel işlemleri elektriğin var ya da yok olması temelinden yararlanarak hesaplamaktadır. Mikroişlemciler bilgisayar programlarının yapmak istediği bütün işlemleri yerine getirdiği için, çoğu zaman merkezi işlem ünitesi (CPU-Central Processing Unit) olarak daadlandırılır. Kişisel bilgisayarlar, bilgisayarla kontrol edilen sanayi tezgâhları ve elektronik alanında kullanılabilen mikroişlemciler, aslında programlanabilen entegrelerdir.

BİLGİSAYARIN TARİHİ GELİŞİMİ

Bilgisayarın tarihi gelişimi 3 ana kuşaktan oluşmaktadır. Bunlar; Mekanik Kuşak Elektronik Kuşak Mikroişlemci Kuşak Bunları kısaca açıklayacak olursak

Mekanik Kuşak Tarihte ilk hesaplayıcı M.Ö 500de kullanılan ABACUS tür. Önceleri balçıktan yapılmış bir tablet ve içerisinde dizili ufak taşlardan meydana gelirken, sonraları dışı çerçeveli ve içerisinde dizili ufak taşlardan yada boncuklardan oluşan basit bir alet halini almıştır. Abacus, boncukların pozisyonuna göre farklı değerler göstermekte ve hesaplama, boncukların cetvel setine göre hareketiyle sağlanmaktadır. Önceleri Mısır ve Romalılar tarafından kullanılan bu alet zamanla tüm dünyaya yayılmıştır. Şu anda bir benzeri ilk okullarda matematik öğretimi için kullanılmaktadır. M.Ö 876da sıfır için ilk sembol Hindistanda kullanıldı.  1614de yayınlanan ilk logaritma tablosu ile büyük sayılar üzerinde işlem yapılmaya başlandı. 1620de İngiliz Edmund Guenter elektrikli hesap makinelerini öncüsü olacak kaydırma kuralını buluyor ve logaritma bilgilerine değerler veren kayan cetvel yapıldı. 1642de Pascal, PASCALINE adı verilen bir mekanik hesaplayıcı dizayn eder. On bölümden oluşan bir çok dişli çarktan oluşuyordu. Her bir çark 10 dönüş yaptığında hemen solundaki çark dönmeye başlar. Bu mantık hala kullanılmaktadır ve tüm mekanik hesaplayıcıların temeli olmaktadır. Bu çalışmalarının anısına yazılan bir programlama dilinin adına PASCAL denmiştir.

Elektronik Kuşak 1941 de Konrad Zuze Z3 isimli elektrik motorları ile çalıştırılan mekanik bir bilgisayar yaptı. Bu (Z1, Z2, Z3 ve Z4 serisi) program kontrollü ilk bilgisayardır. 1943de alan Turing tarafından COLOSSUS denilen  özel amaçlı bir elektronik vakum tüpleri kullanan bir bilgisayar geliştirdi. 1944 de Harvard Üniversitesinde ASCC MARK I (Automatic Sequence Controlled Calculator) denilen bir bilgisayar geliştirildi. MARK 1, tamamı elektronik olmayan genel amaçlı bir bilgisayardı. Bu makine 23 haneli iki sayıyı 4.5 saniyede çarpabiliyordu ve 14m uzunluğunda 2.4m yüksekliğinde olup üzerinde 800km uzunluğunda kablo kullanılmıştı. 1946 da Pensilvanya Üniversitesinde  ENIAC (Elektronics Numerical Integrator and Calculator) geliştirildi. Anahtar setlerinin, fişlerin ve soketlerin değiştirilmesi esasına göre çalıştığından ilk genel amaçlı bilgisayardır. 70 bin direnç, 10 bin kondansatör, 18000 lamba ve bu elemanların harcadığı 150-200 kilowatt enerji ve sadece 20 sayıyı depolama özelliğine sahipti ve 30 tondu!

4004 İlk işlemci 4 bitlik 45 komuttan oluşuyor. Teknolojisi: P- kanallı MOSFET Hızı: 50 KIPs (Kilo-instruction per second), oysa ENIAC ın hızı 100000 ips dı. 640 byte adresleme kapasitesi vardı. Eski video oyunlarında, küçük mikroişlemci-tabanlı kontrol sistemlerinde kullanıldı.

Mikroişlemci, yaptığı işlemlerin mikrosaniyeler mertebesinde olması ve içerisindeki elektronik devrelerin ve bölümlerin mikron boyutlarda olmasından dolayı bu adı almıştır. (İç Yapısı) (Dış Yapısı

Mikroişlemciler, açma/kapama anahtarı gibi çalışan milyonlarca transistörden oluşmaktadır. Bu anahtarların programlanma durumuna, göre elektrik sinyalleri bunların üzerinden akar. Bu sinyaller,bilgisayarın yaptığı tüm işleri toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gibi temel matematiksel işlemlere indirir. İşlemci de bu işlemleri en basit sayma sistemi olan ikilik düzeni yani sadece 0 ve 1 sayılarını kullanarak yapar. Mikroişlemciler her türlü işi ikilik sayma sistemine göre yapmaktadır. Mesela "Y" harfi ikilik sistemde"1011001" ile ifade edilebildiği gibi kırmızı gibi bir renk de bunun gibi ikilik tabandaki üç ayrı sayı grubu ile ifade edilir. Aynı şekilde bir ses veya görüntü kaydı da yine buna benzer ikilik sayı grupları ile ifade edilir.Bir bilgisayarın en popüler ve en önemli parçası işlemcidir

Mikroişlemciler, açma/kapama anahtarı gibi çalışan milyonlarca transistörden oluşmaktadır. Bu anahtarların programlanma durumuna, göre elektrik sinyalleri bunların üzerinden akar. Bu sinyaller,bilgisayarın yaptığı tüm işleri toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gibi temel matematiksel işlemlere indirir. İşlemci de bu işlemleri en basit sayma sistemi olan ikilik düzeni yani sadece 0 ve 1 sayılarını kullanarak yapar. Mikroişlemciler her türlü işi ikilik sayma sistemine göre yapmaktadır. Mesela "Y" harfi ikilik sistemde"1011001" ile ifade edilebildiği gibi kırmızı gibi bir renk de bunun gibi ikilik tabandaki üç ayrı sayı grubu ile ifade edilir. Aynı şekilde bir ses veya görüntü kaydı da yine buna benzer ikilik sayı grupları ile ifade edilir.Bir bilgisayarın en popüler ve en önemli parçası işlemcidir

MİKROİŞLEMCİ ÇEŞİTLERİ Mikroişlemcilerin sınıflandırılabilmesi için ölçüt kabul edilen en temel özellikleri şunlardır: Mikroişlemcinin tek bir komutu işleme hızı: Saat frekansı her zaman gerçek çalışma frekansını yansıtmasa da; bir mikroişlemcinin hızıyla doğrudan ilgilidir. Bir mikroişlemcinin hızını artıran temel unsurlar şöyle sıralanabilir: Merkezi işlem birimini devre teknolojisi ve planı Kelime uzunluğu İşlemci komut kümesi çeşidi Zamanlama ve kontrol düzeni Kesme altyordamlarının çeşitleri Bilgisayar belleğine ve giriş/çıkış aygıtlarına erişim hızı Mikroişlemcinin doğrudan adresleyebildiği bellek büyüklüğü: Mikroişlemci, adres yolu aracılığıyla ana belleği adresleyebilir. Adres yolu, işlemcinin yapısına göre değişir ve adres yolu hattı çok olan bir sistemin adresleme kapasitesi de o kadar büyüktür.

8 Bit Mikroişlemciler 8 bitlik ilk genel amaçlı işlemci, NMOS teknolojisi kullanılarak geliştirilen 8080 işlemcisiydi. 1974 yılında, Motorola firması 8080 işlemcisinin bir benzeri sayılabilecek 8- bitlik 6800 mikroişlemcisini üretti. Bundan sonraki yılda üretilen 6500 serisi işlemciler ile 6800 işlemcide kullanılan bütün yardımcı elemanlar birbirini desteklemekteydi. Daha sonraZilog firması 8080 işlemcisinden birkaç üstün özellikle ayrılabilen Z-80 işlemcisini tanıttı.Bu dört çeşit mikroişlemci kendi aralarında iki gruba ayrıldı. 8 bitlik 8080/Z-80 grubu mikroişlemciler hesaplayıcılar olarak geliştirilmesi kaydedicilerin bol kullanımını gerektirmiştir. Bundan dolayı da kaydediciye dayalı mimari olarak anılmaktadır. 6500/6800 grubu ise belleğe dayalı mimari olarak anılır. Çünkü bu mikroişlemcilerde daha anlaşılır komutlar ve daha fazla adresleme modu kullanılmıştır.

16 Bit Mikroişlemciler Intel firması, 1974 yılında ürettiği 8080’nin bir ileri versiyonunu, ilk 16-bitlik 8086 işlemcisini, 1978 yılında üretti. 8088 ve 8086 işlemcilerin her ikisi de aynı komutları, aynı veriyi ve aynı yazılımları kullanmalarına rağmen, dışlarındaki birimlerle iletişimde, aralarında farklar bulunmaktadır. 8088 bir kere de 8 bitlik veri paketini iletirken, 8086 dış birimlerle iletişimde bir kere de 16 bit veriyi kullanmaktadır. Kısaca, aralarındaki en önemli farkın, dış veri yollarının genişliği olduğu söylenebilir. IBM PC ve benzerlerinin 8088 üzerinde kurulmalarının en önemli nedeni, 8 bitlik veri yolu kullanılması nedeniyle sistemin ucuza mal olmasıdır.

32 Bit Mikroişlemciler 1984 yılında Motorola tarafından üretilen 6802 işlemcisi ve 1985 yılında Intel tarafından üretilen 80386 işlemcisi gerçek birer 32 bitlik işlemcidir. 80386, 80286’dan 8086’ya kadar geriye doğru uyumludur. Yani 8086’da yazılan programlar 80386’lı bilgisayarlarda çalışırken, 80386’da yazılan gerçek mod (Real Mode) dışındaki programlar bundan önce üretilen işlemcili bilgisayarlarda çalışmaz. Gerçek mod ve korumalı mod (Protected mode) olmak üzere iki ayrı modda çalışabilmek AT tipi bilgisayarların önemli bir özelliğidir. Gerçek modda sistem 1 MB’lık bellek kullanarak kendi başına çalışır (Ancak yazılımlarla 1MB’tın üzerine çıkılabilir). Korumalı modda ise, bilgisayar 1 MB sınırını aşarak büyük bellek kapasitelerini kullanabildiği gibi, başka bilgisayarlarla da ortak çalışabilir. 32 –bitlik işlemciler 246 adres yolu ile Terabayt cinsinden bellek kapasitesi kullanabilir.

64 Bit Mikroişlemciler Pentium işlemcilerinin 1993 yılında piyasaya çıkmasıyla Intel x86 ailesinin veri yolu uzunluğu 64-bit olmuştur. Başlangıcından beri CISC mimarisinde işlemciler üreten Intel firması, nihayet superscaler mimarideki çok işlem birimi, dallanma tahmini gibi RISC kavramlarını Pentium işlemcileri ile kullanmaya başladı. Bu işlemcide ayrıca yürütme performansını önemli olarak etkileyen tümdevre üzerinde birinci seviye (L1) ayrı 8-KB kodve 8-KB veri ön hafızaları bulunur. Sesli (audio), görüntülü (video) ve grafik özellik içeren yüksek kaliteli multi-medya uygulamalarını çalıştırmak, çok hızlı ve karmaşık aritmetik işlemler gerektirir. Bu çeşit karmaşık işlemler, oldukça özel DSP (Digital Signal Processing) tümdevreleri ile gerçekleştirilir. Bu özel işlemciler, 2D ve 3D grafikler, görüntü ve ses sıkıştırma,faks/modem, canlı resimli PC-tabanlı telefon ve görüntü işleme gibi görevleri yerine Pentium III mikroişlemcisi 1999 yılının başında Intel tarafından piyasaya sürülmüştür. Günümüzde x86 pazarı büyük bir endüstri olmuştur ve her yıl milyonlarca işlemci satılmaktadır. X86 işlemcilerine gösterilen büyük ilgi nedeniyle Intel’den başka firmalar da bu piyasaya girmiştir. AMD firması günümüzde K6 II ve K6 III ürünleriyle, Pentium II ve Pentium III işlemcilerine rakip olmaktadır. Hatta AMD’nin son ürünlerinden olan 450 MHz K6 III işlemcisinin Pentium III – 500 işlemcisinden daha yüksek performans sağladığı iddia edilmektedir.

INTEL X86 MİMARİSİ Pentium işlemcilerinin 1993 yılında piyasaya çıkmasıyla Intel x86 ailesinin veri yolu uzunluğu 64-bit olmuştur. Başlangıcından beri CISC mimarisinde işlemciler üreten Intel firması, nihayet superscaler mimarideki çok işlem birimi, dallanma tahmini gibi RISC kavramlarını Pentium işlemcileri ile kullanmaya başladı. Bu işlemcide ayrıca yürütme performansını önemli olarak etkileyen tümdevre üzerinde birinci seviye (L1) ayrı 8-KB kodve 8-KB veri ön hafızaları bulunur. Sesli (audio), görüntülü (video) ve grafik özellik içeren yüksek kaliteli multi-medya uygulamalarını çalıştırmak, çok hızlı ve karmaşık aritmetik işlemler gerektirir. Bu çeşit karmaşık işlemler, oldukça özel DSP (Digital Signal Processing) tümdevreleri ile gerçekleştirilir. Bu özel işlemciler, 2D ve 3D grafikler, görüntü ve ses sıkıştırma,faks/modem, canlı resimli PC-tabanlı telefon ve görüntü işleme gibi görevleri yerine Pentium III mikroişlemcisi 1999 yılının başında Intel tarafından piyasaya sürülmüştür. Günümüzde x86 pazarı büyük bir endüstri olmuştur ve her yıl milyonlarca işlemci satılmaktadır. X86 işlemcilerine gösterilen büyük ilgi nedeniyle Intel’den başka firmalar da bu piyasaya girmiştir. AMD firması günümüzde K6 II ve K6 III ürünleriyle, Pentium II ve Pentium III işlemcilerine rakip olmaktadır. Hatta AMD’nin son ürünlerinden olan 450 MHz K6 III işlemcisinin Pentium III – 500 işlemcisinden daha yüksek performans sağladığı iddia edilmektedir.

İntel Ailesinin gelişimi Intel firması 1968 yılında bellek tümleşik devreleri yapmak üzere kuruldu. Üretecekleri bir hesap makinesi için CPU tümleşik devresi isteyen, hesap makinesi üreten bir firmanın talebi; ve yine üretecekleri bir terminal için özel bir tümleşik devre isteyen, diğer bir firmanın istediklerini karşılamak için, Intel firması 4004 (1971) ve 8008 (1972) CPU’larını üretti. Intel, bu ilk müşterilerinden başkasının, 4004 ve 8008 tümleşik devrelerine ilgi göstereceklerini tahmin etmediği için, üretim hattını düşük kapasiteli tutmuştur. Fakat tahminlerin aksine, bu tümleşik devrelere çok büyük bir ilgi oldu. Bunun sonucu ve aynı zamanda 8008’in 16 KB’lık bellek limitini aşmak amacıyla, Intel firması 1974 yılında genel amaçlı 8080 CPU’sunu üretti. Birden bu tümleşik devreye büyük bir talep oldu ve kısa bir süre içinde 8080, 8-bit mikroişlemci endüstri standardı oldu. Intel, iki yıl sonra 1976’da gelişmiş bir 8080 işlemcisi olan 8085 piyasaya sürdü. Uygulama çeşitlerine göre Intel mikroişlemcilerinin sınıflara ayrılması, 80186/80188 ve 8048/8051 işlemcilerinden sonra başlamıştır. Intel mikroişlemcilerinin gelişimi şekil 1.1 de gösterilmektedir.8086/8088 işlemcilerinin 1 MB bellek ile sınırlı adres alanı, 1980’lerin ortalarına doğru bir çok uygulama için ciddi bir problem olmaya başlamıştı. Bu yüzden Intel, x86 çekirdeğinin bir üst uyumlu sürümü olan 80286 işlemcisini üretti. Bu işlemci, 16 MB’lık adres alanı ile beraber temel 8086/8088 komut kümesine sahipti.

Intel Pentium II işlemcisi , Pentium Pro ve MMX teknolojilerinin birleşimi ile üretildi. Bu işlemcide bulunan 32 KB (16 KB/16KB) L1 önbellek yoğun olarak kullanılan veriye hızlı erişim sağlar. Ayrıca tümleşik devre üzerinde 512 KB’tan başlayan L2 ön belleği bulunur. Intel daha ucuz PC’ler ve sunucu makineleri için piyasaya ucuz (celeron) ve pahalı (xeon) Pentium II tabanlı iki farklı mikroişlemci sundu. Bu piyasa yaklaşımı daha sonraki Pentium III ve daha sonraki ürünlerde de devam etmiştir. Pentium III mikroişlemcisi 1999 yılının başında Intel tarafından piyasaya sunulmuştur. Pentium III ile gelen önemli bir yenilik, “Internet Streaming SIMD Extensions” olarak adlandırılan bir yapıdır. Bu mimari yapı ile, ileri görüntü işleme, 3D, ses ve video ses tanıma gibi uygulamalarda kullanılabilecek 70 tane yeni komut eklenmiştir. Pentium III ayrıca P6 mikromimarisini dinamik yürütme, çoklu dallanma tahmini, veri akışı analizi ve tahmini yürütme çok işlemli sistem yolu ve Intel MMX teknolojisini içerir. Pentium III, PC ve Internet hizmetleri ve ağ erişim güvenliği için planlanan yapı bloklarından ilki olan işlemci seri numarası sunar.Pentium IV her şeyi hız için düşünülmüş. Pentium IV, Intel’in 1995‘ten beri tamamen yenilenmiş x86 mikroişlemcisidir.

INTEL MİKROİŞLEMCİ AİLESİ Intel gerçek bir mikroişlemci üretimine ilk olarak 8080 le başladıktan sonra 8086 da artık temeller atılmış ve bundan sonra piyasaya çıkacak olan işlemciler bu mantıkla üretilecektir. Intel 8086 Mikroişlemcisi 8086 1978 yılında 29 bin transistör ve 40 pinli paketten oluşan ilk 16-bitlik Intel mikroişlemcisidir. Daha sonra bu işlemciyi 8088 mikroişlemcisi, 8087 matematik işlemcisi ve 8089 giriş/çıkış (I/O) işlemcisi takip etmiştir. Mikroişlemci temel iki ayrı çalışma birimine sahiptir. Bu birimler: İcra birimi(EU) ve Veriyolu Bağdaştırma Birimi (BIU). EU komutları yorumlamakta ve yürütmektedir. BIU ise veriyolu işlemlerini gerçekleştirmektedir.

İcra Birimi EU, komut çözme ve komutları yürütme için bir kontrol birimine; aritmetik ve mantıksal işlemler için bir ALU’ya; genel amaçlı kaydedicilerde (AX, BX, CX, DX) ; işaretçi (SP,BP) ve indis (SI, DI) kaydedicileri ile bayraklar kaydedicisine sahiptir. EU içindeki kontrol birimi, makine dilindeki komutları yorumlamakta ve komutları yürütmek için gerekli işlemleri kontrol etmektedir. EU, komut byte’larını, BIU tarafından komut kuyruğuna yerleştirilme sırasıyla, komut kuyruğundan almaktadır. Eğer EU bellekten bir işleme ihtiyaç duyarsa veya bir sonucu bellekte saklamak isterse istenilen işlemi BIU ‘e yönlendirir. EU, işlem kodu okuma veya saklama işlemi için, BIU tarafından fiziksel adresi hesaplamada gerekenleri sağlamaktadır. ALU, işlemlerini, dahili veriyolu üzerinden, genel amaçlı kaydedicilerden, komut byte’larından, veya BIU‘dan almaktadır. ALU 8-bit veya 16-bit işlem yapma kapasitesine sahiptir.

Veri Yolu Bağdaştırma Birimi BIU, bütün harici veriyolu işlemlerini kontrol eden bir veriyolu kontrol birimine; EU için komut byte’larını tutan komut kuyruğuna; fiziksel bellek adresleri üretme için bir toplayıcıya; dört segment kaydedicisine (CS, SS, DS, ES); komut işaretçisine (IP) ve verileri geçici olarak saklamada kullanılan bazı dahili kaydedicilere sahiptir. BIU, bellek ve I/O işlemleri dahil, bütün harici veriyolu işlemlerini kontrol etmeden sorumludur. Tümleşik devre harici adres yolu, belli bir bellek hücresini veya I/O portunu seçmede kullanılır.BIU, komut byte’larını okur ve onları EU için komut kuyruğuna yerleştirir. BIU en fazla 4 (8088 için) veya 6 (8086 için) byte komut kodunu önden okuyabilir. EU, bir veri okuma veya yazma işlemine ihtiyaç duymadığı veya program akışında bir dallanma olmadığı sürece, BIU komut Byte’larını önden okuma için serbesttir. Bu şekilde komut önden okuma, BIU ve EU birimlerinin paralel çalışmasına imkan tanır. Bu sayede işlemcinin veri işlem hızı artar. Bu şekilde çalışan bilgisayar mimarisine iş-hatlı mimari denir.

8086-8087 İletişimi Bir 8086-8087 (ya da 8088-8087) sisteminde mikroişlemci ve CPU komutları eş zamanlı işlenebilir. Yani CPU bir komutu işlemekle meşgulken mikroişlemcide kendisi ile ilgili bir komutu işliyor olabilir. Ancak bazı işlemlerde mikroişlemcinin CPU ’ya yardımcı olması gerektiği için bu eş zamanlılık kısıtlıdır. Hem mikroişlemci hem de CPU komutları aynı veri yolundan aldıkları için ikisi arasında eşgüdüm sağlanması gerekir.8086-8087 sistemlerinde her iki işlemcide veri yolu üzerinde gözüken komutu inceler. Bunu yapabilmek için her ikisinin de üzerinde aynı veri yolu bağdaştırma birimi (BIU) konmuştur. Bütün CPU komutları 11011 bit dizisi ile başladığı için 8087’nin diğer komutları göz ardı etmesi kolaydır

Intel 80286 Mikroişlemcisi 8086/8088 mikroişlemcisinin halefi 80286’dır. Bu mikroişlemcinin kullanıcı açısından 8086/8088’e göre 3 temel üstünlüğü bulunmaktadır: Birincisi gerçek (real) mod ile korumalı (protected) moda sahip olmasıdır. Donanım bellek yönetim sistemi sayesinde, bellekte birden çok programın güvenli bir şekilde çalışması mümkün hale gelmiştir. İkincisi, 8086 gibi 8088’den farklı olarak 16-bit veri yoluna sahip olmasıdır. Bu da bellek-mikroişlemci arasındaki veri akış bant genişliğini iki katına çıkartır. Üçüncüsü, daha hızlıdır ve daha yüksek saat hızında çalışabilir. Bu faktörler 80286 tabanlı bir sistemi 8088 tabanlı bir sisteme göre, 5-10 kat daha hızlı yapmaktadır. Ayrıca, 80286 mikroişlemcisi yeni adresleme ve bellek koruma özelliklerini desteklemek için yeni ek komutlara sahiptir. Bu işlemci IBM PC/AT ve bazı PS/2 bilgisayarlarının ana mikroişlemcisi olmuştur. Komut birimi veri yolu birimi tarafından okunmuş ham verileri alır ve sonraki yürütme için kodunu çözer. Üç taneye kadar tam kodu çözülmüş komut, bu birimde bir anda bulunabilir. Kodu çözülmüş komutların CPU içinde hazır olarak bulunması CPU yürütme hızını artırır

80286/80287 İletişimi 80287’nin mikroişlemci arabirimi 8087’dekinden tümüyle farklıdır. Bir bellek yönetim birimi yardımıyla bellek koruması uygulayan 80286 tüm koruma birimini 80287’nin de üzerine koymak çok pahalı olacağı için farklı bir çözüm uygulanmıştır. Bu sistemlerde, CPU için bütün komutları ve verileri getirip götürme işini mikroişlemci yapar. Tüm bilgi F8h-FFh adresleri arasındaki I/O bölgesi üzerinden akar. Bu adreslere program aracılığıyla erişim mümkün olduğu için yanlış bir yazma işlemi yapılmamalıdır. Yoksa CPU’nun tuttuğu bilgiler bozulabilir ve yanlış sonuçlarla karşılaşabilirsiniz. 80287 üzerinde işlemleri asıl gerçekleştiren birim 8087’deki ile aynı olduğu için bütün komutlar aynı sayıda saat çevrimi içerisinde işlenir. Ama 80286/80287 sisteminde I/O işlemleri çok fazla olduğu için aynı hızda çalışan bir 8086/8087 sisteminde daha yavaş çalışabilir. Bir 8086-8087 ilişkisini tarafların eşit haklara sahip olduğu bir ilişki olarak görebiliriz. Buna karşılık, bir 80286-80287 ilişkisi daha çok efendi-köle ilişkisini andırır. Bu eşgüdümlülüğü daha da kolaylaştırıyor çünkü CPU’nun bütün veri akışı mikroişlemci üzerinden geçiyor. Pek çok CPU komutunu CPU’ya iletmeden önce mikroişlemci otomatik olarak CPU’nun işlem yapıp yapmadığını denetler. Bu yüzden derleyici ya da çeviricilerin CPU komutlarından önce otomatik WAIT komutu üretmesine gerek yoktur. Ancak üretilmişse de bir zararı olmaz.

Intel 80386 Mikroişlemcisi İntel’in ilk 32-bit mikroişlemcisi 80386’dır. Bu mikroişlemci, diğer x86 işlemcileri gibi, 8086 ve 80286 programlarını hiçbir değişiklik olmadan çalıştırabilmektedir. Bu işlemcinin daha önceki 80286 mikroişlemcisine göre bir çok üstünlüğü bulunur. Bunlar: İşlemcinin kaydedicileri ve aritmetik birimleri 32-bit genişliğindedir. Ayrıca, komut kümesi 32-bit adresleri ve verileri desteklemek için genişletilmiştir. Mikroişlemciden ana belleğe giden, adres yolu ve veriyolu 32-bit’e genişletilmiştir. Bu sayede, komutlar, verileri iki kat hızında okuyabilmekte ve yazabilmektedir. 4 GB‘a kadar fiziksel belleği adresleyebilmektedir(80286 da 16 MB). Diğer yandan, programlara 246 byte (64 terabyte) kadar görüntü bellek sağlayabilmektedir (80286 da 230 byte, 1 GB ). Daha hızlı yürütme hızına sahiptir. Bir çok komutu yürütme zamanı azalmıştır.

80386-80387 İletişimi 80386-80387 sistemlerinde bulunan mikroişlemci CPU arabirimi 80286-80287 sistemlerindekine çok benzemektedir. CPU’ya programların yanlışlıkla yazma yapılmasını önlemek için I/O alanı F8h-FFh’den 800000F8h-800000FFh alanına kaydırılmıştır. Arabirim performansı iyileştirilmiş ve 32-bit kullanıma açılmıştır. Yeni haliyle iletişim ek yükü 16-20 saat çevrimine indirilmiştir.

Intel 80486 Mikroişlemcisi Bu mikroişlemci, diğer x86 işlemcileri gibi, 8086/8088, 80286 ve 80386 programlarını hiçbir değişiklik olamadan çalıştırabilmektedir. Bu işlemcinin daha önceki 80386 mikroişlemcisine göre farklılıkları özetle şunlardır: Tüm devre üzerinden FPU aritmetik yardımcı işlemcisi Tüm devre üzerinden 8 K Önbellek Bellek okuma ve yazmalarında, eşlik hata kontrolü için kullanılabilen, tüm devre üzerinde bulunan eşlik sinyalleri. Burst (patlama) olarak adlandırılan hızlı yol okuma/yazma çevrimleri Beş aşamalı komut iş-hattı. Önbellek birimi: 80486 mikroişlemci bir ön kontrolcü ve 8 K’lık hızlı erişimli statik RAM önbelleğini birleştirir. Ön kontrolcü tarafından kullanılan dizin yapısı dört veriyollu küme birleşmelidir.

Intel Pentium Mikroişlemcisi Pentium, Intel x86 ailesinin beşinci nesil işlemcisi olarak 1993 yılında piyasaya sürüldü. Pentium’un, 80486’ya göre birçok gelişmiş özelliği bulunur. Bunlardan bazıları Daha geniş veriyolu (64-bit), iki tane tamsayı yürütme birimi,daha hızlı yeni tasarlanmış bir aritmetik işlemci birimi (FPU), gelişmiş önbellek (CACHE) yapısı ve dallanma tahmini mantık birimidir. Pentium FPU birimi tekrar tasarlanarak, bazı işlemlerde 80486’dakine göre on kat daha hızlıdır. Pentium’un temel özellikleri aşağıda özetlenmiştir. 32-bit CPU , 64-bit veriyolu ,32-bit adres yolu(4 GB’lık adres alanı). Superscalar mimari:Aynı anda bir saatte , iki tane iş-hatlı tamsayı birimi iki komutu ve bir tane iş-hatlı FPU birimi de bir tane kayan nokta komutu yürütebilmektedir. Ayrı ayrı 8 KB kod ve 8 KB veri önbellekleri 4 MB sayfalama, TLB’de veri bulma oranı artırmaktadır. Dallanma tahmini donanım birimi. Çok işlemcili çalışma için komutlar ve ikinci seviye önbellek için destek. Dahili hata bulma özellikleri. Güç yönetim özellikleri: Sistem yönetim modu ve saat kontrol.

Intel Pentium Pro Mikroişlemcisi Pentium, Intel x86 ailesinin beşinci nesil işlemcisi olarak 1993 yılında piyasaya sürüldü. Pentium’un, 80486’ya göre birçok gelişmiş özelliği bulunur. Bunlardan bazıları Daha geniş veriyolu (64-bit), iki tane tamsayı yürütme birimi,daha hızlı yeni tasarlanmış bir aritmetik işlemci birimi (FPU), gelişmiş önbellek (CACHE) yapısı ve dallanma tahmini mantık birimidir. Pentium FPU birimi tekrar tasarlanarak, bazı işlemlerde 80486’dakine göre on kat daha hızlıdır. Pentium’un temel özellikleri aşağıda özetlenmiştir. 32-bit CPU , 64-bit veriyolu ,32-bit adres yolu(4 GB’lık adres alanı). Superscalar mimari:Aynı anda bir saatte , iki tane iş-hatlı tamsayı birimi iki komutu ve bir tane iş-hatlı FPU birimi de bir tane kayan nokta komutu yürütebilmektedir. Ayrı ayrı 8 KB kod ve 8 KB veri önbellekleri 4 MB sayfalama, TLB’de veri bulma oranı artırmaktadır. Dallanma tahmini donanım birimi. Çok işlemcili çalışma için komutlar ve ikinci seviye önbellek için destek. Dahili hata bulma özellikleri. Güç yönetim özellikleri: Sistem yönetim modu ve saat kontrol.

Intel Pentium MMX Mikroişlemcisi Sesli, görüntülü ve grafik özellikler içeren yüksek kaliteli multimedya uygulamaları çalıştırmak, çok hızlı ve karmaşık aritmetik işlemler gerektirir. Bu çeşit karmaşık işlemler normal olarak oldukça özel DSP tümleşik devreleriyle gerçekleştirilir. Bu özel işlemciler, 2D ve 3D grafikler, görüntü ve ses sıkıştırma, fax-modem, canlı resimli PC tabanlı telefon ve görüntü işleme gibi görevleri gerçekleştirmede kullanılır. Bir PC’ye DSP özelliği eklemenin üç yaklaşımı vardır: Bilgisayarın anakartında, CPU ile beraber bir DSP işlemcisinin ortak kullanılması. Bu en iyi ve ideal bir yaklaşımdır. Çünkü, şu an piyasada çok güçlü DSP tümleşik devreleri bulunmaktadır. Bunda ana problem, Pc tasarımcıları tarafından takip edilecek, endüstri tarafından kabul edilmiş bir standardın olmayışıdır. Böyle bir standardın olmayışı, hem donanım hem de yazılımda uyumsuzluklara neden olur. DSP fonksiyonlarını taklit etmek için x86 işlemcisinin ve x87’in beraber kullanılması. Bu yöntem yavaştır ve performansı genellikle kabul edilemez ölçülerdedir. Bazı DSP fonksiyonlarını x86 mikroişlemcisine konulması. Bu yöntem uyumluluk ve tek bir yaklaşım gerektirmesine rağmen, piyasayı Intel’in tekeline bırakmaktadır. Bu yaklaşımın performansı, birinci yaklaşım kadar olamamasına rağmen, ikincisinden çok daha iyidir.

Intel Pentium II Mikroişlemcisi Intel Pentium II işlemcisi, Pentium Pro ve MMX teknolojilerinin birleşimi ile üretildi. Pentium II daha önceki işlemcilerle uyumludur. İlk Pentium II işlemciler 233 ve 266 MHz frekanslarında çalıştı. Daha sonraları 300, 333, 400, ve 450 MHz hızlarında Pentium II’ler üretildi. Pentium II’nin temel özellikleri aşağıda belirtilmektedir: 32-Bit CPU, 64-bit veriyolu, 36-bit adres yolu (64 GB adres alanı). Yüksek hızda CPU frekansları ve düşük güç tüketimleri için Inteller 0,25 mikron teknolojisi ile üretilmiştir. 7,5 milyondan fazla transistör kullanılmıştır. MMX teknolojisi içerir. DIB mimarisi, tek yollu işlemcilere göre, bant genişliğini ve performansını artırmaktadır. 233 MHz’den 450 MHz’e kadar değişik hızlarda bulunmaktadır. 450, 400 ve 350 MHz frekansta çalışan ürünler, sistem yol hızını 66 MHz’den 100 MHz’e artırarak, sistem bant genişliğini ve performansını daha iyileştirmektedir.

Pentium II, Pentium Pro ile başlayan, dinamik yürütme teknolojisi olarak adlandırılan ve aşağıda özetlenen P6 mikro mimari donanım yapısına sahiptir. Çoklu dallanma tahmini: Dallanmalardaki program yürütme akışını tahmin ederek işlemcinin çalışmasını hızlandırır. Veri akışı analizi: Komutlar arasındaki veri bağımlılıklarını analiz ederek komutların optimize olmuş ve yeniden sıralanmış görev sırasını üretir. Tahmini yürütme: Bu optimize görev sırasına göre, tahmini komutları yürütür ve işlemcinin yürütme birimlerinin sürekli meşgul kalmasını sağlayarak genel perfomansı artırır. önbellek boyu 16’dan 32K’ya arttırıldı. İlk çıkan Pentium II 512 KB L2 önbelleğine sahip olmasına rağmen, daha sonraları farklı boylarda L2 önbellekli işlemciler üretildi.

Intel MMX teknolojisine sahip Pentium II yeni komutlar ve veri tipleri içerir. MMX teknolojisi, birçok multimedya ve haberleşme uygulamalarına kolay bir şekilde uygulanabilecek temel, genel amaçlı tamsayı komutlar sunar. Bu teknolojinin bazı temel özellikleri şunlardır: SIMD tekniği. 57 yeni komut. 8 tane 64-bit genişliğinde MMX teknolojisi kaydedicisi. 3 tane yeni veri tipi. Pentium II işlemcisi 32-bit adres yolu ile 64 GB fiziksel ve 64 TB görüntü bellek alanlarına sahiptir. Intel Pentium II işlemcisinde, L1

Intel piyasaya ucuz ve pahalı Pentium II tabanlı iki mikroişlemci, Celeron ve Xeon’u sürdü. Bu işlemciler temel olarak Pentium II mimarisine sahip olmasına karşın bazı farklılıkları bulunur. Örneğin, Celeron’da ikinci seviye önbellek bulunmaz. Bu, işlemcinin performansını düşürmektedir. Celeron 1000 doların altında düşük fiyatlı bilgisayarlar için üretilmiştir. Pentium II’deki önbellek işlemci hızının yarı hızında çalışmaktadır. Xeon’un Pentium II’den üstünlüğü, ikinci seviye ön belleğinin (L2 önbellek) işlemci hızında çalışmasıdır. Pentium II Slot-1 olarak adlandırılan bir ana kart bağlantısına sahiptir. Buna karşın Xeon Pentium ile slot uyumlu değildir. Xeon yüksek performanslı sunucu bilgisayarları için uygundur.

Intel Pentium III Mikroişlemcisi Pentium III mikroişlemcisi 1999 yılının başında Intel tarafında piyasaya sürülmüştür. Pentium III ile gelen önemli bir yenilik, “SIMD” olarak adlandırılan bir yapıdır. Bu mimari yapı ile, ileri görüntü işleme, 3D, ses, video ve ses tanıma gibi uygulamalarda kullanılabilecek 70 tane yeni komut eklenmiştir. Pentium III ayrıca, P6 mikromimarisini (dinamik yürütme, çoklu dallanma tahmini, veri akışı analizi ve tahmini yürütme) çok işlemli sistem yolu ve MMX teknolojisini içerir. Pentium III’ün temel özellikleri aşağıda özetlenmektedir: İlk ürünler 450 ve 500 MHz hızlarındadır. Bu işlemcilerin sistem yolu hızları ise 100 MHz ‘dir. Yüksek hız CPU frekansları ve düşük güç tüketimleri için Intel’in 0.25 mikron teknolojisi ile üretilmiştir. 9,5 milyondan fazla transistör kullanılmıştır. SIMD olarak adlandırılan bir yapı, 70 tane yeni komut ve MMX teknolojisi ile beraber ileri görüntü işleme, 3D, ses, video ve ses tanıma gibi uygulamalara önemli destek sağlar.

32 K (16K/16K) L1 önbellek yoğun olarak kullanılan veriye hızlı erişim sağlar. Pentium III ile ilk defa sunulan SIMD ekleri, 70 yeni komuttan oluşur ve tek komut çok veri (SIMD) kayan nokta ve SIMD tamsayı ve yedekleme kontrol komutlarıma sahiptir. SIMD eklerinden faydalanılacak teknolojilerinden bazıları ileri görüntü işleme, 3D, ses, video ve ses tanıma gibi uygulamalardır. Pentium III, sistem yolu bant genişliğini çok yüksek tutacak şekilde aynı anda bir çok işlemi destekler. İki işlemciye kadar şeffaf yani hiçbir ek bağlantı ve yük gerektirmeyen bir destek sağlar. Bu, düşük fiyatlı, iki yollu simetrik çoklu işlemi mümkün kılar ve çok görevli işletim sistemleri ve uygulamaları için önemli bir performans artırımı sağlar.

Intel Pentium IV Mikroişlemcisi Pentium IV Net Brust mimarisi kullanıyor. Net Brust “net’i hızlandıran, net’e ivme veren anlamına geliyor. Bugünün işlemcilerinde, yazılımların beklediği birçok şey var. Artık işlemcilerin üzerindeki yük özellikle bazı tip uygulamalarda oldukça fazla. Öte yandan diğer uygulamalarda da işlemci gücünden çok sistemin diğer donanımlarının performansları daha fazla önem kazanıyor. Intel'de Pentium IV'ü geliştirirken, daha çok yukarıda bahsedilen uygulama tiplerinden birincisi üzerine yoğunlaştığını söylüyor. Yani Pentium IV'ün amacı, 2000'li yıllarda mikro işlemcilerden yüksek hesaplama kapasitesi sunması bekleyen yazılımlarda yüksek performans sunmak. Daha hızlı veri yolunun ikinci bir avantajı da NetBurst mimarisinin dizayn hedefleri düşünülünce ortaya çıkıyor. Pentium IV'ün hedef uygulamalarının çoğu (DVD, MP3, Video işleme, Internet üzerinden video gönderimi...) yüksek miktarlarda veri transferi gerektirirler. Dolayısı ile gerek bellek gerekse sistem veriyollarının bu gibi uygulamaların emrine sunabileceği ekstra bant genişliği, oldukça fazla işe yarar. Intel'de hedeflerini göz önüne aldığı vakit 1.06GB/s'lik veriyolunun yetersiz olacağına ve yeni 3.2GB/s'lik veriyolunu kullanılmasının daha uygun olacağına karar vermiş.

AMD Tarafından Üretilen İşlemciler 2000’ li yıllara kadar mikroişlemci piyasasında Intel’ in çok büyük bir Pazar payına sahip olmasına karşılık Intel’ e rakip olan Motorola, IBM, v.b. firmalar ürettikleri mikroişlemciler ile çok küçük bir pazar payına sahiptiler. Cyrix, IDT, Haris, AMD v.b. firmalar ise intel uyumlu işlemciler üretmekteydiler. Yukarıda anlatılanlar 1999 yılı sonunda AMD firmasının Athlon işlemcisini üretmesine kadar devam etti. AMD nin Intel’ in ürettiği işlemciler ile yarış yapacak işlemciler üretmesi (Athlon) bugün de devam eden bir rekabetin doğmasına neden oldu. Bu sayede biz de daha düşük fiyatlara daha hızlı işlemcilerle donatılmış PC leri kullanma şansı elde ettik. Bu rekabet olmasaydı belki de şu an hale 750 Mhz hıza sahip işlemcilerkullanıyor olurduk.

AMD ATHLON AİLESİ AMD Athlon ailesinin ilk üyesi 1999 yılında piyasaya sürülen ‘K7’ kod isimli işlemcidir. Bu ailenin ilk üyeleri katmai-çekirdek yapısına sahip Pentium 3 işlemcileri ile benzer veya özelliklere sahiptiler. ‘Athlon işlemcisi’ bugüne kadar kullanılan en geniş birincil ön belleğe(128 KB) sahipti. Ve enbanced-3D MMX komut setlerine destek veriyordu. Kullanılan yeni komut seti, 22 adet yeni komut içeriyor, işlemcinin oyunlarda ki performansını iki kata çıkarıyordu. Ve matematiksel işlemleri aynı hızda çalışan Pentium işlemcilere göre 1,5 kat daha hızlı yapabiliyordu. Athlon’ da 128KB birinci önbellek(L1), yanı sıra 512KB ikincil önbellek(L2) bulunuyordu. 128 KB L1 belleğe sahip Athlon’ lar 750 Mhz’ e kadar 0,25 ve 0,18 mikron teknolojisi ile üretildiler. AMD firmasının ‘K7-Athlon’ işlemcisi, Pentium 3 ile karşılaştırıldı zaman bir çok üstün özelliğe sahiptir.- Her bir saat saykılında Pentium 3 de 5 işleme karşılık 9 işlem gerçekleştirme kabiliyeti,- İkiye karşılık 3 ‘integer pipeline’ ve 1 e karşılık 3 ‘floating point pipeline’ kapasitesi

- 32 KB a karşılık 128 KB L1 önbellek ve daha fazla sayıda kod çözücü, - Saat sinyalinin yükselen ve düşen kenarlarında veri transferi sağlayarak daha hızlı FSB özelliği, Yukarıda sayılan özellikler farklılıklar gösterse de Pentium 3 ve Athlon işlemcilerinin her birisi kendine özgü özelliklere sahiptir. Yüksek hızlarda L2 önbelleği nedeni ile ‘Coppermine-çekirdekli’ Pentium 3 işlemcisi öne çıkıyor

AMD Athlon Ailesi Duron Mikroişlemciler AMD firması, Celeron’ a karşılık olarak ‘Duron’ işlemcisini piyasaya sürdü. Duron işlemciler, AMD’ nin düşük fiyatla piyasaya girerek Intel’ in pazar payını artırmasına yardımcı olan Intel-Celeron işlemcilere AMD firmasının cevabı olarak düşünülebilir. Celeron dan daha iyi performansa sahip Duron işlemcilerde yapılan değişiklikler ile üretilen yeni Duron’ lara ‘Morgon’ ismi verildi. Bu işlemcinin en büyük özelliği, çekirdeğinin değiştirilerek ‘palomina’ çekirdek yapısının üretilmesi ve bu yeni yapının önemli bir performans artışı sağlıyor olmasıydı. Genel hatları ile Duron’ u özellikleri kırpılmış Thunderbird’ e benzetebiliriz.Daha düşük veri transfer hızına ve daha küçük veri ön belleğine sahipti.. ‘Spitfire-çekirdekli’ ve ‘Morgon-çekirdekli’ Duron olmak üzere, İki modeli bulunmaktaydı

64 Bit’le Neler Değişecek? Veriyolları, register’lar ve işlemci çekirdeği. Her şey değişecek. Ama tüm bunlarda çok daha önemlisi, 64 bit’le birlikte komut setlerinde de değişiklikler olacak. Bugün kullandığımız işlemciler, aslında programların içinde yer alan komutları çalıştırmıyorlar. Bu durumu açıklamak için biraz geriye gidelim ve neden böyle olduğunu anlatalım. Bundan 25 yıl önce Intel ilk işlemcisini tanıttığında, işlemci günümüzdeki bir hesap makinesinin gücüne bile sahip değildi. Ama bugün yapılan pek çok işlemin çok basit bir halini yapabiliyordu. Bu tür işlemlerin yapılabilmesi için Intel, yeni komutlar icat etmişti. 1986 yılına gelindiğinde, Intel’in 80286 işlemcisi (O zamanlar işlemciler sayılarla kodlanıyordu; Pentium, Athlon gibi isimlerle değil) 140 adet uzunlukları 8 ile 112 bit arasında değişen komut anlıyordu. Bu komutların uzunluğunun sabit olmaması ve tek seferde çok fazla görevi işlemciye yaptırmak istemesi nedeniyle CISC (Complex Instruction Set Computing–Karışık Komut Seti İle Hesaplama) adını aldılar. CISC tipi işlemciler, komutların ne kadar uzunlukta olduğunu bilemiyorlardı. Bir 16 bit uzunluğundaki komutu 100 bit uzunluğundaki bir komut takip edebiliyordu.

Örneğin Pentium4 ortalama olarak her CISC komutu için dört adet mikro-op üretiyor. İlk 64 bitlik mikroişlemciler,’IA-64’ veya ‘Itanium’adı ile 1999 yılında gündeme geldi.32 bitlik işlemcilerin ev kullanıcıları için yeterli görülmesi nedeni ile; HP ve Intel’in ortak çalışması olarak sunulan ‘Itanium’ , sunucu sistemler için geliştirildiği hedef ile sunucu pazarındaki Alpha, Sun Sparc, Motorola Power PC, ve bunun gibi işlemcilere rakip olarak piyasaya sürüldü. Sunucu sistemler için tasarlanması nedeni ile Intaniuım işlemcilerde X806 mimarisi ile uyumluluk ideali yerine, tamamen farklı bir işlemci tasarımını geliştirmek ve bunu standart olarak kabul ettirmek i deali taşınıyordu Itanium işlemcisini takiben, Itanıiun serisini ikinci nesil üyesi olan ‘McKinley’ daha yüksek bant genişliği, fonksyonellik ve daha hızlı L3 ön bellek vb. yeni özelliklerle piyasaya sürüldü. McKinley’ yapısına sahip işlemciler, RISC mimarisi kullanan IBM Power 4 ve Sun Ultrasparc 3 işlemcilerine rakip olarak kabul edilen ‘Modison’ işlemcisinin tanıtılması ileçok yaygın kullanılamadı. ‘McKinley’ işlemcisinden dahayüksek performansa sahip ‘Madison’ işlemcisi 0,13mm ve bakır teknolojileri kullanılarak üretiliyor ve 6 MB’lık L3 ön bellek içeriyor. ‘Intanium’ serisinin ilk iki neslinin çok fazla Pazar payı bulamamasının sebebi olarak tanıtımın yeni olması ve İntel’in amacının piyasanın 3. nesil ‘Itanium’ işlemcilere hazırlık yaparak en yüksek performansı 3. nesil ile piyasaya hazırlaması söyleniyor.

Eski ve Yeniyi Birleştirmek Intel’in amacı basitçe, eski eski 32 bit’lik ve 16 bit’lik komutlardan kurtulmak da olsa, AMD, 64 bit’e geçişi daha farklı ele alıyor. Intel’in Itanium’u da eski yazılımları üzerinde çalıştırabiliyor ama son derece düşük hızlarda... Itanium sadece büyük işlerde kullanılmak üzere yapılmış bir işlemci. Bu işlemciyi kullanacak bir sistemde sadece işlemcinin fiyatı binlerce doları buluyor. Bir Itanium server’ının fiyatı en az 8 bin dolar civarında. Ve masaüstüne koyabileceğiniz tek bir model bile yok. Intel Itanum ve yeni 64 bit’lik işlemcilerinin, masasüstüne inmesini şimdilik istemiyor.AMD ise, Athlon’dan sonra süreceği SledgeHammer kod isimli işlemci ile hem masaüstlerine hem de server’lara yönelebilecek. Sledgehammer piyasaya sürüldüğünde sadece 64 bit’te değil; 32 bit’lik işlemciler arasında da en hızlısı olacak. Üstelik Sledgehammer, yeni veriyolu mimarisi sayesinde, inanılmaz bir ölçeklenebilirliğe (scalability) sahip. Bu da AMD’nin çok daha agresif bir plana sahip olduğunu gösterir. Asıl problem 5 yıllık bir gelecek içerisinde hangi 64 bit’lik mimarinin kabul göreceği. Eğer Intel ya da AMD, 64 bit konusunda liderliği hangi firma ele alırsa, o takdirde geleceğin sahibi de o olacak.

Hammer Ailesinin Ayrıntılı İncelenmesi “Hammer” mimarisi, kolayca büyütülebilen sistemlerin kurulabildiği bir mimari. Aslında Kasım 1999 tarihine kadar Hammer ailesi için iki tasarım ekibi bulunuyordu. Bu ana kadar yapılan çalışmaların farklı iki ekip tarafından yapıldığını Amerikan Patent Dairesi (United States Patent and Trademark Office: sayesinde takip edebiliyorduk. Tasarım ekiplerinden birinin tasarım şefi Jim Keller’ın AMD’den ayrılmasıyla, bu ekiplerden birinin yürüttüğü çalışma durduruldu. Hayatta kalan ekip, işlemcinin geometrik büyüme yapabilmesini ve işlemcinin içinde iki çekirdeği yer almasını prensip olarak kabul etmişti. Hammer platformu bundan böyle sadece işlemcilerin içindeki çekirdeklere dayalı, ve inanılmaz. bir genişleme kabiliyetine sahip bir tasarıma sahip olacaktı Hammer değişken uzunlukta bir pipeline’a sahip. Eğer bir komutun işlenme süreci erken biterse, komut pipeline’dan erken çıkabilir. Oysa eski Athlon mimarisinde komutlar tüm safhalardan geçmek zorundalar.

Hammer ailesinde pipeline’lar Athlon’lara göre daha derindir Hammer ailesinde pipeline’lar Athlon’lara göre daha derindir. Bunun iki nedeni var. Öncelikle, komutların dizimi ve farkı çekirdeklerde işlenmiş ama aynı işlemin sonuçlarıyla ilgilenen komutların düzenlenmesinin yapılması ve de hızı daha rahat arttırabilmektir. Eğer bir pipeline’daki safhaların sayısını arttırırsanız o pipeline’ın daha hızlı çalışmasını sağlayabilirsiniz. Zira bazen bir komutun değerlendirilmesi ve işleminin bitmesi gerektiğinde, sıradaki diğer komutlar onu bekler. Bu durumu engellemek için sıkça sorun olan safhayı iki ya da daha fazla safhaya bölersiniz. Bu sayede komutların işlemleri, pipeline’ların bir safhasında takılıp kalmayacağından problem olmadan ilerlemeye devam eder. Sonuçta ilk çıkacak olan Clawhammer kod isimli işlemci paralelliği çok sayıda pipeline’ı yan yana kullanarak sağlamaktadır. İşlemcinin ana hatları belirlenmiş durumda. AMD uzun zamandan beri işlemci üzerinde nasıl programlama yapacağınızı anlatan teknik dokümanlar sunuyor. Bir de yeni işlemcinin bir simülasyonunu yapan program mevcut. İşlemci yan tarafta gözüken ilemci modelindeki gibi aslında iki bağımsız çekirdek mantığıyla çalışıyor.

DİĞER X86 ÜRETİCİLERİ 1978 ve 1979 yıllarında üretilen ilk 8086 ve 8088 mikroişlemcilerinden günümüze, x86 üretim hattı büyük değişiklikler geçirdi ve tarihteki en başarılı mikroişlemci ailesi oldu. Bunun önemli bir nedeni IBM PC ve PC uyumlu bilgisayarların başarısından kaynaklanmaktadır. IBM firması üreteceği ilk PC‘de 8088 mikroişlemcisini kullanmadaki tarihi kararını verirken, Intel doğru zamanda doğru yerde bulunuyordu. Günümüzde x86 pazarı büyük bir endüstri olmuş ve her yıl milyonlarca işlemci satılır hale gelmiştir. Intel yeni işlemcisini geliştirirken, diğer firmalar boş durmayıp Intel‘in genişleyip pazara hakim olmasını seyretmedi. AMD ilk firma içi x86 tasarımı olan K5 işlemcisini piyasaya sundu. Bununla beraber K5 geç bir üründü ve çok yavaştı. Bu başarısız ürünü telafi etmek için AMD Nexgen firmasını satın aldı. Nexgen x86 uyumlu Nx586 adındaki işlemciyi üretti.

Bundan hemen sonra Nexgen Nx686’yı, yeni nesil işlemci çekirdeğinin tasarımını gerçekleştirdi. AMD Nx686 çekirdeğini kullandı ve başarılı olan K6 mikroişlemcisini üretti. AMD daha sonra bu işlemciye MMX ve diğer gelişmeleri eklemeye devam etti. AMD firması K6II ve K6III ürünleri ile Intel‘in Pentium II ve Pentium III pazarından bir pay almaktadır. AMD ‘nin son ürünlerinden olan 450 MHz K6III işlemcisinin 500 MHz’lik Intel Pentium III işlemcisinden daha yüksek performans sağladığı söylenmektedir. Yukarıda bahsedilen süre içinde Cyrix 6x86‘yı pazara sundu. 6x86 Pentium ile uç uyumluydu. Bu tümleşik devreye daha sonra MMX komutları eklendi. Cyrix pazardan daha büyük pay almak için bu ürünü geliştirmiştir. Pentium döneminde yeni bir Intel rakibi daha ortaya çıktı. Centaur Technologies adındaki firma, hızlı, ucuz ve düşük güç tüketimi olan Pentium uyumlu bir tümleşik devre üretti. Bu firma daha düşük ve daha ucuz bir pazarı hedeflemektedir.

SONUÇ VE DEĞERLENDİRME Bir mikroişlemciyi anlatmanın en iyi yolu, işlemcinin veriyolu ve adres yolu genişliğini söylemektir. Veriyolu; sinyalleri taşımak için tasarlanmış bağlantılar dizisidir. Mikroişlemcinin yolu denildiğinde ilk akla gelen, veri göndermek ve almak için kullanılan tel kümesidir. Birim zamanda ne kadar çok sinyal gönderilebilirse, o kadar çok veri transfer edilebilir ve veriyolu o kadar hızlı olur. 8086 da 16-bit olan veriyolu Pentium işlemcisiyle x86 ailesinin veriyolu uzunluğu 64-bite çıkarılmıştır. Intel, Pentium ile RISC mimarisi tasarım kavramlarından olan Superscalar mimariyi kullanmaya başladı. Pentium da aynı anda bir saatte, iki tane iş-hatlı tam sayı birimi iki komutu ve bir tane iş-hatlı FPU birimi de bir tane FPU komutu yürütebilmektedir.Bu işlemcide ayrıca yürütme performansının önemli olarak etkileyen tümleşik devre üzerinde birinci seviye (L1) ayrı 8 KB kod ve 8 KB veri önbelleği bulunur.Pentium IV, Intel’in 1995’ten beri ilk tamamen yenilenmiş x86 mikroişlemcisidir. Intel 1995’ten beri MMX, SSE, çip üzeri L2 kaşe bellek ve daha hızlı sistem veriyolları gibi pek çok gelişmeyi işlemcilerine ekledi. Fakat Pentium IV, gelecekteki pek çok çip’in temelini oluşturan gerçek bir yeni nesil tasarımdır. Pentium IV’ün sistem veriyolları 400 MHz’de çalışabilir. Bu durumda Pentium IV en hızlı Pentium III’ten yüzde 33 daha hızlı çekirdek frekansına ve 2 kat daha hızlı bir veriyoluna sahiptir.