İşlemci (CPU) Nedir? Ne İşe Yarar?
Basit oyun konsollarından büyük iş sistemlerine kadar her bilgi işlem cihazı, merkezi işlem birimi (CPU) adı verilen temel bir bileşene sahiptir. CPU hesaplamalar yapar, mantıksal karşılaştırmalar yapar ve verileri saniyede milyarlarca kez hareket ettirir. Tüm bilgisayarı çalıştıran bir ana zamanlama sinyali tarafından tetiklenen basit talimatları teker teker uygulayarak çalışır.
İşlemci Nedir?
İşlemciler hesaplamalar yapar ve bilgisayar bileşenleri arasındaki veri akışını yönetir. Bilgisayar programlarından gelen talimatları bellekten alarak, kodlarını çözerek ve ardından gerekli işlemleri gerçekleştirerek yürütür. İşlemciler temel aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirir ve bilgisayar içindeki veri akışını yönetir. Bir işlemcinin hızı ve verimliliği, bir bilgisayar sisteminin genel performansını belirlemede kritik faktörlerdir.
CPU vs işlemci arasındaki fark nedir?
"CPU" ve "işlemci" terimleri genellikle birbirlerinin yerine kullanılır, ancak aslında aynı şeyin farklı yönlerine atıfta bulunurlar.
CPU, Merkezi İşlem Birimi anlamına gelir ve işlemcinin bir alt kümesidir. CPU özellikle talimatların yürütülmesinden sorumlu birimi ifade eder.
İşlemci aslında ön bellek ve kontrol birimleri gibi diğer bileşenleri de içeren fiziksel çipin tamamıdır.
İşlemcilerin Tarihçesi
İşlemciler bugün kullanılanlara kadar uzun bir yol kat etti. İşlemcilerin temelini oluşturan silikonun 1823 yılında keşfedilmesiyle başlayan süreçte, ilk elektriksel mantık devrelerinin patenti 1903 yılında Nikola Tesla tarafından alındı. 1947 yılına gelindiğinde, Bell Labs ilk transistörü icat etti. 1958'de ilk çalışan entegre devre geliştirildi ve sadece iki yıl içinde IBM ilk otomatik seri üretim tesisini geliştirdi. Entegre devrelerle ilgili Moore Yasası 1965'te gözlemlendi ve 1969'da Advanced Micro Devices (AMD) kuruldu.
Bundan sonraki arayış, işlemcileri daha hızlı ve daha ucuz hale getirmek oldu. Atari, Nintendo, Apple II ve Commodore gibi video oyun konsolları 1975 yılında MOS Technology 6502 işlemcisini kullanmaya başladı. İşlemciler 1970'lerden günümüze kadar gelişmeye devam etti ve Intel ile AMD bu gelişime öncülük etti. Intel, 1971 yılında dünyanın ilk mikroişlemcisi olan Intel 4004'ü tanıttı. Motorola ilk işlemcisini 1974 yılında tanıttı, aynı yıl Intel de bilgisayar endüstrisi standardı haline gelen 8080 adlı geliştirilmiş bir mikroişlemci çipini piyasaya sürdü.
CPU Nasıl Çalışır?
Bilgisayarlar için modern işlemciler milyarlarca transistörden, elektrik sinyallerinden tek tek işlemler gerçekleştiren ve dijital dünyaya ikili "0" ve "1" biçiminde dönüştürülen küçük bileşenlerden üretilmiştir. Her şey nano ölçekte üretildiğinden, fiziksel parçaların her birini çıplak gözle gözlemlemek imkansızdır.
Bu transistörlerin daha büyük birimler halinde düzenlenmesi, karmaşık işlemlerin saniyenin çok küçük bir bölümünde gerçekleştirilmesini sağlar. Bu nedenle işlemci, bir uygulamayı açmak, YouTube'da bir video oynatmak veya Fortnite oyununu çalıştırmak için (GPU, ekran kartı yardımıyla yapılan bir şey) alınan her komutu çevirmek ve bir yanıt oluşturmaktan sorumlu birimdir.
İşlemcinin içinde, kayıtlara (son derece hızlı ve pahalı bir bellek türü) ve kendine ait diğer bellek seviyelerine ek olarak birkaç özel birim vardır.
Basitleştirilmiş bir şekilde, işlemci bir uygulamadan veya işletim sisteminden bir talimat alır, bir hesaplama yapar ve bir yanıt verir. Süreç üç aşamaya ayrılır, bunlar:
- Arama
- Kod Çözme
- Yürütme
Bu işlemler, diğerlerinin yanı sıra matematiksel, karşılaştırmalı olabilen önceden tanımlanmış bir dizi talimattan gerçekleştirilir.
CPU Mimarisi Nedir?
Tıpkı bir bina mimarının bir binanın düzenini ve yapısını tasarlaması gibi, bir CPU mimarı da bir CPU'nun iç bileşenlerinin bir araya gelerek tüm CPU'yu nasıl oluşturacağını tasarlar.
Farklı nesil Intel ve AMD CPU'ları genellikle aynı mimarileri paylaşır. Örneğin, Intel'in mevcut 12 nesil CPU'larının tümü 'Alder Lake' mimarisine ve AMD'nin mevcut 5000 serisi CPU'larının tümü Zen 3 mimarisine dayanmaktadır.
Bunun anlamı, örneğin farklı 5000 serisi CPU'ların farklı çekirdek sayılarına ve saat hızlarına sahip olabileceği, ancak bu çiplerin mantıksal olarak tasarlanma şeklinin aynı olduğudur.
Büyük ölçüde basitleştirirsek, CPU'lar çoğunlukla aritmetik mantık birimleri (ALU'lar), kontrol birimleri (CU), kayıtlar ve önbelleklerden oluşur.
ALU mantıksal ve matematiksel işlemler gerçekleştiren devrelerden oluşur, CU talimatları alır ve çözer ve ALU'ya ne yapması gerektiğini söyler, kayıtlar CPU'nun işlem verilerini depolaması için süper hızlı kısa süreli bellek görevi görür ve önbellekler CPU'nun tekrar tekrar kullanması gerekebilecek veriler için biraz daha yavaş bellek depolarıdır.
Modern CPU'lar bundan çok daha karmaşıktır, ancak hepsinde en azından bu dört şey bir şekilde bulunur.
Mimarideki bir değişiklik, bu parçaların nasıl tasarlandığını ve CPU'yu oluşturmak için nasıl bir araya geldiklerini değiştirebilir.
Anakart Nedir?
Bir bilgisayarın anakartı, tüm işletim parçalarını (CPU ve sabit disk gibi) birbirine bağlayan ve birbirleriyle iletişim kurmalarını sağlayan temel devre parçasıdır. Anakart, bilgisayarın tüm giriş ve çıkışlarının bağlandığı ve görevlerini koordine ettiği parçasıdır. Bir anakart arızalanırsa, bilgisayar çalışamaz.
Bir anakart aşağıdakiler gibi farklı parçalardan oluşur:
- Sabit sürücüler (HDD veya SSD)
- İşlemciler (CPU)
- Bellek çubukları (RAM)
- Optik sürücüler (DVD, CD-ROM, vb.)
- Ekran kartları ve ses kartları
Bir İşlemci Ne İşe Yarar?
Bir işlemcinin birincil işlevi, yazılım programlarından kendisine gönderilen talimatları (genellikle ikili kodda) yürütmektir. Bu talimatlar, temel aritmetikten karmaşık veri manipülasyonuna kadar her türlü görevi içerir. Başka bir deyişle, her şeyin olması gerektiği gibi çalışmasını sağlar.
İşlemci bir talimatı bellekten alır, görevi anlamak için kodunu çözer, hesaplamaları yapar ve ardından sonucu belleğe geri koyar. Bu yıldırım hızındaki işlem saniyede milyarlarca kez gerçekleşir ve bilgisayarınızın görevleri inanılmaz bir hızla yerine getirmesini sağlar.
Bir CPU'nun Bakımını Nasıl Yaparsınız?
CPU'nuzu korumak ve gereksiz aşınma ve yıpranmayı önlemek için aşırı ısınmayı sınırlamak için elinizden geleni yapmanız gerekir. Yeterli güç veya havalandırma olmadığında, CPU'lar kötü performans gösterir. Bu nedenle, arka planda çalışan programlara dikkat etmeli, iyi havalandırma sağlamalı ve bilgisayarınızı temiz tutmalısınız.
Bir bilgisayar virüsü göze batmadan çalışarak CPU'nuzu zorlayabilir. En iyi siber güvenlik uygulamaları, ortamınızı korumanıza ve CPU'nuz fiziksel hasar görmeden önce olası olayları tespit etmenize yardımcı olabilir.
En yüksek performans için havalandırmanın da iyi olduğundan emin olmanız gerekir. CPU ve fanı üzerinde toz birikerek ısının dağılmasını engelleyebilir. Bilgisayarı parçalarına ayırmak ve tozu temizlemek performansı artırabilir.
CPU'yu temizlemek için aşağıdaki adımları izleyebilirsiniz:
- Makineyi kapatın ve fişini çekin.
- Bilgisayarı açın.
- Anakarta basınçlı hava püskürtün.
- Kalıntıları nazikçe temizlemek için alkollü mendil kullanın.
En iyi sonucu almak için bu işlemi birkaç ayda bir tekrarlamanız gerekebilir.
İşlemciler İş Yerlerinde Nasıl Kullanılır?
İşlemciler bilgileri sıralar, giriş komutlarını yürütür ve bir bilgisayarın verimliliğini ve hızını etkiler. Bu, yazılım mühendisleri için önemlidir çünkü ne kadar hızlı çalışabileceklerini etkiler ve yazılımdaki sorunları giderme ve hata ayıklama yeteneği sunar. İşlem gücü ne kadar hızlı olursa, bir yazılım mühendisi kodlarını o kadar hızlı işleyebilir.
Yazılım mühendislerinin makine kodunu kullanırken rahat olmaları gerekir. CPU yalnızca ikili kodu anladığından, komutların depolanmış bir talimat seti kullanılarak yazılım içinde basit ikili kod dizilerine çevrilmesi gerekir. Her bir ikili kod komut döngüsünden geçer: getirme, kod çözme ve yürütme.
Peki tüm yazılım mühendislerinin bir işlemcinin tüm ayrıntılarını anlaması gerekir mi?
Şart değildir.
Ancak en iyi ve en kıdemli mühendisler kodlarını optimize etmek için sürekli daha derine inerler ve işlemcileri anlamak bu sürecin bir parçasıdır.