Bilgisayar Mimarisi Bilgisayar Organizasyonu Ve Mimarisi

Bilgisayar Organizasyonu ve Mimarisi
1937 yılında Howard-Aiken ilk otomatik hesap makinesi olan MARK-I 'i, 1943 yılında ise JPErkert ilk işlevsel bilgisayar olan ENIAC(Elektronic Numerical Integrator and Calculator)'ı yaptı 1971 yılında Intel firması; tüm bileşenleri kendi üzerinde olan 4 bitlik 4004 isimli mikroişlemciyi, 1972 yılında 8 bitlik 8008 işlemcisini, 1974 yılında ise 8080 işlemcisini üretti 8080 işlemcisi, Intel firmasının ilk genel amaçlı mikroişlemcisiydi Mikroişlemcilerin getirdiği en önemli avantaj programlanabilirlik özelliğiydi Çünkü bu sayede aynı işlemci üzerinden farklı işlemler yapılabiliyordu ( Örneğin: Bir gün matematiksel işlemlerin yapıldığı bir işlemci üzerinden, diğer gün alfabetik kelime işlemlerinin yapılabilmesi) 8080 ev bilgisayarlarında da kullanılan ilk işlemcidir 1979 yılında IBM PC, Intel'in 8088 işlemcisini kullanmaya başladı 8088 den sonra 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV serisi ile kullanıma devam edildi Günümüz mikroişlemcileri 8088 den çok hızlıdır Bugünkü bilgisayarların mimarisinin modeli ENIAC üzerinde çalışmış olan John Von Neumann tarafından geliştirilmiştir ve Von Neumann modelinde mantıksal olarak bilgisayar sistemi tam olarak tanımlanmıştır Bilgisayar sisteminin; bellek, veriyolu, giriş, çıkış ve merkezi işlem biriminden ibaret olduğu düşünülmüştür Von Neumann mimarisine sahip bilgisayarlarda gerçekleştirilen adımlar: program sayacının gösterdiği adresten komut getirilir, program sayacı 1 arttırılır, kontrol birimi getirilen kodun komutunu çözer ve tekrar ilk adıma dönülür




Şekil:Günümüz bilgisayarlarının görünüşü


Bilgisayar mimarisi tasarımı 2 yaklaşım üzerinde yoğunlaşmıştır Bunlardan birisi az önce bahsettiğimiz Von Neuman mimarisi, diğeri ise Harvard mimarisidir Harvard mimarili bilgisayar sistemlerinde veri ve buyruklar ayrı belleklerde tutulurlar Komutla beraber veri farklı iletişim yollarını kullanarak ilgili belleklerden alınıp işlemciye getirilebilir Getirilen komut işlenip gerekli verisi veri belleğinden alınırken sıradaki komut, komut belleğinden alınıp getirilebilir Bu da hızı arttıran bir etkendir
Günümüz bilgisayarlarında, ön bellek kullanılarak bellekle tek yoldan iletişim ve buyrukla verinin aynı bellekte bulunma sorunu çözülmüştür Önbelleğin kapasitesine göre anabellekten veriler ön belleğe alınır Komut ve veriler önbellek denetleyicisi tarafından ayrılır ve ilgili birimlere yerleştirilir Önbellek miktarı ne kadar fazla olursa o kadar iyi olur ancak önbelleklerin pahalı olması bir sorundur
Bilgisayarı oluşturan 5 ana bileşen vardır Bunlar:

Veriyolu
Denetim
Bellek
Giriş aygıtları
Çıkış aygıtları




Şekil:Bilgisayarın 5 ana bileşeni



Bilgisayar mimarisini ise 4 şekilde incelemek mümkündür: İşlemci ve komut seti mimarisi, bellek mimarisi, giriş-çıkış sistemi, veriyolu sistemi
Bilgisayarlar yazılım ve donanım olmak üzere iki kısımdan oluşurlar Yazılım bilgisayarı çalıştırmaya yarayan fiziksel olmayan kısımdır Donanım ise bilgisayarın fiziksel ve elektronik yapısını oluşturan ana ve çevre birimlerin tümüdür Monitör, kasa, klavye, fare bilgisayarın donanım elemanlarıdır
Anakart

İşlemci, RAM, ses kartı, ekran kartı gibi üzerine takılan aygıtlar ile DVD sürücü, hard disk gibi dahili aygıtları bir araya getirip, bunlar arasındaki haberleşmeyi kontrol eden bilgisayarın en önemli parçalarından biridir Bilgisayara hangi tür işlemciler takılabileceği, en fazla bellek kapasitesinin ne kadar olabileceği, hangi yeni donanım teknolojilerinin desteklenebileceği, anakart üzerindeki elektronik bileşenler sayesinde belirlenir
Yonga Takımı

Anakartın beynini oluşturur ve veri akışını denetler
Veriyolu
Bilgisayarın bir bileşeninden diğerine veri aktarmak için kullanılan devrelerdir Adres veriyolu ve standart veriyolu olmak üzere iki bölümden oluşurlar Adres veri yolu verilerin nereye gideceğini belirlerken, standart veriyolu bilgisayar yapılan işlemlerle ilgili veri aktarırken kullanılır
Önbellek
Dosyaların daha hızlı bulunması ve işlenmesi amacıyla kullanılır Bu yüzden bilgisayarda sık kullanılan bilgiler bu belleğe aktarılır, gerektiği zaman da buradan okunur
Mikroişlemciler(Merkezi İşlem Birimi=MİB)
Bilgisayarın kalbidir İşlemcinin görevi, buyrukların bellekten getirilmesi, çözülmesi ve çalıştırılması, sonuçların gözlenmesi, program işlenirken diğer donanım birimlerinden gelen kesme isteklerine cevap vermesi gibi işlemlerdir



Şekil:İşlemci Yapısı





İşlemcide Buyrukların Geçtiği Temel Aşamalar



Şekil:Yürütüm Döngüsü


Buyrukların yakalanması: Buyrukların programın saklandığı yerden alınması
Buyrukların çözülmesi: Gerekli işlemlerin ve buyruğun büyüklüğünün belirlenmesi
İşlenenlerin okunması: İşlem yapılacak verinin bulunması ve alınması
Yürütme: Sonucun ya da durumun hesaplanması
Sonucun saklanması: Sonuçların daha sonra yeniden kullanılmak üzere saklanması
Sonraki Buyruk: Bir sonraki buyruğun okunması için program sayacının değiştirilmesi

Bellek
ROM ve RAM olmak üzere 2 çeşit bellek vardır ROM üzerindeki bilgiler kalıcıdır, RAM üzerindeki bilgiler ise istenildiği zaman okunabilir ve yazılabilir Elektrik kesintilerinde RAM üzerindeki tüm bilgiler silinir RAM bellekler de SRAM ve DRAM olmak üzere 2 çeşittir SRAM çok pahalı ve hızlıdır, önbellek olarak kullanılırlar
Sabit Diskler
Ses Kartları
Herhangi bir uygulamadan gelen verileri işleyerek, insan kulağının duyabileceği bir frekanstaki sese dönüştüren bileşendir



Şekil:Ses Kartı

Modemler
Bilgisayarın ağ ile veya başka bir bilgisayar ile telefon hattı üzerinden iletişim kurmasını sağlayan aygıttır



Şekil:Modem

CD-ROM Sürücü
Veri taşımaya uygun, ucuz ve hızlı erişimli birimlerdir



Şekil:CD ROM

DVD-ROM Sürücü
DVD-ROM lar disk üzerinde daha fazla noktaya bilgi yazılabilmesinden dolayı CD-ROM lardan daha fazla bilgi bulundururlar



ŞekilVD ROM

Ekranlar(Monitörler)
Kullanıcının bilgisayar ile iletişim kurmasını sağlayan ekran



Şekil:CRT ve LCD Ekranlar

Klavyeler
Bilgisayarın en önemli giriş aygıtıdır



Şekil:Klavye

Fareler
Fare de klavyenin yanında önemli bir giriş aygıtıdır



Şekil:Fare


Bilgisayar donanımını daha yakından tanımak için aşağıdaki adresteki videoyu izleyebilirsiniz:






Donanım videosu



Şekil:Genel Bilgisayar Donanımı

Kaynak : Wikipedia