Bilgisayar Nedir ?

Bilgisayar Nedir ?


Bilgisayar, belirli komutlara göre veri işleyen ve depolayan bir makinedir

Bilgisayarlar çok farklı biçimlerde karşımıza çıkabilirler 20 yüzyılın ortalarındaki ilk bilgisayarlar büyük bir oda büyüklüğünde olup, günümüz bilgisayarlarından yüzlerce kat daha fazla enerji tüketiyorlardı 21 yüzyılın başına varıldığında ise bilgisayarlar bir kol saatine sığacak ve küçük bir pil ile çalışacak duruma geldiler Toplumumuz kişisel bilgisayarı ve onun taşınabilir eşdeğeri, dizüstü bilgisayarını, bilgi çağının simgeleri olarak tanıdılar ve bilgisayar kavramı ile özdeşleştirdiler

İstenilen programı kayıt edip istenilen zamanda çalıştırabilmeleri bilgisayarları çok yönlü kılıp hesap makinelerinden ayıran ana özellikleridir Church-Turing tezi bu çok yönlülüğün matematiksel ifadesidir, ve herhangi bir bilgisayarın bir diğer bilgisayarın görevlerini yerine getirebileceğinin altını çizer Dolayısıyla, karmaşıklıkları ne düzeyde olursa olsun, cep bilgisayarından süper bilgisayarlara kadar, bellek ve zaman kısıtı olmadığı takdirde hepsi aynı görevleri yerine getirebilirler



Bilgisayar tanımının esnekliği ve zaman içerisindeki değişim süreci dolayısıyla ilk bilgisayarı saptamak güçtür Geçmişte bilgisayar olarak bilinen birçok aygıt günümüz ölçütlerine göre bu tanımı hak etmemektedirler

Başlangıçta bilgisayar sözcüğü hesaplama sürecini kolaylaştıran nesnelere verilen bir ad konumundaydı Bu ilk dönemin bilgisayar örnekleri arasında sayı boncuğu (abaküs) ve AntiKitira Makinesi (MÖ 150-100) sayılabilir Yüzyıllar sonra, Ortaçağ sonundaki yeni bilimsel keşifler ışığında, Avrupalı mühendisler tarafından geliştirilen bir dizi makinesel hesaplama aygıtlarının ilki ise, Wilhelm Schickard'a (1623) aittir

Ancak, programlanabilir (veya kurulabilir) olmamaları nedeniyle bu aygıtların hiçbiri günümüz bilgisayar tanımına uymamaktadır 1801 yılında Joseph Marie Jacquard'ın dokuma tezgâhındaki işlemi otomatikleştirmek adına ürettiği delikli kartlar ise bilgisayarların gelişme sürecindeki, kısıtlı da olsa, ilk programlanabilme (kurulabilme) izlerinden sayılır Kullanıcının sağladığı bu kartlar sayesinde, dokuma tezgâhı kart üzerindeki delikler ile tarif edilen çizime işleyişini uyarlayabiliyordu


1837 yılında Charles Babbage, adını Analytical Engine (Çözümlemeli veya analitik makine) koyduğu, ilk tam programlanabilir makinesel bilgisayarı kavramsallaştırıp tasarladı Ancak parasal nedenler ve üzerindeki çalışmalarının sonlanamaması nedeniyle bu makineyi geliştirmedi

Delikli kartların ilk büyük ölçekli kullanımı ise Herman Hollerith tarafından, 1890 yılında muhasebe işlemlerinde kullanılmak üzere tasarlanan hesap makinesidir Hollerith'in o dönemde bağlı olduğu işletme ise sonraki yıllarda küresel bilgisayar devine dönüşecek IBM'dir 19 yüzyılın sonlarına varıldığında, gelecek yıllarda bilişim donanım ve kuramlarının gelişimine büyük katkıda bulunacak uygulayımlar (teknolojiler) ortaya çıkmaya başlamıştılar: delikli kartlar, Boole cebiri, boşluk tüpleri ve teletip aygıtları

20 yüzyılın ilk yarısında ise, birçok bilimsel gereksinim, gittikçe karmaşıklaşan örneksel (analog) bilgisayarlar ile giderildiler Ancak günümüz bilgisayarlarının yanılmazlık düzeyinden hâlâ uzaktılar

1930'lar ve 1940'lar boyunca bilgisayar uygulayımı gelişmeye devam etti, ve sayısal elektronik bilgisayar'ın ortaya çıkışı ancak elektronik devrelerinin buluşundan (1937) sonra gerçekleşebildi Bu dönemin önemli çalışmaları arasında aşağıdakiler sayılabilir:

* Konrad Zuse'nin "Z makineleri" Z3 (1941) ikili sayı tabanına dayalı işleyip, gerçel sayılar ile işlem yapabilen ilk makinedir 1998 yılında Z3'ün Turing uyumlu olduğu kanıtlanmış ve böylece ilk bilgisayar unvanını edinmiştir
* Atanasoff-Berry Bilgisayarı (1941) boşluk tüplerine dayalı olup, ikili sayı tabanının yanı sıra, sığaç tabanlı bellek donanımına sahipti
* İngiliz yapımı Colossus Bilgisayarı (1944), kısıtlı programlanabiliriğine (kurulabilirliğine) karşın, binlerce tüp kullanımının yeterince güvenilir bir sonuç verebileceğini göstermiştir 2 Dünya Savaşı'nda Alman silahlı kuvvetlerinin gizli iletişimlerini çözümlemek için kullanılmıştır
* Harvard Mark I (1944), kısıtlı kurulabilirliğe sahip bir bilgisayar
* ABD Ordusu tarafından geliştirilen ENIAC (1946), onluk sayı tabanına dayalı olup ilk genel kullanım amaçlı eletronik bilgisayar unvanına sahiptir

ENIAC'ın olumsuz yanlarını saptayan geliştiricileri, daha esnek ve zarif bir çözüm üzerinde çalışıp, artık saklı program mimarisi veya daha çok von Neumann mimarisi olarak tanınan tasarımı önerdiler Bu tasarımdan ilk olarak John von Neumann (1945) yılında gerçekleştirdiği bir yayında söz etmesinden sonra, bu mimariye dayalı olarak geliştirilen bilgisayarlardan ilki İngiltere'de tamamlandı (SSEM) Aynı mimariye bir yıl sonra kavuşan ENIAC'a ise EDVAC adı verildi

Günümüz bilgisayarlarının neredeyse tamamının bu mimariye uyumlu duruma gelmesi ile bilgisayar sözcüğünün tanımı olarak da kullanılmaktadır Dolayısı ile bu tanıma göre geçmişteki aygıtlar bilgisayar olarak sayılmasalar da, tarihsel bağlamda yine de o biçimde anılmaktadırlar Her ne kadar 1940'lardan bu yana bilgisayar uygulayımı köklü değişiklikler geçirmiş olsa da, çoğunluğu von Neumann mimarisine sadık kalmıştır

Boşluk tüpüne dayalı bilgisayarlar 1950'ler boyunca kullanımda kaldıktan sonra, 1960'larda daha hızlı ve ucuz olan geçirgeç (transistör) tabanlı bilgisayarlar yaygınlık kazandı Bu etkenlerin sonucunda bilgisayarların daha önce görülmemiş bir düzeyde toplu üretimine geçirildi 1970'lere varıldığında tümleşik devre uygulayımı ve Intel 4004 gibi mikroişlemcilerin geliştirilmesi sayesinde bir kez daha büyük bir başarım ve güvenilirlik artışının yanı sıra, maliyet düşüşü de yaşandı 1980'lerde artık bilgisayarlar, çamaşır makinesi gibi günlük hayat kullanımındaki birçok makinesel aygıtın denetleyici donanımlarındaki yerlerini almaya başlamışlardı Yine aynı dönemde, kişisel bilgisayarlar yaygınlık kazanıyorlardı Son olarak 1990'lardaki Internet'in gelişimi ile de bilgisayarlar artık televizyon ve telefon gibi alışılmış birer aygıt hâline gelmişlerdir


Yapı

von Neumann mimarisine göre bilgisayarlar başlıca dört bileşenden oluşurlar: aritmetik mantık birimi (AMB), denetim birimi (DB), bellek ve giriş/çıkış (G/Ç) Bu dört kesim kendi aralarında taşıt (veya yollar) ile bağlıdırlar Aritmetik mantık birimi ile denetim biriminin yanı sıra yazmaçlar, işlemciyi (ayrıca Ana işlem birimi ve Merkezi işlem birimi) oluştururlar

Aritmetik mantık birimi (AMB)

Aritmetik mantık birimi işlemci içerisinde iki tür işlemi yerine getirmek ile yükümlüdür, sayısal ve mantıksal işlemler Herhangi bir AMB tarafından desteklenen sayısal işlemlerin sayısı ve türü işlemciye göre farklılık gösterir Bazıları sadece toplama ve çıkarma ile sınırlıyken, diğerleri trigonometrik işlevler bile destekleyebilirler Ancak en karmaşık görevler bile basit adımlara indirgenebildiğinden en basit işleçleri bile destekleyen bir AMB bunları hesaplamayı başarabilir

Sayısal işlemler dışında AMB, mantıksal işleçler de kullanabilir Boole cebiri'nin temel işlevleri (VE, VEYA, ÖZEL VEYA, DEĞİL) sayesinde karmaşık mantıksal önermeleri hesaplayabilir Yeni nesil AMB'ler ise doğrudan yöney ve dizeyler üzerinde işlem yapmayı desteklemektedirler

Denetim birimi (DB)

Denetim birimi (veya denetçi), işlemci içerisindeki yer alan kesimlerin doğru çalışmaları için yönlendirilmeleri ile yükümlüdür Birincil görevi, çalıştırılan programın her komutunu çözmek ve işlemci içerisinde kullanılabilecek sinyallere çevirmektir Bunun dışında çalıştırılan programın hangi komutunda bulunulduğunu da tutan program sayacının içerir Son dönem bilgisayarların denetim birimleri, söz konusu programın komut sırasını değiştirip hızlandırabilen yapılara sahiptirler

Bellek

Bir bilgisayarın belleği, sayılar içeren bir hücreler bütünü olarak düşünülebilir Her hücreye yazılabilir ve içeriği okunabilir Her hücrenin kendisine özel bir bulunağı (adresi) vardır Bir komut örneğin 34 sayılı hücrenin içeriğini 5689 sayılı hücre ile toplayıp 78 hücreye yerleştirmek olabilir İçerdikleri sayılar herhangi bir şey olabilir, sayı, komut, bulunak, harf, vb İçeriğinin doğasını ancak onu kullanan program belirler Günümüz bilgisayarlarının çoğunluğu veriyi kaydetmek için ikili sayıları kullanır ve her hücre 8 bit (yani bir bayt) içerebilir
Kişisel bilgisayar: (1) Ekran, (2) Ana kart (3) İşlemci (CPU) (4) Bellek (RAM) (5) Genişletme Kartları (PCI-X, AGP, vb) (6) Güç Kaynağı (7) Optik Disk Sürücü (DVD, CD, vb) (8) Sabit Disk (9) Klavye (10) Fare
Kişisel bilgisayar: (1) Ekran, (2) Ana kart (3) İşlemci (CPU) (4) Bellek (RAM) (5) Genişletme Kartları (PCI-X, AGP, vb) (6) Güç Kaynağı (7) Optik Disk Sürücü (DVD, CD, vb) (8) Sabit Disk (9) Klavye (10) Fare

Dolayısıyla bir bayt 255 farklı sayıyı ifade edebilir, bunlar ancak 0 dan 255'e veya -128 den +127'ye olabilirler Yan yana yerleşmiş birden fazla bayt kullanıldığında ise (genelde 2, 4 veya 8) çok daha büyük sayıların kaydedilmesi mümkün olur Çağımız bilgisayarlarının bellekleri milyarlarca bayt içermektedirler

Bilgisayarlarda üç adet bellek türü bulunur İşlemci içerisinde yer alan yazmaçlar, son derece hızlı ancak çok sınırlı sığaya sahiptirler İşlemcinin çok daha yavaş olan ana belleğe olan erişim gereksinimini gidermek için kullanılırlar Ana bellek ise Rastgele erişimli bellek (REB veya RAM, Random Access Memory) ve Salt okunur bellek (SOB veya ROM, Read Only Memory) olmak üzere ikiye ayrılır RAM'a istenildiği zaman yazılabilir ve içeriği ancak güç sürdüğü sürece korunur ROM ise sadece okunabilen ve önceden yerleştirilmiş bilgiler içerir Bu içeriği güçten bağımsız olarak korur Örneğin herhangi bir veri veya komut RAM'da bulunurken, bilgisayar donanımını düzenleyen BIOS ROM'da yer alır

Son bir bellek alt türü ise önbellektir (cache memory) İşlemci içerisinde yer alır ve yazmaçlardan büyük sığaya sahip olmanın yanı sıra ana bellekten de hızlıdır

G/Ç bir bilgisayarın dış dünyadan veri alışverişinde bulunmak için kullandığı araçtır Yaygın olarak kullanılan giriş birimleri arasında klavye ve fare, çıkış için ise ekran (veya görüntüleyici, monitör) ve yazıcı sayılabilir Sabit ve optik diskler ise her iki görevi de üstlenirler

Bilgisayar ağları

1970'lerde ABD'li mühendisler ordu içerisinde yürütülen bir tasarı çerçevesinde bilgisayarları birbirleri ile bağlayıp (ARPANET), günümüzde bilgisayar ağı olarak bilinen yapının temellerini attılar Zaman içerisinde bu bilgisayar ağı, ordu ve akademik birimler ile de sınırlı kalmayıp genişledi ve bugün milyonlarca bilgisayar içerden Bilgisunar (Internet veya Genel ağ) oluştu 1990'lara gelindiğinde ise, İsviçre'nin CERN araştırma merkezinde geliştirilen Küresel ağ (World Wide Web, WWW) adlı iletişim kuralları, e-posta gibi uygulamalar ve ethernet gibi ucuz donanımsal çözümler ile bilgisayar ağları yaygınlık kazandılar