Bilgisayar Mimarisi Bilgisayar Mimarisi

Bilgisayar Mimarisi
Bilgisayar mimarisi hem yazılımcılar hem de donanımcılar için çok önemli bir konudur İyi bir donanım tasarımı yapabilmek, büyük sistemler için kaliteli yazılımlar geliştirebilmek, insanların kullanabileceği yazılımlar üretmek, daha hızlı ve daha iyi çalışan yazılımlar yaratabilmek ve işlemci hızı, yapısı, bellek kapasitesi gibi seçenekleri değerlendirip bunlar için uygun bilgisayar sistemlerini seçebilmek açısından bilgisayar mimarisi konusu oldukça önemlidir Bilgisayar mimarisi, en küçüğe ve en performanslıya ulaşmayı hedeflerken aynı zamanda en uygun maliyeti de göz önünde bulundurur Bilgisayar mimarisi çoğunlukla bilgisayar organizasyonunun tanımı ile karıştırılır Her ikisi de bilgisayar sistemini tarif etmek için kullanılan temel esaslardır Bilgisayar mimarisi, bir programın mantıksal çalışmasına doğrudan etki eden bir özelliktir Komut kümesi, değişik şekillerdeki veri tiplerini temsil etmek için kullanılan bit sayısı, bellek adresleme teknikleri ve giriş-çıkış mekanizmasının dahil olduğu bilgisayar tasarımı bilgisayar mimarisine girmektedir Bilgisayar organizasyonu daha çok yazılımla donanım arasındaki bağdaştırmayla ilgilidir Çevre elemanları, kullanılan bellek teknolojisi gibi kullanıcıya ayrıntılarıyla açıkça görünen özellikler ise bilgisayar organizasyonuna aittir Yani bilgisayar mimarisi tanımı daha düşük seviye teknoloji, organizasyon tanımı ise daha kullanıcıya yönelik üst düzey özellik taşımaktadır Mimari, buyruk kümesi mimarisi ve donanım sistemi mimarisi olmak üzere iki farklı yaklaşımla tanımlanmaktadır Buyruk kümesi mimarisi, bilgisayarın hesaplama karakteristiklerini belirleyen komut kümesinin mimarisi; donanım sistemi mimarisi ise, MİB(Merkezi İşlem Birimi), depolama ve giriş-çıkış sistemlerinin dahil olduğu alt sistem ve bunların bağlantı şeklidir Programcının bu elemanlara yön verecek programı yazması halinde nasıl bir kabul göreceği ise yine buyruk kümesi mimarisidir




Şekilonanım Sistemi Mimarisi


Buyruk kümesi mimarisi yazılım ile donanım arasındaki iletişimi sağlar Yazılımdaki komut ne kadar karmaşık olursa, donanım da o kadar karmaşık olur Bu yüzden komut kümesi ne çok karmaşık ne de çok yalın olmalıdır Buyruk kümesi mimarisinin yazılım ve donanımla ilişkisi aşağıdaki şekilde görülmektedir
Programcılar özel bilgisayar sistemleri için, özel donanıma göre kod yazmaktaydılar Bu yüzden bir makine için yazılan program diğer makinelerde çalışmamaktaydı ve her yeni makine için yeni kodlar yazılmak durumundaydı IBM firması bu sorunu çözmek için buyruk kümesi mimarisi(ISA) ve mikrokod motoru denilen bir yöntem geliştirdi
Programsal Yaklaşım
Sistem tasarımcıları performansı arttırmak için bazı program işlevlerini sık sık mikrokodlara(firmware) aktardılar Donanımı devreye sokacak buyruk kümesinin yer aldığı bu yere mikrokod motoru denilmektedir Mikrokod motoru, ROM bellek sayesinde işlemci içerisine yerleştirilmiştir ve programcının yazdığı kodları işlemcinin daha çabuk anlayıp çalıştırabileceği küçük mikrokodlara dönüştürür CISC tipi işlemcilerde mikrokodun temel işlevi, alt düzey komut kümesiyle, programcının çalıştığı üst düzey komutlar arasında soyutlamalar yaratmaktır İşlemci üreticileri, mimariyi meydana getiren elemanların işlevleri ve bu elemanların devreye nasıl sokulacağı konularında düşünerek sistem tasarımı yaparlar Elemanları devreye sokmak için program yazmak gereklidir ve donanım mimarisini programcıya aktarabilmek için kullanıcıya komut kümesini hazır olarak vermek en iyi yoldur Günümüz bilgisayarlarında hala mikroprogramlama esasına göre çalışan bilgisayarlar vardır Intel ve AMD gibi işlemci üreticileri ürünlerinde ISA x86 buyruk kümesinin tüm özelliklerini yeniliklerle beraber kullanmaktadırlar




Şekil:Bilgisayar mimarisinin basamaksal olarak görünümü




Donanımsal Yaklaşım Mikrokod kullanılarak ISA sisteminin yürütülmesi, komutlarını başlangıçta doğrudan çalıştıran sistemlere göre daha yavaştır Bu aksaklığı gidermek için komutların doğrudan donanım elemanları tarafından yorumlanarak sistemin denetlendiği bir mimari yaklaşımı üzerinde çalışılmıştır Komutların anlaşılır standartta bir boyuta getirilerek çalıştırıldığı RISC modeli sisteminde küçük ve hızlı komut kümesiyle donanım üzerinde hakimiyet mikrokoda göre daha kolaydır RICS tasarımcıları da ürünlerinde ISA kavramını değiştirmeden kullanmışlardır

Kaynak : Wikipedia