Bu yazıda merkezi işlem biriminin ne olduğu, üç ana bileşeni, CPU’nun hızını etkileyen faktörler ve fetch-excute döngüsü hakkında bilgiler edineceğiz.
CPU’nun amacı nedir?
CPU’nun amacı verileri işlemek. CPU, hesaplama, sıralama ve arama gibi işlemlerin gerçekleştiği yerdir. E-postaları kontrol etmek, oyun oynamak ve ödev yapmak gibi bilgisayarlarımızda ne yapılırsa yapılsın, CPU kullandığımız verileri işlemiştir.
CPU, kontrol ünitesi, anında erişim deposu ve aritmetik ve mantık ünitesi olmak üzere üç ana bileşenden oluşur.
Kontrol Ünitesi
Kontrol ünitesi, sistem içindeki veri akışını kontrol eder.
Kontrol ünitesi, bilgisayara bağlı donanım arasındaki iletişimi kontrol eder ve izler. Veri girişini ve çıkışını kontrol eder, sinyallerin başarılı bir şekilde iletildiğini kontrol eder ve verilerin doğru zamanda doğru yere gitmesini sağlar.

Anında erişim deposu
Anında erişim deposu, CPU’nun şu anda kullanmakta olduğu tüm verileri ve programları tuttuğu yerdir. Bunu bir hesap makinesine yazılan sayılar gibi düşünebilirsiniz – bunlar, hesaplamaları işlerken hesap makinesinin içinde saklanır. Anında erişim deposu genellikle CPU’daki kayıtlar olarak adlandırılır.
Aritmetik ve mantıksal(lojik) birim
Aritmetik ve mantık birimi (ALU), CPU’nun aritmetik ve mantık işlemlerini gerçekleştirdiği yerdir. Bilgisayarınızın gerçekleştirdiği her görev burada tamamlanır. Bir kelime işlemciye yazmak bile dosyaya ikili rakamlar eklemeyi ve ardından karakterleri görebilmeniz için ekrandaki hangi piksellerin değişmesi gerektiğini hesaplamayı içerir. ALU’nun operasyonları iki kısma ayrılır:
- Hesaplamalarla ilgilenen aritmetik kısım, örneğin 1 + 2 = 3
- Herhangi bir mantıksal karşılaştırma ile ilgilenen mantık kısmı, örneğin 2>1
İşlemci hızı
Bir bilgisayarın hızı, kullandığı CPU’dan büyük ölçüde etkilenir. Bir CPU’nun talimatları ne kadar hızlı yerine getirebileceğini etkileyen üç ana faktör vardır:
- saat hızı
- çekirdek
- önbellek
- Saat hızı
CPU’lar aynı anda yalnızca bir talimat gerçekleştirebilir.
Aynı anda ödev yapmak, anlık mesajları okumak ve müzik dinlemek mümkün olduğu için CPU’lar aynı anda birçok talimatı gerçekleştirebilir gibi görünebilir. Ancak CPU, talimatları o kadar hızlı gerçekleştirebilir ki, eşzamanlıymış gibi görünebilir.
CPU’nun talimatları yerine getirebildiği hıza saat hızı denir. Bu bir saat tarafından kontrol edilir. Saatin her tıkında, CPU bir talimat alır ve yürütür. Saat hızı saniyedeki devir sayısıyla ölçülür ve saniyede bir devir 1 hertz olarak bilinir. Bu, 2 gigahertz (GHz) saat hızına sahip bir CPU’nun saniyede iki bin milyon (veya iki milyar) döngü gerçekleştirebileceği anlamına gelir.

Çekirdekler(Cores)
Bir CPU geleneksel olarak tek çekirdekli bir işlemciden oluşur. Çoğu modern CPU’nun iki, dört veya daha fazla çekirdeği vardır.
Çift çekirdekli işlemci olarak adlandırılan iki çekirdekli bir CPU, bir işlemcide iki işlemciye sahip olmak gibidir. Çift çekirdekli bir işlemci, tek çekirdekli bir işlemcinin yalnızca bir yönergeyi alıp yürütmesi için gereken süre içinde iki yönergeyi alıp yürütebilir. Dört çekirdekli bir işlemci dört çekirdeğe sahiptir ve aynı zaman diliminde daha da fazla talimat gerçekleştirebilir.

Dört çekirdekli işlemcileri kullanmanın en büyük dezavantajı, tasarımlarının ve yapımlarının daha pahalı olması ve ayrıca tek veya çift çekirdekli işlemcilerden daha fazla güç kullanmalarıdır. Diğer bir dezavantaj, hangi çekirdeğin onları çalıştıracağına karar vermek için talimatların bölünmesi ve sonuçların sonunda tekrar birleştirilmesi gerekmesidir, bu da işlemciyi biraz yavaşlatır.
Önbellek
Önbellek (“nakit” olarak telaffuz edilir), doğrudan işlemcinin üzerine yerleştirilmiş küçük bir bellek bloğudur. En sık kullanılan yönergeler ve veriler, elinizin altında olmaları için önbellekte saklanır. Önbellek ne kadar büyükse, yaygın olarak kullanılan yönergeler ve veriler işlemciye o kadar hızlı getirilebilir ve kullanılabilir.
Getirme-yürütme döngüsü
Bir bilgisayarın temel işlemine “getir-yürüt” döngüsü denir. CPU, bir dizi talimatı anlamak için tasarlanmıştır – talimat seti. Komutları ana bellekten alır ve yürütür. Bu, bilgisayarın başlatıldığı andan kapatıldığı ana kadar tekrar tekrar yapılır.
- CPU, talimatları birer birer ana bellekten kayıtlara getirir. Bir kayıt, program sayacıdır (pc). Bilgisayar, ana bellekten alınacak bir sonraki talimatın bellek adresini tutar.
- CPU talimatı çözer.
- CPU komutu yürütür.
- Başka talimat kalmayana kadar tekrarlayın.
Tek bir program kodu parçası birkaç talimat gerektirebilir. Şu Python (3.x) koduna bakın:
alan = uzunluk * genişlik
İlk olarak, bilgisayarın değişken uzunluk değerini anında erişim deposuna (kayıtlar) yüklemesi gerekir. Ardından, değişken genişliğin değerini yüklemesi gerekir. Daha sonra iki sayıyı birlikte çarpması ve son olarak sonucu değişken alanında saklaması gerekir.
1 Yorum