TEKNİK BİLİMLER MESLEK YÜKSEK OKULU
BİLGİSAYAR PROGRAMCILIĞI
İŞLEMCİLER
Tayfun ŞİRİN
 İşlemci Nedir?
 İşlemci Tarihi
 İşlemci Yapısı
 İşlemci Türleri
 İşlemci Soğutucuları
 İşlemci Üreticileri
 İşlemci, bilgisayarın birimlerinin çalışmasını ve bu birimler
arasındaki veri (data) akışını kontrol eden, veri işleme
(verileri değerlendirip yeni veriler üretme) görevlerini
yerine getiren elektronik aygıttır. İşlemciler, bilgisayarda
yönetici konumunda çalışır. İnsan beyninin tüm vücut
organlarını sinir sistemi vasıtasıyla yönetmesi gibi
işlemciler de kontrol sinyalleriyle sisteme bağlı tüm
birimlerin çalışmasını düzenler ve yönetir.
 İlk işlemciler belli işlemleri ve çoğu zamanda yalnızca tek bir işlemi
gerçekleştirmek için üretilmişlerdir. Ancak üretilen bu işlemcilerin hem
maliyeti çok yüksekti hem de yaptığı iş sınırlıydı. 1970’lerde
mikroişlemcilerin üretilmesiyle işlemci tasarımları ve kullanım alanları
oldukça değişti. İlk mikroişlemci 1971 yılında intel tarafından 4004 modeli
üretildi. Bunu takiben ilk geniş çaplı kullanım alanına sahip olan Intel
8080’nin üretilmesi (1974) ile merkez işlem birimini yürütme metodları
tamamiyle değişim gösterdi ve gelişen teknoloji ile birlikte küçük boyutlu
bilgisayarlar ve cep telefonlarının üretilmesi küçük bir işlemcinin
geliştirilmesini zorunlu kıldı. Bu sayede işlemcilerin kullanım alanları
genişledi ve hayatımızın vazgeçilmez bir parçası oldu.
 Mikroişlemcilerin yapısında milyonlarca transistör denilen yarı iletken
malzeme bulunmaktadır.Elektrik sinyalleri bu transistörlerden geçer ve
toplama, çarpma, çıkarma ve bölme gibi temel matematiksel işlemlere
dönüştürülür.Bu işlemleri yapan bölüme ALU(Arithmetic Logic Unit)
denir. Bunun dışında işlemcide veriyolları, çeşitli kontrol ve denetleme
bileşenleri bulunur.
 ALU (Aritmetik ve Mantıksal İşlem Birimi): Mikroişlemcinin birinci
derece önem taşıyan birimidir.Toplama, çıkarma, çarpma, bölme
komutlarını dönüştürür. Alu’nun ne kadar fonksiyonu varsa işlemci o kadar
değer kazanır.
 Komut Çözücü (Instruction Decoder): İşlemcinin yapması gereken
kodların icrası için gerekli işlemleri başlatır ve komutun çalıştırılması için
gerekli işlemleri belirler.
 Kaydediciler (Registers): Anabellekteki veriler işlenmek üzere merkezi
işlem birimine taşınır burada verilerin işlenmesi sırasında geçici olarak
kaydedicilerde bekletilirler.
 Veriyolu (Bus): İşlemcinin diğer donanım birimleri ile bağlantısını
sağlayan iletken elektriksel yollardır.
 Sistem belleğinden gelen veriler, çoğunlukla CPU’nun hızına yetişemez. Bu
problemi çözmek için CPU içinde yüksek hızlı hafızalar bulunur, buna ön
bellek denir. Ön bellek çalışmakta olan programa ait komutların, verilerin
geçici olarak saklandığı yüksek hızlı hafızalardır.
 L1 ön bellek (cache) : Önemli kodlar ve veriler bellekten buraya kopyalanır
ve işlemci bunlara daha hızlı ulaşabilir. Kodlar için olan Code cache ve veriler
için olan Data cache olmak üzere ikiye ayrılır. Kapasitesi 2 KB ile 256 KB
arasında değişir.
 L2 ön bellek (cache) : L1 belleklerine göre kapasiteleri 256 KB ile 2 MB
arasında değişir. Başlangıçta L2 önbellek anakart üzerinde işlemciye yakın bir
yerde yer almaktaydı. Daha sonra slot işlemciler ortaya çıkınca işlemci
çekirdeğinin üzerinde kartuş şeklindeki paketlerde yer aldı. Bununla
beraber çekirdeğin dışında ve işlemciyle aynı yapıda kullanılmaya
başlandı. Bu kısa geçiş döneminden sonraysa L2 önbellek işlemci
çekirdeklerine entegre edildi.
 İşlemcilerin farklı şekil, boyut ve harici özellikleri vardır. Bu
özelliklere işlemcinin paketi denir. İşlemcilerin gelişim
süreçlerinde, üreticiler işlemcileri anakarta bağlayan ayak
sayılarının artması, işlemci ısınmalarını engellemek amacıyla
yapılan değişiklikler, kimi parçalarda anakarta bağımlılığı
ortadan kaldırma gibi amaçlarla değişik paketlemeler
kullanmaktadır. Bunlardan bir tanesi olan slot tipi
paketleme(SEC=Single-Edge Cartridge)
 Sec paketi (slot işlemci) 1990’lı yılların başında piyasaya sürüldü.İntel
tarafından pentium pentium1 ve pentium 3serilerini üretti. Slot tipi
işlemciler artık üretilmemektedir.
 Pga paketi(pinli işlemci) Alt tarafında çeşitli sayıda pin bulunduran işlemci
paketlemesine PGA (pin grid array) adı verilir. Paketteki ayak sayısına göre
paketler isimlendirilir. Örneğin, 423 ayak Pentium 4 paketi ve 478 ayak
Pentium 4 paketi. Bu paket yapısındaki işlemcilerin takıldıkları soketler ise
soket 423 ve soket 478 olarak isimlendirilir.
 Farklı bir paketleme olan LGA paketinde, işlemci ayaklarının yerini
elektrik iletimini sağlayan iletim noktaları almıştır. Pin yerine iletim
noktalarının kullanımı, elektrik sinyallerinin iletim yolunu kısaltmış,
böylelikle sinyal iletim hızı artmıştır. Pinler, anakart üzerinde bulunur.
Takıldıkları anakarta bir mandal/kilit yardımı ile tutturulurlar. İşlemci
seçimi yapılırken anakarttaki sokete uygun işlemci seçilmelidir
 AMD, Cyrix, IDT, Intel, Motorola, Zilog, Mostek, NexGen gibi birçok firma işlemci
üretmektedir. İşlemci piyasasında birçok üretici olmasına rağmen günümüzde Intel ve AMD
bu sektörde lider olarak yol almaktadır.Diğer firmalar telefon beyaz eşyalar ve diğer cihazlara
işlemce üretmektedir.
 Intel, ABD merkezli, dünyanın en büyük yarı iletken üreticisidir. Şirket, 1968 yılında Gordon
E. Moore tarafından kurulmuştur. Adı Integrated Electronics'ten gelmektedir.
 AMD 1 Mayıs 1969'da Fairchild Semiconductor şirketinden ayrılan bir takım tarafından
kurulmuştur. Kurucusu ve ilk genel müdürüJerry Sanders'tir. 2005 itibariyle şirketin yönetim
kurulu başkanı Dr. Hector Ruiz'dir. 2006 yazında satın aldığı ATI, şirketin gücünü ve pazarını
da genişletmiştir.
 Bilgisayar çalıştıkça CPU gibi bilgisayar parçaları ısınır ve bu ısının belli
bir seviyeye düşürülmesi gerekir.
 Hava Soğutma
Stock fanların yani işlemci ile gelen fanların yaptığı soğutmadır. Fan işlemci
üzerinde bulunan ve genelde metal kanatlardan oluşmuş soğutucuya üflediği
havayla bu metal kanatları soğutur ve soğuyan metal kanatları da, işlemciye
doğrudan temas eden yüzey ile işlemciyi soğutur.
 Sıvı Soğutma
Soğutucu sıvı depoya veya tanka iletilir, buradan ise bir pompaya bağlanır. Depo
seviyesi sık sık denetlenmeye ihtiyaç duyar zira sıvı, sıcaklık
dolayısıyla buharlaşacaktır. Bu nedenle tüm cihazı altı ayda bir tamamen boşaltıp
temizlemek iyi bir fikir olacaktır.
Pompa, sıvıyı borulardan yüksek derecede iletkenliğe sahip metale doğru iter. Bu
metal genellikle bakır veya alüminyumdan yapılmıştır. Bloğun özenle işlenmiş olan
yüzü, CPU, GPU veya Northbridge denetim çipinin üzerine yerleştirilir. Bloğun bu
yüzü, bir takım dar kanallara sahiptir. Sıvı, bu kanallardan akarak ısıyı CPU
bloğundan alıp radyatöre taşır.
Sıvı, radyatörde daha da dar kanallardan geçirilir ve üzerine bir fan ile hava üflenen
kanallar yoluyla soğutulur. Su tekrar depoya iletilir ve baştan başlar.
 Nitrojen ve Azot Soğutma
Dünyaca ünlü hız aşırtma profesyoneli Vince Lucido "Kingpin", tasarladığı
Sıvı Azot (LN2) bloklarıyla da tanınıyor. Bir süredir çalışmalarını EVGA
çatısı altında sürdüren Kingpin, EVGA'nın çift işlemcili Classified SR-2
anakartı için hazırladığı özel blok çalışmasıyla hafızalarda yer edinecek gibi
görünüyor. İşlemciler, ekran kartları (4'lü SLI), bellek ve çipset için toplamda
9 ayrı Bakır bloğun kullanıldığı özel kurulum görenleri hayrete düşürüyor.
Her biri özel olarak tasarlanan bloklar ile rekor denemelerine ev sahipliği
yapacak olan bu özel platformun maliyeti ise binlerce doları buluyor.
 Amd FX X8 9590 4.7GHz Soket AM3+ 16Mb Cache İşlemci
 864,62
 Intel Core i7 5960X Extreme Edition 3.0GHz 20Mb Cache LGA 2011 v3 İşlemci
 4.054,78
İşlemci Teknolojisi Core i7
Overclock Var
Soket Yapısı 2011v3Pin
Veri Yolu Hızı 2133 MHz
İşlemci Hızı 3 GHz
İşlemci Cache 20 MB cache
İşlemci Teknolojisi
FX
Overclock Var
Soket Yapısı Soket AM3
İşlemci Hızı 4.7 GHz
İşlemci Cache 8 MB cache

İşlemciler

  • 1.
    TEKNİK BİLİMLER MESLEKYÜKSEK OKULU BİLGİSAYAR PROGRAMCILIĞI İŞLEMCİLER Tayfun ŞİRİN
  • 2.
     İşlemci Nedir? İşlemci Tarihi  İşlemci Yapısı  İşlemci Türleri  İşlemci Soğutucuları  İşlemci Üreticileri
  • 3.
     İşlemci, bilgisayarınbirimlerinin çalışmasını ve bu birimler arasındaki veri (data) akışını kontrol eden, veri işleme (verileri değerlendirip yeni veriler üretme) görevlerini yerine getiren elektronik aygıttır. İşlemciler, bilgisayarda yönetici konumunda çalışır. İnsan beyninin tüm vücut organlarını sinir sistemi vasıtasıyla yönetmesi gibi işlemciler de kontrol sinyalleriyle sisteme bağlı tüm birimlerin çalışmasını düzenler ve yönetir.
  • 4.
     İlk işlemcilerbelli işlemleri ve çoğu zamanda yalnızca tek bir işlemi gerçekleştirmek için üretilmişlerdir. Ancak üretilen bu işlemcilerin hem maliyeti çok yüksekti hem de yaptığı iş sınırlıydı. 1970’lerde mikroişlemcilerin üretilmesiyle işlemci tasarımları ve kullanım alanları oldukça değişti. İlk mikroişlemci 1971 yılında intel tarafından 4004 modeli üretildi. Bunu takiben ilk geniş çaplı kullanım alanına sahip olan Intel 8080’nin üretilmesi (1974) ile merkez işlem birimini yürütme metodları tamamiyle değişim gösterdi ve gelişen teknoloji ile birlikte küçük boyutlu bilgisayarlar ve cep telefonlarının üretilmesi küçük bir işlemcinin geliştirilmesini zorunlu kıldı. Bu sayede işlemcilerin kullanım alanları genişledi ve hayatımızın vazgeçilmez bir parçası oldu.
  • 5.
     Mikroişlemcilerin yapısındamilyonlarca transistör denilen yarı iletken malzeme bulunmaktadır.Elektrik sinyalleri bu transistörlerden geçer ve toplama, çarpma, çıkarma ve bölme gibi temel matematiksel işlemlere dönüştürülür.Bu işlemleri yapan bölüme ALU(Arithmetic Logic Unit) denir. Bunun dışında işlemcide veriyolları, çeşitli kontrol ve denetleme bileşenleri bulunur.  ALU (Aritmetik ve Mantıksal İşlem Birimi): Mikroişlemcinin birinci derece önem taşıyan birimidir.Toplama, çıkarma, çarpma, bölme komutlarını dönüştürür. Alu’nun ne kadar fonksiyonu varsa işlemci o kadar değer kazanır.  Komut Çözücü (Instruction Decoder): İşlemcinin yapması gereken kodların icrası için gerekli işlemleri başlatır ve komutun çalıştırılması için gerekli işlemleri belirler.  Kaydediciler (Registers): Anabellekteki veriler işlenmek üzere merkezi işlem birimine taşınır burada verilerin işlenmesi sırasında geçici olarak kaydedicilerde bekletilirler.  Veriyolu (Bus): İşlemcinin diğer donanım birimleri ile bağlantısını sağlayan iletken elektriksel yollardır.
  • 6.
     Sistem belleğindengelen veriler, çoğunlukla CPU’nun hızına yetişemez. Bu problemi çözmek için CPU içinde yüksek hızlı hafızalar bulunur, buna ön bellek denir. Ön bellek çalışmakta olan programa ait komutların, verilerin geçici olarak saklandığı yüksek hızlı hafızalardır.  L1 ön bellek (cache) : Önemli kodlar ve veriler bellekten buraya kopyalanır ve işlemci bunlara daha hızlı ulaşabilir. Kodlar için olan Code cache ve veriler için olan Data cache olmak üzere ikiye ayrılır. Kapasitesi 2 KB ile 256 KB arasında değişir.  L2 ön bellek (cache) : L1 belleklerine göre kapasiteleri 256 KB ile 2 MB arasında değişir. Başlangıçta L2 önbellek anakart üzerinde işlemciye yakın bir yerde yer almaktaydı. Daha sonra slot işlemciler ortaya çıkınca işlemci çekirdeğinin üzerinde kartuş şeklindeki paketlerde yer aldı. Bununla beraber çekirdeğin dışında ve işlemciyle aynı yapıda kullanılmaya başlandı. Bu kısa geçiş döneminden sonraysa L2 önbellek işlemci çekirdeklerine entegre edildi.
  • 7.
     İşlemcilerin farklışekil, boyut ve harici özellikleri vardır. Bu özelliklere işlemcinin paketi denir. İşlemcilerin gelişim süreçlerinde, üreticiler işlemcileri anakarta bağlayan ayak sayılarının artması, işlemci ısınmalarını engellemek amacıyla yapılan değişiklikler, kimi parçalarda anakarta bağımlılığı ortadan kaldırma gibi amaçlarla değişik paketlemeler kullanmaktadır. Bunlardan bir tanesi olan slot tipi paketleme(SEC=Single-Edge Cartridge)
  • 8.
     Sec paketi(slot işlemci) 1990’lı yılların başında piyasaya sürüldü.İntel tarafından pentium pentium1 ve pentium 3serilerini üretti. Slot tipi işlemciler artık üretilmemektedir.  Pga paketi(pinli işlemci) Alt tarafında çeşitli sayıda pin bulunduran işlemci paketlemesine PGA (pin grid array) adı verilir. Paketteki ayak sayısına göre paketler isimlendirilir. Örneğin, 423 ayak Pentium 4 paketi ve 478 ayak Pentium 4 paketi. Bu paket yapısındaki işlemcilerin takıldıkları soketler ise soket 423 ve soket 478 olarak isimlendirilir.
  • 9.
     Farklı birpaketleme olan LGA paketinde, işlemci ayaklarının yerini elektrik iletimini sağlayan iletim noktaları almıştır. Pin yerine iletim noktalarının kullanımı, elektrik sinyallerinin iletim yolunu kısaltmış, böylelikle sinyal iletim hızı artmıştır. Pinler, anakart üzerinde bulunur. Takıldıkları anakarta bir mandal/kilit yardımı ile tutturulurlar. İşlemci seçimi yapılırken anakarttaki sokete uygun işlemci seçilmelidir
  • 10.
     AMD, Cyrix,IDT, Intel, Motorola, Zilog, Mostek, NexGen gibi birçok firma işlemci üretmektedir. İşlemci piyasasında birçok üretici olmasına rağmen günümüzde Intel ve AMD bu sektörde lider olarak yol almaktadır.Diğer firmalar telefon beyaz eşyalar ve diğer cihazlara işlemce üretmektedir.  Intel, ABD merkezli, dünyanın en büyük yarı iletken üreticisidir. Şirket, 1968 yılında Gordon E. Moore tarafından kurulmuştur. Adı Integrated Electronics'ten gelmektedir.  AMD 1 Mayıs 1969'da Fairchild Semiconductor şirketinden ayrılan bir takım tarafından kurulmuştur. Kurucusu ve ilk genel müdürüJerry Sanders'tir. 2005 itibariyle şirketin yönetim kurulu başkanı Dr. Hector Ruiz'dir. 2006 yazında satın aldığı ATI, şirketin gücünü ve pazarını da genişletmiştir.
  • 11.
     Bilgisayar çalıştıkçaCPU gibi bilgisayar parçaları ısınır ve bu ısının belli bir seviyeye düşürülmesi gerekir.  Hava Soğutma Stock fanların yani işlemci ile gelen fanların yaptığı soğutmadır. Fan işlemci üzerinde bulunan ve genelde metal kanatlardan oluşmuş soğutucuya üflediği havayla bu metal kanatları soğutur ve soğuyan metal kanatları da, işlemciye doğrudan temas eden yüzey ile işlemciyi soğutur.
  • 12.
     Sıvı Soğutma Soğutucusıvı depoya veya tanka iletilir, buradan ise bir pompaya bağlanır. Depo seviyesi sık sık denetlenmeye ihtiyaç duyar zira sıvı, sıcaklık dolayısıyla buharlaşacaktır. Bu nedenle tüm cihazı altı ayda bir tamamen boşaltıp temizlemek iyi bir fikir olacaktır. Pompa, sıvıyı borulardan yüksek derecede iletkenliğe sahip metale doğru iter. Bu metal genellikle bakır veya alüminyumdan yapılmıştır. Bloğun özenle işlenmiş olan yüzü, CPU, GPU veya Northbridge denetim çipinin üzerine yerleştirilir. Bloğun bu yüzü, bir takım dar kanallara sahiptir. Sıvı, bu kanallardan akarak ısıyı CPU bloğundan alıp radyatöre taşır. Sıvı, radyatörde daha da dar kanallardan geçirilir ve üzerine bir fan ile hava üflenen kanallar yoluyla soğutulur. Su tekrar depoya iletilir ve baştan başlar.
  • 13.
     Nitrojen veAzot Soğutma Dünyaca ünlü hız aşırtma profesyoneli Vince Lucido "Kingpin", tasarladığı Sıvı Azot (LN2) bloklarıyla da tanınıyor. Bir süredir çalışmalarını EVGA çatısı altında sürdüren Kingpin, EVGA'nın çift işlemcili Classified SR-2 anakartı için hazırladığı özel blok çalışmasıyla hafızalarda yer edinecek gibi görünüyor. İşlemciler, ekran kartları (4'lü SLI), bellek ve çipset için toplamda 9 ayrı Bakır bloğun kullanıldığı özel kurulum görenleri hayrete düşürüyor. Her biri özel olarak tasarlanan bloklar ile rekor denemelerine ev sahipliği yapacak olan bu özel platformun maliyeti ise binlerce doları buluyor.
  • 14.
     Amd FXX8 9590 4.7GHz Soket AM3+ 16Mb Cache İşlemci  864,62  Intel Core i7 5960X Extreme Edition 3.0GHz 20Mb Cache LGA 2011 v3 İşlemci  4.054,78 İşlemci Teknolojisi Core i7 Overclock Var Soket Yapısı 2011v3Pin Veri Yolu Hızı 2133 MHz İşlemci Hızı 3 GHz İşlemci Cache 20 MB cache İşlemci Teknolojisi FX Overclock Var Soket Yapısı Soket AM3 İşlemci Hızı 4.7 GHz İşlemci Cache 8 MB cache