İşlemci (CPU – merkezi işlem birimi), herhangi bir bilgisayarın veya cihazın en önemli parçalarından biridir. Aygıtın işlem merkezi olarak, yaptığınız işlemleri mümkün kılmak için birden çok kaynaktan gelen verileri ve komutları yorumlar.
İşlemciler onlarca yıldır bir şekilde var olsalar da, zaman içinde çok daha güçlü olmak için evrimleştiler. Sonuç olarak, ortak görevler için işlemcilerin ortalama işlem hızı eskiye oranla çok daha hızlıdır. Ayrıca çok daha küçüldüler.
İşlemcilerin ortalama boyutları küçüldükçe, akıllı telefonlar ve giyilebilir cihazlar gibi kompakt elektroniklere güç sağlamak için evrimleştiler. Yine de, çok fazla bilgi işlem gücü gerektiren (oyun, render gibi) görevler için tasarlanan bilgisayarlar, bu tür işlemleri daha hızlı ve kararlı yapabilmek için yeterli işlem gücü sağlamak adına genellikle birden fazla çekirdeğe sahiptir.
İşlemci Ne İş Yapar? Görevi Nedir?
İşlemci tam olarak ne yapar? Oluşturan bileşenler nelerdir? Öğrenmek için yazımızı okumaya devam edin.
İşlemcinin temelleri
İşlemci, bilgisayarınızın veya akıllı cihazınızın devre kartında bulunan bir donanım bileşenidir. Küçük bir silikon çipe benzer, ancak yerleşik transistörleri sayesinde muazzam bilgi işlem gücüne sahiptir. Transistörler, bir bilgisayarla iletişim kurmamızı sağlayan ikili sayı dizilerini tutar.
İşlemciler, geleneksel bir bilgisayardaki grafik yongasının ve fiziksel belleğin yakınında bulunurlar. Sınırlı alana sahip giyilebilir cihazlarda, üreticiler bunun yerine çip üzerinde bir sistem (SOC) kullanabilirler. SOC, işlemciyi diğer önemli bileşenlerle birleştirerek küçük bir alana yerleştirilmesini kolaylaştırır.
Sanal makinelerde yerleşik işlemcileri bulabilirsiniz. Sanal makineler, bilgi işlem komutlarını işlemek için gereken işlemci, bellek ve diğer bileşenleri oluşturmak için hipervizör adı verilen bir yazılım kullanır. Bu sanal makinelerin birçoğu bir küme oluşturmak için bulutta birleştirilebilir.
İşlemci İşlemleri Nasıl Gerçekleştirir?
Genellikle bir hesap makinesiyle karşılaştırıldığında işlemci, bilgisayarın komutlarınıza yanıt vermesini sağlayan temel hesaplamaları yapar. İşlemci cihazların beyin görevini görür. Bunu da yapmak için ikili kod komutlarını yorumlar.
Bir program işlemciye bir komut gönderdiğinde (örneğin, bir belgeyi açmak, bir ses dosyasını çalmak veya bir web sitesi adresine gitmek) işlemci komutun komut döngüsü olarak bilinen bir dizi üç adımda nasıl gerçekleştirileceğini hesaplar:
- Getirme: Bu adımda, işlemci komutu bilgisayarın ram’inden (rasgele erişim belleği) alır.
- Kod çözme: İşlemci, komutun gerçekleşmesi için gerekenleri hesaplar.
- Execute: İşlemci komutu tamamlamak için gereken işlemleri yürütür.
İşlem tamamlandıktan sonra, işlemci otomatik olarak sıradaki bir sonraki göreve geçer ve ilk adımdan itibaren komut döngüsünü yeniden başlatır.
Her işlemcinin komut kümesi olarak bilinen bir dizi yerleşik komutu vardır. Bu temel görevler işlemciye bağlanır ve basit matematiksel hesaplamalar gibi şeyleri içerir. Bir işlemci karmaşık yönergeler aldığında, komut kümesinde depolanan bilgilerin bir kısmını kullanarak bunları tamamlamak için daha basit görevlere ayırır.
Bilgisayarınızın işlem hızı ve yanıt süresi büyük ölçüde işlemciye bağlıdır. Yine de bellek, çekirdek işlem gücü ve diğer faktörlerden de etkilenebilirler.
İşlemcinin bileşenleri
Aşağıdakiler de dahil olmak üzere birkaç ana bileşen işlemcileri oluşturur:
- Kontrol ünitesi (CU)
- Aritmetik mantık birimi (ALU)
- Bellek yönetim birimi
Kontrol Ünitesi (CU) – Aritmetik mantık birimi (ALU) – Bellek yönetim birimi
CU, her bileşenin ne yapması gerektiğini belirleyen kontrol sinyalleri göndererek aygıtların belleğini, mantık birimlerini ve çıktısını yönlendirir. ALU, hesaplamaları gerçekleştiren bir devredir, adres hesaplama birimi ise belirli bilgilerin bilgisayarın ana belleğinde nerede saklandığını hesaplar. Bazı cihazlarda, RAM adreslerini izleyen bir bellek yönetim birimi de vardır.
Her işlemcinin bilgisayarda yerleşik bir ayrılmış bellek önbelleği de vardır, bu da ana veri depolama alanından bellekten veri çekmeden komutları hızlı bir şekilde gerçekleştirmesini sağlar. İşlemci önbelleği işlemci çekirdeğinin yanında bulunduğundan, bellekten hızlı bir şekilde veri alıbilir. Ancak önbellekte yalnızca sınırlı bir miktarda veri bulunabilir.
Bu önbellek, görevleri daha hızlı ve daha kolay tamamlamak için geçerli oturum sırasında kullanılan bilgilerin kopyalarını depolar. İşlemci önbelleğinde birden çok katman olabilir; birinci seviye genellikle bölünmüş bir düzeydir ve ikinci seviye, birinci seviyeden dolduğunda taşınacak bilgiler için bir yer görevi görür.
İşlemci ile kullanılan diğer bileşenler
Modern işlemciler, aynı anda çalıştırılan işlem sayısına ayak uydurabilmek için birlikte çalışan en az iki çekirdeğe sahiptir. Bazı yüksek hızlı işlemcilerde 24 veya daha fazla çekirdeğe sahip olabilirler. Bu tür işlemcilere çok çekirdekli işlemci denir.
Bu işlemciler, sanal çekirdekler ile birlikte, çoklu iş parçacığı olarak bilinen işlemleri gerçekleştirebilir. Bu sanal çekirdekler (izlek), işlemcinin esasen görevleri yerine getirebilen ve işlemleri ayrı ayrı çalıştırabilen ve çok çekirdekli bir işlemci ile aynı etkiyi veren izleklerdir.
İşlemci, bilgisayarın işlem hızında önemli bir oyuncu olsa da, tek faktör işlemci değildir. Bir diğer önemli faktör ise kullanılabilir RAM miktarıdır. RAM, bilgisayarın kullandığı uygulamaları çalıştırmak için gereken kısa süreli belleği sağlayarak işlemleri güçlendirir.
RAM’e erişmek, bilgisayarınızdaki diğer depolama türlerine göre çok daha hızlıdır. Kaydedilen veriler bilgisayar kullanımdayken saklanır ve bilgisayar kapatıldığında RAM üzerinden silinir.
RAM’i yetersiz olan bilgisayarlarda, işlemci işlenecek bir komut göndermeye çalıştığında, kullanılabilir belleği başka bir kaynaktan alması gerektiğinden işlem süresi çok daha yavaştlar.
İşlemci Saat Hızı Nedir?
İşlemci saat hızı, işlemciler için önemli bir özelliktir ve bilgisayarın tutarlı çalışmasını sağlar.
Saat hızı işlemciye işlemlerinin sırasını yeniden başlatmasını söyler. Daha iyi bir saat hızına sahip bir işlemci, diziyi daha sık yeniden başlatır ve işlemcinin daha hızlı çalışması sağlanır. Bu da işlemlerin daha hızlı gerçekleştirilmesine yol açar.
Bilgisayarın çalışması için, işlemcinin bir döngüyü tamamlaması ve döngüyü yeniden başlatmak üzere saat frekansı yeniden gönderilmeden önce bir işlemi tamamlamak için gereken tüm sinyalleri göndermesi gerekir. Daha karmaşık işlemcilerde, birden çok saat frekansı yerleştirilebilir. Bu, işlemcinin senkronize kalmasını ve tüm sırayı tamamlamasını sağlar.
Çalışan işlemci olmadan, bir bilgisayar veya akıllı aygıt, kullanıcının girdiği komutları yorumlayamaz ve yürütemez. Bu nedenle, bu bileşenin ve diğer önemli donanım parçalarının nasıl çalıştığını anlamak, sistem işlemleri ve bilgisayar programlaması hakkında bilgi edinmenin temel bir parçasıdır.