Bilgisayar Mimarisine Giriş
Bilgisayar mimarisinin incelenmesi, bilgisayarın çalışma mantığını anlaşılması demektir. Bu yazıda, bilgisayar mimarisi konusu yüzeysel olarak işlenecektir.
Bilgisayar mimarisi, bilgisayarda olan verilerin nasıl işleneceğini belirleyen kuraldır.
Geçmişte bir çok bilgisayar mimarisi olsa da günümüzde Von Neumann mimarisi ve Harvard mimarisi olmak üzere iki mimari kullanılır. Günümüzde çoğu bilgisayar Von Neumann mimarisindedir ve bazı mikrodenetleyiciler Harvard mimarisindedir.
Von Neumann Mimarisi
Bu mimari 1945 yılında John Von Neumann tarafından bulunmuştur. Bu mimaride işlemci, iki bölümlü ana bellek, giriş/çıkış birimleri vardır. Ana belleğin bir bölümü geçici bellek, diğer bölümü kalıcı bellektir. Programlar ve işlenen veriler, ana bellekte bulunurlar. Çalıştırma işleminde, programlar, geçici belleğe atılır. Bilgisayar açılışında ilk olarak o kalıcı bellekte bulunan programı geçici belleğe atarak çalıştırır.
Harvard Mimarisi
Bu mimari ilk olarak İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra Harvard Mark I bilgisayarında kullanılmıştır. Bu mimaride, bir işlemci, ana bellek olarak bir geçici bellek ve bir de kalıcı bellek, giriş/çıkış birimleri vardır. Geçici bellekte işlenen veriler, kalıcı bellekte buyruklar bulunur. Bilgisayar çalışırken yalnızca o kalıcı bellekte bulunan buyruklar çalıştırılır. Çalıştırma işleminde program, geçici belleğe atılmaz.
Von Neumann Mimarisi ile Harvard Mimarisinin Karşılaştırılması
|Von Neumann Mimarisi||Harvard Mimarisi|
|Tek bir ana bellek vardır.||İki ana bellek vardır.|
|Buyruklar ve veriler bir arada bulunur.||Buyruklar ve veriler ayrı yerlerde tutulur.|
|Program, bilgisayarın olağan çalışma sırasında değiştirilebilir.||Program, bilgisayarın olağan çalışma değiştirilemez.|
|Zararlı yazılım tehlikesi vardır.||Zararlı yazılım tehlikesi yoktur.|
İşlemci Mimarisi
İşlemci mimarisi, İşlemcinin, işlediği buyrukların biçimlerinin belirlendiği kurallardır.
İşlemci mimarisi ve bilgisayar mimarisi kavramları birbirileriyle karıştırılmamalıdır. Her işlemci mimarisinin uyumlu olduğu bilgisayar mimarisi vardır.
Bir işlemci mimarisinin veri yolu uzunluğu, o işlemcinin kaç bitlik veri işleyebileceğini belirler. İşlemci mimarileri, işledikleri buyruk sayısına göre CISC ve RISC olarak sınıflandırabiliriz. Başka işlemci mimarisi türleri de vardır. CISC işlemciler, buyruk sayısının çok olduğu, karmaşık donanım içeren işlemci mimarisi türüdür. RISC işlemciler, buyruk sayısının az olduğu, karmaşık olmayan donanım içeren işlemci mimarisi türüdür. Güç tüketimi CISC işlemcilere göre daha azdır.
Bir işlemci türündeki bir işlemciyi üretmek için çoğunlukla o işlemciyi kuruluşlarca lisanslanması gerekir. Bazı işlemci mimarilerinin bazı nesilleri ya da bütün nesilleri açıktır.
İşlemci mimarilerine örnek olarak x86, 8051, ARM, MIPS, Power, SPARC, AVR, PIC, Xtensa ve RISC-V verilebilir.
Kaynaklar
- ARM; İnternet Adresi: https://www.arm.com/
- AVR; İnternet Adresi: https://www.microchip.com/design-centers/8-bit/avr-mcus/
- David Calcutt, Fred Cowan, Hassan Parchizadeh; 8051 Microcontrollers; 1. Basım; Yayıncı: Newnes; Yayım Tarihi: 2004
- MIPS; İnternet Adresi: https://www.mips.com/
- PIC; İnternet Adresi: https://www.microchip.com/design-centers/8-bit/pic-mcus/
- Power; İnternet Adresi: https://www.ibm.com/it-infrastructure/power/
- RISC-V; İnternet Adresi: https://riscv.org/
- SPARC; İnternet Adresi: https://sparc.org/
- Şaban EREN, Mesut RAZBONYALI, Halil ŞENGONCA, Ali OKATAN, Ali YAZICI, Murat ERTEN, Taner ARSAN, Nechivan DURU, Rıfat ÇÖLKESEN, Ahmet T. ÖZCERİT, Cengiz UĞRUKAYA, M. Erhan SARIDOĞAN, Ahmet ACAR; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş; 5. Basım; Yayıncı: Papatya Bilim Yayınevi; Yayım Tarihi: Eylül 2016
- Technopedia; İnternet Adresi: https://www.techopedia.com/
- Webopedia; İnternet Adresi: https://www.webopedia.com/
- Xtensa; İnternet Adresi: https://ip.cadence.com/ipportfolio/tensilica-ip/