İşlemci Nedir? Nasıl Çalışır? Ne İşe Yarar?

Bu yazımızda bilgisayar ve birçok elektronik cihaz için beyin vazifesi gören, veri akışını sağlayan işlemci hakkında bilgi verilmiştir. Şuan birçok işlemci çeşidi bulunmaktadır. Eğer kullandığınız cihaza en uygun işlemciyi seçmek istiyorsanız, işlemcinin ne işe yaradığını ve nasıl çalıştığını öğrenmeli, bunun için de yazımızı okumalısınız.

Bilgisayarın birimlerinin çalışmasını ve bu birimler arasındaki veri (data) akışını kontrol eden, veri işleme (verilerin değerlendirilip yeni veriler üretilmesi) görevlerini yerine getiren elektronik aygıtlara işlemci denir. İşlemci için bir bilgisayarın beynidir ifadesini kullanmak doğru olacaktır.

Bilgisayardaki işlemci tıpkı bir insandaki beyin gibi, hangi bilginin nerede olduğunu bilir, gerekli işlemleri gerçekleştirir ve gerekli yerlere göndermektedir. Bilgisayar üzerinde yapılan her işlem ve hareket işlemcinin bilgisi dahilindedir. İşlemci mekanik parçası bulunmayan entegre devrelerdir.

Günümüzde piyasada birçok çeşitte işlemci bulunmaktadır. Aslında işlemciler sadece bilgisayarda bulunan donanımlar değildir.

Bulaşık makinesi, çamaşır makinesi, televizyon, fabrikalardaki otomatik makine ve cihazlar gibi daha birçok elektronik alette işlemciler bulunmaktadır. Nasıl ki insan beyni tüm organları sinir sistemi vasıtasıyla yönetiyorsa, bu elektronik aletlerde de işlemci aynı görevi yapmaktadır.

İşlemci Nedir?

Aynı zamanda Central Process yani merkezi işlem birimi anlamına gelir. işlemci için bilgisayarın beynidir diyebiliriz. Bilgisayar üzerinde yapılan bütün hareketler muhakkak işlemciye uğramaktadır. Klavyenin bir tuşuna basmak, fareyi hareket ettirmek birebir işlemcide gerçekleşir. İşlemciler ana depolama ve giriş çıkış işlemleri ile birlikte bilgisayarların veri işleyen ve yazılım komutlarını gerçekleştiren bölümdür. Merkezi işlem birimi aritmetik ve mantıksal işlem yapma yeteneğine sahiptir. İlk işlemciler belli işlemleri ve çoğu zamanda yalnızca tek bir işlemi gerçekleştirmek için üretilmiştir.

1970’lerde mikroişlemcilerin üretilmesiyle işlemcinin kullanım alanları da genişlemiştir. Bu sayede şuan kullanılan otomobiller, cep telefonları, bilgisayarlar ve daha birçok üründe bu işlemcilerden kullanılmaktadır. Mikroişlemcilerden de biraz bahsedecek olursak; yapısında milyonlarca transistör denilen yarı iletken malzeme bulunmaktadır. Elektrik sinyalleri bu transistörlerden geçer ve toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gibi temel matematiksel işlemlere dönüştürülür. Bu işlemleri yapan bölüme de ALU (Arithmetic Logic Unit)denilmektedir.

İşlemci Nasıl Çalışır?

Merkezi işlem birimi aritmetik ve mantıksal işlem yapma yeteneğine sahiptir. Giriş ve çıkış birimleri arasında verilen yazılım ile uygun çalışmayı sağlar. Merkezi işlem birimi makine dili denilen düşük seviyeli kodlama sistemi ile çalışmaktadır. Bu kodlama sistemi bilgisayarın algılayabileceği işlem kodlarından oluşmaktadır. Bir mikroişlemcinin algılayabileceği kodların tamamına o işlemcinin komut kümesi denilmektedir. İşlemciler, mekanik parçası bulunmayan entegre devrelerdir. İçlerinde milyonlarca transistör bulunur ve ne kadar çok transistör içerirlerse o kadar hızlı çalışmaktadırlar. Isı problemleri nedeniyle de bir işlemci kullanılan trönsistör sayısını artırmak için istenilen boyutta yapılamaz. Ancak çok daha küçük transistörleri, birbirleri arasındaki devrelerin aralığını da küçülterek uygun bir işlemci kalıba sığdırmak mümkündür.

Günümüzde çoğu işlemci 0,25 mikron olarak üretilmektedir. Bu mikron rakamı ne kadar aşağı düşerse işlemcilerin hızları da o derece artmaktadır. Her bilgisayar içinde komutların düzenli bir şekilde yerine getirilebilmesi için işlemlerini yerine getirme hızını belirleyen ve çeşitli donanım aygıtları arasında senkronizasyonu sağlayan dahili bir saat bulunur. İşlemci her bir komutu belirli bir saat döngüsünde yerine getirir. Saat hızlıysa işlemci de daha fazla komutu yerine getirir. 1 MHZ saniye 1 milyon saat döngüsüne karşılık gelmektedir. Yani 400 MHZ’lik bir işlemci saniyede 400 milyon döngü yapabilmektedir.

İşlemci Ne İşe Yarar?

Merkezi işlem birimi yani işlemci bilgisayarların beyni niteliğindeki en önemli bileşendir. Bilgisayarda yapılmak istenen bütün hareketler ve işlevler işlemci sayesinde olmaktadır. Diğer aygıtlardan gelen verileri matematiksel işlemler yardımı ile işler, sonuca ulaşır ve sonucu gerekli yerlere gönderir. Tüm bu işlemler bir saniyeden bile az zamanda gerçekleşir. Konunun daha iyi anlaşılabilmesi için örnek verecek olursak; 2 ve 3 sayılarını topla komutu verildiğinde işlemcinin aritmetik merkezini devreye sokarak, bu işlemi gerçekleştirir ve sonucu sizlere aktarır. MP3 dosyaları özel bir yöntemle kodlanmış dosyalardır. Bu dosyaları da açar, işler ve gerekli veriyi ses kartına iletir. Böylelikle sizler müzik sesini duymuş olursunuz. Kısacası hesaplama ya da karar verilmesi gereken her komutta işlemci devreye girer, hesaplama işlemlerinde ”aritmetik” karar verilmesi gereken işlemlerde de ”mantık” ünitesi devreye girer. Yani verilen komuta göre hareket ederek istenilen sonucu ortaya koymaktadır.

Mikroişlemciler açma kapama anahtarı gibi çalışan milyonlarca transistörden oluşur. Bu anahtarlarının programlanma durumuna göre elektrik sinyalleri bunların üzerinden akmaktadır. İşte bu sinyaller bilgisayarın yaptığı bütün matematiksel işlemlere indirebilmesini de sağlamaktadır. Ayrıca işlemci en basit sayma sistemi olan ikilik düzen yani 0 ve 1 sayılarını kullanmaktadır.