Ders Kodu: EET264

Ders Adı: Bilgisayar Donanımına Giriş

Ders Hocası: Dr.MUSTAFA İLKAN

CHAPTER 5

İşlemciler

Anakart üzerindeki en önemli yonga (chip) CPU’dur.

Bu çip bütün bilgisayar programlarının iki kısmı olan matematik ve mantığın nasıl işlediğini bilen kısımdır.

CPU saatleri genelde saniyede bir milyondan fazla kez atar.

Buda demektir ki CPU 1 MHz’lik bir hıza sahiptir.

Şu ankı Pentium 4 işlemcilerin hızları 2 GHz seviyesine gelmiştir.

CPU’lar için bir de Dahili Tampon Belleğin de önemi vardır (Cache Memory).

CPU’nun içinde yer alan bu statik bellek sık kullanılan verilere nispeten yavaş olan DRAM üzerinden erişilmesini gerektirmez.

CPU’nun en önemli verileri bu küçük depolama alanında tutulur.

Şekil 1 Pentium 4 İşlemciler

Şekil 2 Bir işlemcinin iç yapısı

Bilgisayarların hızı bahsedildiği zaman işlemci hızları kastedilmektedir.

MHz denildiği zaman aslında sistemin en önemli parçası sayılabilecek kristalin hızından bahsedilmektedir.

Bu kristal osilatör işlemci için adeta bir metronom gibi yaptığı bütün işlerin zamanlamasını gerekleştirir.

Dolayısıyle saniyede olan atış sayısı ne kadar artarsa, işlemcinin de hızı o oranda artmış demektir.

Ayrıca MIPS (Millions of instructions per second)(Saniyede gerçekleşen milyon işlem) de işlemci hızlarından bahsedilirken kullanılan bir terimdir

Şekil 3 İşlemcilerin yıllara göre saniyede yaptıkları işlem sayısındaki artış

Tablo 1 İşlemcilerin Gelişimiİşlemci Tipi Yıl

Data/Addressveriyolu genişliği

CacheBellek(KB)

Bellek veriyolu hızı(MHz)

Saat Hızı(MHz)

8088/First

1979 8/20 bit Yok 4.77-8 4.77-8

8086/First         

1978 16/20 bit Yok 4.77-8 4.77-8

80286/Second

1982 16/24 bit Yok 6-20 6-20

80386DX/Third

1985 32/32 bit Yok 16-33 16-33

80386SX/Third

1988 16/32 bit 8 16-33 16-33

80486DX/Fourth

1989 32/32 bit 8 25-50 25-50

80486SX/Fourth

1989 32/32 bit 8 25-50 25-50

80486DX2/Fourth

1992 32/32 bit 8 25-40 50-80

80486DX4/Fourth

1994 32/32 bit 8+8 25-40 75-120

Pentium/Fifth

1993 64/32 bit 8+8 60-66 60-200

MMX/Fifth

1997 64/32 bit 16+16 66 166-233

Pentium Pro/Sixth

1995 64/36 bit 8+8 66 150-200

Pentium II/Sixth

1997 64/36 bit 16+16 66 233-300

Pentium II/Sixth

1998 64/36 bit 16+16 66/100 300-450

Pentium III/Sixth

1999 64/36 bit 16+16 100 450-600

AMD Athlon/Seventh

1999 64/36 bit 64+64 100-200+ 500-600+

5.1 İşlemci Tasarımına Kısa Bir Bakış

Günümüzdeki çip teknolojisi ile milyonlarca elektronik eleman (dirençler, kondensatörler, transistörler, vs.) küçük alanlara sığdırılmaktadır.

50 yıl önceki ilk bilgisayar olan ENIAC tonlarca ağırlıkta ve çok büyük bir alan kaplarken günümüzde tipik bir kişisel bilgisayar bile ilk bilgisayardan çok daha küçük olmasına rağmen çok daha güçlüdür.

Günümüzde çiplerdeki elektronik elemanların bağlantı kalınlıkları artık moleküler seviyeye inmiştir.

Bu da aynı alanda çok daha hızlı ve güçlü işlemcilerin geliştirilmesine olanak vermektedir.

Aşağıdaki resimler ile bu işlemcilerin/çiplerin nasıl geliştirildiği kısaca açıklanmıştır.

• Bilgisayar ile çip tasarımlarının yapılması (CAD- Bilgisayar destekli tasarım)

Yapılan tasarımdaki kat kat devrelerin bir çeşit maskesinin oluşturulması.

Örneğin son çıkan Pentium işlemciler 20 kat devreden oluşmakta ve bu şekilde minyatür milyonlarca elektronik eleman küçük bir alana sığmaktadır.

Aşağıdaki maskelerde daha sonra kullanılacak olan saf silikonun üretilmesi ve dilimlere kesilmesi

Kesilen silikon dilimlere daha sonra oluşturulacak elektronik elemanlar için gerekli olan özel malzemeler ile yüksek derecelerdeki fırınlarda kaplama yapılır.

Silikonların üzerine ışığa dayanıklı bir malzeme sürülür ve daha önce oluşturulan devre maskeleri silikon dilimlerin üstüne yerleştirilir ve Ultra viyole ışına maruz bırakılır.

Bu işlemden sonra silikon dilim üzerinde istenmeyen kısımlar özel banyolarda yıkandıktan sonra yalnızca istenilen kısımlar (yani devreler) kalmış olur.

Daha sonra özel aletler kullanılarak devrelerde birbirlerinin bağlanmasını sağlayacak delikler açılır:

Üzerinde yüzlerce aynı devre içeren silikon dilimler daha sonraki işlemler için incelenmeye alınır ve her dilim üzerindeki işlemci sayısına göre kesilir:

• Sonuçta elde edilen herbir işlemci çipi tek tek paketlenir ve test edilir.