Merkezi İşlem Birimi CPU (Central Process Unit) bilgisayarın veri işleme ve mantıksal aritmetik hesaplama işlerinin tümünü yürüten donanımıdır. İşlemci ilk defa ENIAC bilgisayarında uygulanmıştır. 2. Dünya Savaşı yıllarına denk gelen bu makro işlemci devasa boyutta olup bir odayı kaplayacak bilgisayarın donanımı olarak kullanılıyordu. Teknoloji ilerledikçe tabi ki bu devasa yapı gittikçe küçülmeye başladı.
Modern anlamda günümüzde de Intel ve AMD marka üreticilerin geliştirdiği mikroişlemciler temelini 1970 yılına atmıştır. Harvard Mark ve Konrad Zuse gibi bilgisayar mühendislerince geliştirilen bu yeni nesil işlemciler hem yer kaplamıyor hem de saniyeler içerisinde daha hızlı işlem gerçekleştirebiliyordu.
İlk Mikroişlemci ve Moore Kuralı
İlk mikroişlemci Intel 4004 üretim modeliyle 1970 yılında piyasaya sürüldü. Merkezi işlem birimi için tümleşik devre uygulaması geliştiren yazılımcılar işlemci nedir diye merak edenler için yeni nesil mikroişlemci geliştirdiklerini duyurdular.
Bu mikroişlemcinin ardından Intel 8080 modeliyle eski işlemcilerle uyumlu yeni bir mikroişlemci daha geliştirildi. Bu mikroişlemci ayrıca merkezi işlem biriminin tüm yürütme metotlarını da kullanıyordu. Eski donanımlarla son derece uyumlu komut setleriyle de ilk mikroişlemciler dikkat çekmiştir.
İlk mikroişlemciler ayrık transistör parçacıklarından meydana getirilmiştir. Ayrıca küçük yapıdaki tümleşik devrelerin bir araya toplanmasıyla üretiliyordu.
Moore kuralıyla on saat hıza kadar ulaşabilen mikroişlemci çalışma prensibi Ghz seviyesine çıkarıldı. Bu elbette daha hızlı işlem kapasitesi ve böylece zamandan %100 verimlilik anlamına geliyordu.
Mikroişlemcilerin Çalışma Evresi
Intel 4004 modeliyle ilk kez mikroişlemciler bilgisayarlara küçücük bir parça olarak sığacak hale getirildi. Bu yeni nesil mikroişlemciler 4 evrede çalışmaktadır.
- Getirme evresi (fetch)
- Kod çözme evresi (decode)
- Yürütme evresi (execute)
- Geri yazma evresi (writeback)
olmak üzere dört aşamalı bir süreçten oluşmaktadır. Bu evreleri tek tek inceleyerek işlemci nedir tam olarak bu evrelerde nasıl bir çalışma disiplini göstermektedir bunun üzerinde de durmamız gerekiyor.
1. Getirme Evresi (Fetch)
Getirme evresinde aktif olarak kullanılan programdan komutun alınması evresini tanımlar. Mikroişlemcinin kapasitesi programın bellek kapasitesindeki yerini belirlemektedir. Bu evre ayrıca program bellek kapasitesinin sayaç yardımıyla hesaplanarak mikroişlemci ölçümünü ortaya koyar.
Getirme evresinde komut bazen zamandan kazanmak adına daha yavaş bir şekilde getirilerek programın düzgün bir şekilde çalışmasını amaçlar. Bu sayede aritmetik mantıksal çalışma disipliniyle programın hata vermeden çalışması hedeflenir.
2. Kod Çözme Evresi (Decode)
Bu evrede merkezi işlem biriminin program belleğinden aldığı komutun sayısal olarak parçalara ayırıp hesaplaması evresini tanımlamaktadır. Komut önem derecesine göre parçalanarak sayılar gruplara ayrılır. İşlem kodu sayesinde sayısal kod değerinin yorumlanmasıyla yürütme evresine geçiş sağlanır.
3. Yürütme Evresi (Execute)
Bu evrede ise bilgisayarın işlemcisinden istenen işin yürütülmesi evresi devreye girmiş demektir. Bu evrede sayısal veriler giriş ve çıkışlarda yer alır. Matematiksel işlem olarak toplama işlemi yapılacaksa girişler toplanacak sayıları çıkışlar ise hesaplanacak sayıları kontrol ederek aritmetik işlem gerçekleştirir.
4. Geri Yazma Evresi (Writeback)
Bilgisayar mantığı önceden tekrarlanan işlemleri geri getirebilir özellikte tasarlanmıştır. Bu sayede kısa sürede komutlara ulaşılması ve kullanıcıya sonuçların sunulmasını sağlar. Kullanıcı tarafından tekrarlanan bir komut isteniyorsa atlama (jump) gerçekleştirilir ve geri yazma işlemiyle daha önce tekrarlanan komut çağrılır.
İşlemcinin (CPU) Çekirdek Sayılarının Anlamı
Bilgisayar işlemcisinin performansını kuşkusuz çekirdek sayısı da etkilemektedir. Tek çekirdekli, çift çekirdekli ya da dört çekirdekli gibi sayısal değerler bilgisayarın hızını ve performansını belirler. Çekirdek sayısı arttıkça bilgisayarın da o denli hızlı çalışacağı anlamı çıkar.
Sadece hızlı olması bakımından değil daha yüksek grafiklerde oyunları çalıştırma ve yüksek çözünürlükte videoları oynatabilme becerisi gibi durumlar da yine çekirdek sayılarıyla doğru orantılıdır. Maliyet açısından daha fazla çekirdekli işlemcilerin daha çok elektrik tüketeceklerini de belirtmek gerekir.
