CPU’nun (Merkezi İşlem Birimi) ne olduğunu ve bir bilgisayarın performansı üzerindeki önemini anlamak istiyorum. CPU’nun temel işlevi nedir, ve genel olarak nasıl çalışır? Ayrıca, teknoloji geliştikçe, ilk CPU’ların geliştirilmesinden bu yana CPU’nun nasıl evrildiğini öğrenmek istiyorum. İlk CPU ile günümüz CPU’ları arasında ne gibi temel farklılıklar bulunuyor ve bu farklılıklar ne gibi performans ve verimlilik iyileştirmeleri sağlıyor? CPU ile iletişim kurmak yada ona talimatlar vermek için nasıl bir kodlama yapısı kullanabiliriz? Cpu ya işlemler yaptırmak için örnek kod verebilir misiniz.
CPU: Merkezi İşlem Birimi
CPU (Central Processing Unit), bilgisayarın beyni veya kalbi olarak da adlandırılır. CPU’nun temel işlevi, bilgisayarın işlemlerini gerçekleştirmektir. Tüm hesaplamalar ve kararlar CPU tarafından yönetilir. Programları çalıştırmak, işletim sistemi talimatlarını gerçekleştirmek, verileri işlemek ve çeşitli görevleri yerine getirmek CPU’nun görevidir.
Nasıl Çalışır?
CPU, programın her bir talimatını sırayla alır ve yürütür. Bu talimatlar genellikle aritmetik ve mantıksal işlemleri içerir. CPU, talimatları yürütürken hafıza, giriş ve çıkış birimleri ile etkileşim içerisindedir.
Aslında CPU’nun çalışması, dört temel adımdan oluşur: fetch (getirme), decode (çözme), execute (yürütme) ve store (saklama). Bu döngüye Instruction Cycle (Talimat Döngüsü) denir.
- Fetch: CPU, hafızadan bir talimat getirir.
- Decode: CPU, getirilen talimatı çözer ve ne yapılması gerektiğini belirler.
- Execute: CPU, talimatı çalıştırır, genellikle bir aritmetik veya mantıksal operasyon.
- Store: CPU, sonucu hafızaya saklar.
Bu döngü, bir bilgisayarın kapalı durumdan açık duruma geçtiği andan itibaren aralıksız olarak devam eder.
CPU’nun Evrimi: İlk CPU’dan Günümüzdeki CPU’ya
İlk CPU’lar, yalnızca birkaç talimat kümesini destekleyebilirken, modern CPU’lar karmaşık işlemci talimat setlerini (ISA) destekler. Ayrıca, ilk CPU’lar genellikle yüksek enerji tüketimine sahipken, modern CPU’lar çok daha enerji verimlidir.
Yeni nesil işlemcilerde birden çok çekirdek bulunur. Her çekirdek, aynı anda farklı işlemleri yürütebilir. Bu, işlemcilerin verimliliğini ve bilgisayarın genel performansını büyük ölçüde artırır.
İşlemcinin hızı da zamanla arttı. İlk çağlardaki işlemciler, megahertz (MHz) cinsinden ölçülen hızlara sahipken, günümüzdeki işlemciler gigahertz (GHz) hızına ulaşabilir.
Veri yollarının genişlemesi diğer bir önemli değişimdir. Veri yolu, verinin işlemci ve diğer bileşenler arasında taşındığı " yol "dur. Daha geniş bir veri yolu, daha hızlı veri aktarımını sağlar.
CPU ile İletişim ve Talimatlar
Programlama dilleri, bir CPU ile iletişim kurmanın ve ona talimatlar vermenin ana yoludur. Assembler, bir CPU’nun işlemci talimat setine doğrudan erişmenizi sağlayan düşük düzeyli bir dildir.
Bir CPU’ya karmaşık bir işlem yaptırabilmek için, bu işlemi basit adımlara ayırmanız gerekir. Bu adımlar, CPU’nun anlayabileceği işlemci talimatlarını içerir.
Örneğin, aşağıdaki kod parçacığı, bir dizi üzerinde bir toplama işlemi gerçekleştirir:
sum = 0
list = [1, 2, 3, 4, 5]
for num in list:
sum += num
Bu kod, her bir döngüde CPU’ya toplama talimatı verir ve tüm döngülere kadar işlemi devam ettirir.
TERİMLER:
Fetch (Getirme): CPU’nun hafızadan bir talimat getirme işlemi.
Decode (Çözme): CPU’nun getirilen talimatı çözme ve ne yapılması gerektiğini belirleme işlemi.
Execute (Yürütme): CPU’nun belirlenen talimatı çalıştırma işlemi.
Store (Saklama): CPU’nun işlem sonucunu hafızaya saklama işlemi.
Instruction Set (Talimat Kümesi): CPU’nun anlayabildiği ve işleyebileceği komutlar kümesi.
Core (Çekirdek): CPU’nun bağımsız olarak işlem yapabilen birimleri.
Data Bus (Veri Yolu): Verinin CPU ve bilgisayarın diğer bileşenleri arasında aktarıldığı bağlantı çizgisi.
Assembler: Bir işlemci için düşük düzeyli dil. Assembler’ın yazdığı programlar, bir işlemcinin talimat setini direkt kullanarak yazılır. Bu tür bir programın işlemci üzerindeki kontrolü çok yüksektir, fakat bu tür programların yazılması ve hata ayıklanması genellikle zordur.
1 Beğeni