Microişlemci Nedir ? Nasıl Çalışır ?

Mikroişlemci Nedir ve Nasıl Çalışır ?

Bu sayfayı okumak için kullandığınız bilgisayarınız bu işlemi yapmak için bir mikroişlemci kullanır. Mikroişlemci ister sunucu ister masaüstü bilgisayar ister laptop olsun, bilgisayarın kalbidir. Muhtemelen şuanda kullandığınız bilgisayarınızın işlemcisi İntel, AMD, K6 ya da PowerPC gibi mikroişlemci markalarından biridir. Tüm bu farklı mikroişlemcilerin hepsi aynı yolla aynı işlemi yapmaktadır.

Mikroişlemciler diğer adıyla CPU ya da ‘Merkezi İşlem Birimi’ tek bir yonga üzerinde oluşturulmuş hesaplama makinasıdır. İlk mikroişlemci olan İntel 4004 1971 yılında tanıtılmıştır. İntel 4004 çok güçlü değildi, tüm yapabildiği toplama ve çıkarmaydı, ve bir seferde sadece 4bitlik işlem yapabiliyordu. Fakat her şeyin sadece tek bir çip üzerinde olması inanılmazdı. İntel 4004 den önceleri, mühendisler ya çip takımlarından ya da farklı bileşenlerden bilgisayarlar yaptılar. İntel 4004 ilk güçlü elektronik hesap makinalardan biriydi. Aşağıda gördüğünüz resim işlemcinin yakından çekilmiş halidir.

Aslında mikroişlemciler en basit halleriyle bilgisayarlardır ve 3 temel bölümde incelenirler.

1. CPU (Merkezi işlem Birimi)
2. Hafıza (Memory)
3. Donanım (Giriş Çıkış Birimleri)

Cache Bellek Nedir ? Nasıl Çalışır ? Ne İşe Yarar ?

Cache Bellek (Önbellek) Nedir?

Bir uygulamayı ikinci çalıştırdığımızda, ilk açılışından hızlı açıldığını görürüz. Peki bu olayın perde arkası nedir?

Cache Bellek, en son yaptığımız işlemleri değerlendirerek; bir sonraki işlemi %90 tahmin edip, bu bilgileri tutan L1 ve L1 in %10 tutturamaması durumunda bu %10 un da %90'ı oranında (siz hesaplayın artık) tahmin eder ve bu bilgileri tutan L2 adı verilen işlemci çekirdeğine gömülü iki adet statik “ram”den oluşur. Cpu L2'de de bu bilgileri bulamaması durumunda ram'e gider. Orada da yoksa HDD'e (harddisk) gider.

Cache Bellek ilk icat edildiği yıllarda board üzerinde yer alıyor ve sadece L1'den oluşuyordu. O zamanlar bu tahmin mekanizması bayağı işe yarasa da board üzerinde olduğu için cpu (işlemci) L1 ile iletişime geçeceği zaman board'un (ankart) veri yolu hızına düştüğü için şimdiki kadar kullanışlı değildi. Geliştiriciler, cache'i cpu içine koymak istiyorlardı. Fakat bu o kadar kolay değildi. Milyonlarca transistörü cpu içine koyabildikleri halde, bir türlü cache'i çekirdeğe gömemiyorlardı ki çekirdek hızında erişebilsinler.

Cache belleğin cpu içine yerleştilememesi üzerine, bir dönem çekirdeğe en yakın yere konumlandırılması denendi. Bunun sonucu olarak SLOT işlemci adı verilen cpu’lar piyasaya çıktı. Bu tip işlemcilerde çekirdeğin etrafında cache'ler görülebilir. Fakat bu yöntem, istenen performans'ı vermediği gibi, işlemci board üzerinde dikine durduğu için sabit bir şekilde durması da zoroldu.

Geliştiriciler bir süre sonra cache'i çekirdeğe gömmeyi başardılar, hatta L2 ile birlikte... Cache’ li işlemciler normallerinden daha pahalıydı. Çünkü cache'i çekirdeğe gömmek zor bir işlemdi. Öyle ki 100 işlemciden ancak 2 tanesi kullanılır olarak üretilebiliyordu.İşte bir işlemci alırken dikkatimizi çeken 4 MB cache olayının hikayesi kısaca böyledir.

Nasıl Çalışır?

Bilgisayarımızın bellek erişimi hakkında örnek vermek gerekirse:Bir lokantaya ilk defa gidip bir kase çorba istediğinizde Çorbanın yapılıp gelmesi uzun sürebilir. Eğer yemeğin yapıldığı yerin(HDD) hemen ön tarafında belirli bir miktar yemeği sıcak tutabilecek bir hazne varsa (RAM) ve siz oradaki çeşitlerden birini yiyecekseniz çorbanın pişmesini beklemezsiniz. Siz eğer aynı yere daha sık gelmeye başlarsanız garson sizi tanır ve sizin geleceğiniz saatlerde yemek arabasına(L2) sizin çeşitlerinizi de koyar. Sürekli müşterisi olursanız ve %90 aynı siparişleri veriyorsanız geleceğiniz saatte çorbanızı masanızda(L1) hazır bulursunuz.

Ne işe yarar?

İşte siz örnek: Excel'i ilk açtığınızda normal hızda açılır. 2. açtığınızda nasıl açıldığını bile fark edemezsiniz. Cache farkını Setup'tan L1 ve L2 seçeneklerini DISABLE yapıp test edebilirsiniz. Statik ram’den bahsettik onu da açıklayalım;Çalışma prensibi olarak temelde 2 tip RAM vardır. Dynamic ve Static.Static RAM makine açık olduğu sürece üzerine yazılan veriyi tutabilir. Transistörlerden imal edilmiştir.
Dynamic RAMler üzerindeki veriyi tutabilmek için belirli aralıklarla kondansatörlerle tetiklenmeleri gerekir. Aksi takdirde üzerindeki veri kaybolur. Bunun için ana kart üzerinde bu tetiklemeyi yapacak ayrı bir devre dizayn edilmiştir ve bu yüzden dynamic ramler cache bellek olarak çekirdekte kullanılamazlar. Bildiğimiz ramler Dynamic ramdir. Static ramler yapılarında transistör kullanıldığı için daha pahalıdır

ARDUINO NEDİR? Arduino bir G/Ç kartı ve Processing/Wiring dilinin bir uygulamasını içeren geliştirme ortamından oluşan bir fiziksel programlama platformudur. Arduino kartlarının donanımında bir adet Atmel AVR mikrodenetleyici (ATmega328, ATmega2560, ATmega32u4 gibi) ve programlama ve diğer devrelere bağlantı için gerekli yan elemanlar bulunur. Her Arduino kartında en azından bir 5 voltluk regüle entegresi ve bir 16MHz kristal osilator (bazılarında seramik rezonatör) vardır. Arduino kartlarında programlama için harici bir programlayıcıya ihtiyaç duyulmaz, çünkü karttaki mikrodenetleyiciye önceden bir bootloader programı yazılıdır. Arduino İle Neler Yapılabilir ?  Arduino kütüphaneleri ile kolaylıkla programlama yapabilirsiniz. Analog ve digital sinyalleri alarak işleyebilirsiniz. Sensörlerden gelen sinyalleri kullanarak, çevresiyele etkileşim içerisinde olan robotlar ve sistemler tasarlayabilirsiniz. Tasarladığınız projeye özgü olarak dış dünyaya hareket, ses, ışık gibi tepkiler oluşturabilirsiniz. Arduino 'nun farklı ihtiyaçlara çözüm üretebilmek için tasarlanmış çeşitli kartları ve modülleri mevcuttur. Bu kart ve modülleri kullanarak projelerinizi geliştirebilirsiniz. Arduino Nasıl Kullanılır ?  Arduino tüm bu avantajlı özelliklerine rağmen, tüm projelerinizi sıfır elektronik ve yazılım bilgisi ile çabucak yapabileceğiniz bir araç değildir. Hazır kütüphaneleri ve örnekleri kullanarak belli bir yerden sonra tıkanmamak için Arduino ile birlikte elektronik ve yazılım da öğrenmeniz gerekir. Arduino kartlarının getirdiği kolaylıkların bir götürüsü olarak Arduino kartlarda Atmega mikrodenetleyicilerin performansını %100 kullanamazsınız. Arduino ile çalışmaya başlamadan önce Arduino hakkında temel bilgileri edinmeniz faydalı olacaktır. Sonrasında sizin için uygun olan Arduino kartını (Arduino Uno, Arduino Mega 250, Arduino Leonardo... vs) seçip bir adet edinmelisiniz. Tüm Arduino kartları aynı şekilde programlanabilir, ancak farklı kartların farklı özellik ve fonksiyonları olur. Örneğin sıklıkla tercih edilen 2 Arduino kartı, Arduino Uno ve Arduino Mega;  Arduino 'nun temel kartıdır.  ATMega328 mikrodenetleyicisi bulunur.  14 Dijital G/Ç Pini, 6 PWM Çıkışı, 6 ADC Girişi vardır.  32 KB Flash hafızaya sahiptir.  Arduino Mega 2560 'da ATMega2560 mikrodenetleyici bulunur.  Giriş / Çıkış Sayısı Arduino Uno 'dan daha fazladır. (54 Dijital G/Ç Pini, 14 PWM Çıkışı, 16 ADC Girişi)  Hafızası da Arduino Uno 'ya göre daha yüksektir. (256 KB Flash hafıza)

5G ile hayatımızda ne değişimler olacak?

5G nedir, hazır olduğunda bizi çok mu hızlandıracak? 4.5G ile aralarında ne kadar hız farkı var?

Hızlı interneti hepimiz seviyoruz, bu yüzden dünyanın önde gelen tüm telekomünikasyon firmaları daha hızlı internet bağlantısı sunmanın yollarını arıyorlar. Telefonlarımız, saatlerimiz, evlerimiz ve otomobillerimiz, kopmayan, hızlı bir bağlantıya ihtiyaç duyuyor. Tüm bu cihazların ihtiyaç duyduğu bant genişliğini sunmak içinse yepyeni bir kablosuz ağ doğuyor: 5G

Kablosuz ağların geleceği 5G’den geçiyor. Peki 5G nedir ve hayatımızı nasıl kolaylaştıracak?

5G nedir?

5G’nin içindeki “G” harfi, “generation” yani nesil anlamını taşıyor. 5G, 4G LTE’yi kaldığı yerden devam ettirecek ve telefon görüşmeleri, SMS, web’de gezinti gibi bildiğimiz işlevlerin yanına yüksek bir veri aktarım hızı ekleyecek. 5G ile Ultra HD çözünürlüğündeki videoları indirmek ve karşıya yüklemek, daha hızlı olacak. İnternete bağlı binlerce cihaz hayali de 5G ile birlikte gerçek olabilecek.

4G’den veya 4 buçuk G’den çok mu hızlı?

Kısa cevap: Evet. 4G LTE bugün saniyede 1 gigabit veri aktarabiliyor; yani kısa bir HD filmi indirmeniz, kusursuz koşullarda yaklaşık bir saat sürüyor. Sorun ise 4G’nin maksimum hızına çoğu zaman ulaşamıyor olmanız.

5G, indirme hızlarını saniyede 10 gigabite çıkaracak. Elbette 5G’nin hızı da binalar, duvarlar, diğer sinyaller gibi faktörlerden olumsuz etkilenecek ve muhtemelen bu teorik hıza pek yaklaşmayacak. Ancak buna rağmen 4G’den çok daha hızlı olacak.

Önde gelen iletişim firmalarından oluşan dev konsorsiyumlar, 5G için dünya çapında standartlar oluşturmak üzere çalışıyorlar. Bu standartların çoğu henüz kesinleşmemiş de olsa, uzmanlar 5G’nin geriye yönelik uyumluluk (4G ve 3G ile) sunacağını düşünüyorlar.

5G, 4G’ye kıyasla daha yüksek radyo frekanslarını kullanıyor. 4G, 20 MHz’e kadarki bantları kapsarken 5G, 6GHz’e kadar olan frekans bandını kullanabiliyor. Bu yüksek frekansların kullanılmasının sebebi, çoğunlukla şu an boş olmaları ve verileri daha hızlı taşıyabilmeleri. Sorun ise yüksek frekanslı sinyallerin düşük frekanslar kadar uzağa ulaşmamaları. Bu nedenle 5G’nin sunulduğu yerlerde çoklu giriş ve çıkış antenlerinin (MIMO’lar) kullanılması bekleniyor.

5G ne zaman gelecek?

5G, ABD’nin bazı bölgelerinde test edilmeye başlandı bile. Bununla birlikte birçok uzmana göre 5G, 2020’den önce yaygınlaşmayacak. Ancak beklentiniz yüksek internet hızıysa, 4 sene daha beklemenize fazlasıyla değecek.