Mikroişlemci Nedir?

Mikroişlemci nedir? Mikroişlemci, bilgisayarın merkezi işlem birimi olan CPU’nun temel işlevlerini içeren entegre bir devredir. Mikroişlemciler programlanabilir elektronik bileşenlerdir. Bilgisayarlarda, mobil cihazlarda veya gömülü sistemlerde ana işlem birimi olarak görev yaparlar.

Mikroişlemciler aslında bir anahtardır. Küçük bir silikonun üzerine devasa elektronik bir anahtar seti yerleştirilmiştir. Yapısında CPU, ön bellek ve input/output elemanları bulunur. Ayrıca mikroişlemciler, mikrobilgisayarların ortaya çıkmasını da mümkün kılmıştır. Mikroişlemciler gelişen teknoloji ile performansını yıllar içerisinde artırmıştır. Mikroişlemciler sürekli gelişmiştir bu yüzden tarihine kısaca değineceğiz.

Mikroişlemcinin Kısaca Tarihi

• İlk mikroişlemci 1971 yılında piyasaya sürüldü. İlk mikroişlemci 4 Bit  Intel 4004 olarak kabul ediliyor. Federico Faggin tarafından geliştirilmiş.
• 1972 yılında yine Intel tarafından 8 Bit 8008 geliştirildi.
• 1973 yılında National Semiconductor tarafından ilk multiçip olan 16 bit işlemci piyasaya sürüldü.
• Daha sonra Intel 8008’i 8086 olarak adlandırılan 16 bitlik bir sürüme yükseltti. 8086, birçok bilgisayara güç sağlayan x86 ailesinin ilkiydi.
• 1979 yılında Motorola tarafından geliştirilen 68000, 32 bit mimariler için geliştirilen ilk mikroişlemcilerdendi. Piyasaya sürüldüğü zamandan itibaren 32 bit tasarımların en ünlülerinden biri olmayı başardı.
• 1982’de piyasaya sürülen BELLMAC-32A, Dünya’nın ilk masaüstü süpermikrobilgisayarında, Dünya’nın ilk 32 bit dizüstü bilgisayarında ve Dünya’nın ilk kitap boyutunda olan süpermikrobilgisayarında kullanıldı.
• Günümüzde ise bilgisayarlarda daha çok 64 bit tercih ediliyor.

Mikroişlemcinin Yapısı ve Çalışması

Mikroişlemcinin yapısında bulunan CPU bilgisayarın beynidir. Aritmetik ve Mantık Birim(ALU) , Kontrol Birimi ve Kayıt Dizisinden oluşmuştur.

• Aritmetik ve Mantık Birimi (ALU) , adından da anlaşılacağı gibi tüm aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirir.
• Kayıt Dizisi (Register array), verileri işlenmek üzere geçici olarak tutar.
• Adından da anlaşılacağı üzere Kontrol Birimi (Control Unit) de bilgisayarda gerçekleştirilen tüm işlemleri denetler.

Mikroişlemciye gelen veriler ilk önce hafızaya gelir. Burada depolanır. Bellek birincil ve ikincil olarak ikiye ayrılır. Birincil hafıza birimleri ise iki tanedir:

• RAM (Random Access Memory) : Verilerin geçici olarak depolandığı hafızadır. Verilerin erişilebilir tutulması için güç gerektirir. Güç kesildiğinde ise hafızadaki veriler kaybolur. Verilere rastgele, çok hızlı erişmeyi mümkün kılan bilgisayar sistemleri için bir depolama türüdür.
• ROM (Read-Only Memory) : Verilerin kalıcı olarak depolandığı hafızadır. ROM’da depolanan veriler yalnızca okunabilir. Değiştirilmesi oldukça güçtür. Bilgisayar ve diğer elektronik cihazlarda kullanılan bir depolama türüdür.

Özet olarak, bir mikroişlemci girdi aygıtından girdiyi alır, bellekte verilen talimatlara göre işler ve çıktı üretir. CPU’da 3 çeşit veri yolu (BUS) vardır.

• Address Bus: CPU tarafından oluşturulan adres bilgilerinin taşınmasını sağlar. Adress bus tek yönlüdür.
• Data Bus: Çift yönlü veri akışını sağlayan bir yoldur. Veriler CPU’dan belleğe ve bilgisayar belleğinden CPU’ya taşınabilir.
• Control Bus: Çift yönlü bir yoldur. Kontrol sinyallerini CPU’ya iletmek için diğer bileşenlere kontrol sinyalleri iletir. Temel amaçlarından biri, iletişimdeki hataları en aza indirmektir. Control bus sayısı her mikroişlemcide farklı olabilir.

Mikroişlemci Tipleri

Mikroişlemciler, işlem bitine göre farklı tiplere ayrılırlar. İşlem miktarına bağlı olan mikroişlemci tipleri şunlardır:

• 4 bit
• 8 bit
• 16 bit
• 32 bit
• 64 bit

Adresleme kipine göre ise mikroişlemciler şu şekilde sınıflandırılır:

• RISC: Azaltılmış Komut Seti Hesaplama. RISC mimarisi CISC mimarisine alternatif olarak geliştirilmiştir. Basit yapılar içerir böylece kompleks yapıların çözülmesinde kullanılır. Genellikle fırınlarda, klimalarda vb. yerlerde kullanılırlar.
• CISC: Karmaşık Komut Seti Hesaplama. CISC mimarisi değişken uzunlukta ve karmaşık yapıda komutlara sahiptir. Böylece bellek tasarrufu sağlar. Sinyal işlemede kullanılan DSP işlemcilerinde, masüstü bilgisayarlarda, dizüstü bilgisayarlarda ve sunucularda kullanılır.

Mikroişlemcinin Avantajları

• Yüksek hızlıdır.
• Maliyeti düşüktür.
• Boyutu küçüktür.
• Taşınabilir.
• Çok yönlüdür.
• Daha düşük güç tüketimi
• Daha az ısı üretimi