Mikro iþlemcinin yapýsýný oluþturan birimler :
Kontrol birimi:
Bütün komutlar buradan iþletilir. Ýþlenen komuta göre mikro iþlemci içerisindeki bir adresteki veri deðiþtirilir yada bir verinin iþlemci içindeki baþka bir bölüme aktarýlmasý saðlanýr.
Ýletim yollarý (Bus) :
Ýletim yollarý iþlemci ile bilgisayarýn diðer birimleri arasýndaki baðlantýlarý saðlayan iletkenlerdir. Üç tip iletim yolu vardýr : Veri yollarý (Data Bus), Adres yollarý (Adress Bus), Kontrol Yollarý (Control Bus).
Kaydedici (Register) :
Mikro iþlemci ile bellek ve giriþ/çýkýþ (I/O-Input Output) kapýlarý arasýndaki bilgi alýþveriþlerinin çeþitli aþamalarýnda,bilginin geçici olarak depolanmasýný saðlar. Kontrol biriminin doðrudan baðlandýðý bellek birimleridir.
Sayýcýlar (Counter) :
Sayýcýlar iþlemi yapýlacak komut ve verilerin adreslerini taþýyarak,bilgisayarýn çalýþmasý sýrasýnda hangi verinin hangi sýrada kullanýlacaðýný belirler.
Giriþ çýkýþ devreleri :
Bu devreler mikro iþlemcinin yalnýzca giriþ ve yalnýzca çýkýþ yapan veya giriþ çýkýþ yapan birimleriyle baðlantý kurduðu devrelerdir.
Aritmetik mantýk birimi (Aritmetik Logic Unit / ALU) :
Mikro iþlemcinin, birinci derece önemli kýsmýdýr. Toplama,çýkarma gibi iþlemleri yapar.
Kayan nokta birimi (Floating Point Unit / FPU) :
Matematik iþlemci olarak ta bilinir. Cpu içinde yoðun matematik iþlemleri yapan birimdir.
Ýþlemci kesirli sayýlarla uðraþýrken çok vakit kaybeder. Özellikle trigonometrik,köklü ve üstel iþlemlerde bir çok iþlemi ayný anda yapmasý gerektiðinde yavaþ kalýr. Bu tip iþlemlerin yapýlmasý için bir yardýmcý iþlemci gerekir.
GÝRÝÞ BÝRÝMÝ
Bilgisayar veri giriþini saðlayan birimlere, giriþ birimi (input device)adý verilir. Bu birimler,diþ ortamdan bilgisayarýn dýþ ortamýna veri veya komut aktarýlmasýný saðlar. En yaygýn olarak kullanýlan giriþ birimi klavye ve mouse’dur (Fare).
MERKEZÝ ÝÞLEM BÝRÝMÝ (CPU)
Merkezi iþlem birimi (CPU - Central Processing Unit), bilgisayarýn en önemli parçasýdýr. Bilgisayar üzerinde yapýlan tüm iþlemler, bu birim tarafýndan gerçekleþtirilir ve denetlenir. Bu birimler genel olarak þu þekilde incelenebilir:
Aritmetik ve Mantýk Birimi
Bilgisayara verilen matematiksel ve karþýlaþtýrma iþlemleri bu birim tarafýndan yapýlýr.
Kontrol Birimi
Bilgisayarda yapýlan tüm iþlemleri kontrol eder. Giriþ ve çýkýþ birimlerinin denetimini, bellek ile ilgili iþlemleri, komutlarýn yorumlanmasýný ve bilgisayarýn bir bütün olarak çalýþmasýný saðlar.
Bellek Birimi (Hafýza-Memory)
Programlarýn üzerine yüklenip çalýþtýrýldýðý, tüm iþlemlerin yapýldýðý ve bilgilerin geçici olarak saklandýðý yere bellek birimi denir. Bilgisayar kapandýðý anda bellekte bulunan bilgiler kaybolur. Bellek kapasitesi bilgisayarlarda farklýlýklar gösterir. Bilgisayarlarda genel olarak iki çeþit bellek türü vardýr.
Rom Bellek (Read Only Memory)
Bu bellekteki bilgiler silinmez, deðiþtirilemez, sadece okunabilir. Bilgisayar üreticisi firmalar tarafýndan bu belleðe bilgiler önceden yerleþtirilir. Burada, bilgisayarýn açýlýþý ile ilgili kodlar bulunur. Bilgisayar, ilk açýldýðýnda bu bellekteki bilgilere göre iþlemlere baþlar.
Ram Bellek (Random Access Memory)
Bilgisayardaki tüm verilerin, iþletim sisteminin ve programlarýn çalýþtýrýldýðý yerdir. Bilgisayar kullananlar, tüm iþlemlerini bu bellek üzerinde gerçekleþtirirler. Bu belleðe ana bellek adi verilir.Bilgisayarda çalýþtýrýlacak program, bellek kapasitesinden büyükse, program çalýþtýrýlamaz. Örneðin; bir yazý defterinin 100 sayfa olduðunu kabul edelim. Her sayfaya 40 satýr ve bir satýra da 60 karakter yazabilirsek; defterin bir sayfasýna 60x40= 2400 karakter yazýlabilir. Bir sayfaya 2400 karakter yazabildiðimize göre 100 sayfalýk bir deftere 100x2400=240.000 karakter yazabiliriz. 640 KB’lik ana belleðe sahip bilgisayara, ayný anda yaklaþýk 3 defter dolusu yazý girilebilir. Bilgisayarda yer alan bellek bölümlerinin kapasitelerine göre ifade ediliþi aþaðýdaki þekildedir:
Bellek Bölümü Kapasite Deðeri (KB)
Ana Bellek (Base Memory) 0 - 640
Uzatýlmýþ Bellek (Extended Memory) 641 - 1024
Geniþletilmiþ Bellek (Expanded Memory) 1025’ten yukarýsý
ÇIKIÞ BÝRÝMÝ
Bilgisayarýn iç ortamýnda iþlenmiþ verileri dýþ ortama aktarmayý saðlayan birimlere, çýkýþ birimi (Output device) adý verilir. En çok kullanýlan çýkýþ birimleri, ekran ve yazýcýdýr. Bazý çýkýþ birimleri, hem giriþ hem de çýkýþ ünitesi olarak kullanýlýr. Örneðin; disk veya disket içine bilgi yazdýrýldýðýnda çýkýþ birimi, içerisinden bilgi alýndýðýnda ise giriþ birimi olarak kabul edilir. Bilgisayarýn giriþ ve çýkýþ birimlerinden bazýlarý þunlardýr:
YAN ÜNÝTE
GÝRÝÞ BÝRÝMÝ
ÇIKIÞ BÝRÝMÝ
Klavye
x
-
Ekran
-
x
Yazýcý
-
x
Çizici
-
x
Optik Okuyucu
x
-
Mouse
x
-
CD
x
-
Disket
x
x
Sabit Disk
x
x
Kartuþ
x
x
Optik Disk
x
ý
Tarayýcý (Scanner)
x
-
Modem
x
x
Merkezi Ýþlem Birimi (MÝB)
Bilgisayarýn içerisinde bulunan bileþik bir kartý ifade etmek amacýyla MÝB, CPU ve mikro iþlemci ifadeleri kullanýlýr. Bilgisayarda bulunan tüm elektronik parçalar ne yapacaklarýna dair emirleri MÝB‘den alýrlar. MÝB, kullanýcý tarafýndan verilen komutlarý yorumlar, komutlara uygun programlarý çalýþtýrýr ve isteklerimizi yerine getirir.Bilgisayarýn, bir toplama iþlemini yapabilmesi için bir dizi devreyi açýp kapatmasý gerekir. Bu iþlemleri çok kýsa sürede ve eþ zamanlý olarak yapar. Bu eþ zaman iþlemi gerçekleþtiren MÝB’e baðlý bir saattir (Kuarts Kristal). Saatin her vuruþunda bilgisayar birçok elektriksel iþlemi gerçekleþtirir. Bu saatin ürettiði darbeler Mega Hertz (Mhz) olarak adlandýrýlan birimle ölçülür.33 Mhz hýza sahip bir bilgisayarýn sistem saati 1 saniyede 33.000.000 kez çalýþýyor demektir. Mhz deðeri büyüdükçe, bilgisayarýn çalýþmasý da hýzlanacaktýr.Bir kiþisel bilgisayarýn hýzý, mikro iþlemcisinin hýzýna ve birim zamanda iþlediði sözcük boyuna baðlýdýr. Mikro iþlemcisinin hýzý ise, bir saniyede yapilan iþlem sayýsý ile ölçülür. Sözcük boyu ise, bilgisayarýn birim zamanda iþleyebildiði bit sayýsýdýr. Bu deðer 8, 16 ve 32 olabilmektedir. Mikro iþlemciler belirli numaralarla ifade edilirler.
Mikro Ýþlemci Türleri
8080: Ýþlem hýzý 4.77 Mhz’dir. Kontrol edildiði bellek 1 Mb’dir. 8 Bit sözcük boyunu kullanýr.
80286:Ýþlemler 6 ile 20 Mhz oranýnda deðiþebilmektedir. 16 MÝB’e kadar belleði kontrol edebilmektedir. 16 Bit sözcük boyu kullanmakta olup, çoklu iþlem yapabilme yeteneði bulunmaktadýr.
80366:Ýþlem hýzý 33 Mhz’e kadar çýkabilmekte, 4 GB’a kadar ana belleði kontrol edebilmektedir. 80386 DX 32 Bit sözcük boyu, 80386 SX ise 16 Bit sözcük boyu kullanýlabilmektedir.
80486: 80386’a matematik iþlemci eklenerek geliþtirilmiþ bir iþlemcidir. Ön bellek denetleyicisine sahiptirler. 486 SX veya 486 DX olarak adlandýrýlýrlar.
80586:Pentium olarak adlandýrýlýrlar. Pentium Latince 5 anlamýna gelmektedir: 60-400 Mhz arasýnda iþlem hýzý olabilmektedir.
3 MÝKROÝÞLEMCÝLER
Mikroiþlemci, kýsaca CPU (Central Processing Unit / merkezi iþlem birimi) olarak adlandýrýlýr. Bilgisayarýn en önemli ögesidir. Bu nedenle bir beyine benzetilebilir. Elektronik bir beyin olarak düþünebileceðimiz mikroiþlemci, bir bilgisayarýn yapacaklarý ile ilgili tüm komutlarý verir.
Transistöründen yongasýna kadar bilgisayarý oluþturan bütün elemanlar, emirleri mikroiþlemciden alýrlar. Bilgisayarda ya da çevre birimlerinde olup biten her þey, mikroiþlemci tarafýndan yollanan sinyallerle gerçekleþtirilir ve denetlenir.
Mikroiþlemcinin, belirli bir zamanda neler yapacaðýný ise, klavye, fare vb. çevre birimler yoluyla bilgisayar kullanýcýsý belirler. Kullanýcýnýn komutlarýný anlayan, yorumlayan ve bu yoruma göre iþlem yaparak kullanýcýnýn isteðini yerine getiren yine mikroiþlemcidir.
Günümüzde, bir mikroiþlemcinin tek baþýna yaptýðý iþi, eskiden yüzlerce eleman (transistör vb), büyük bir levha üzerinde bir araya gelerek yaparlardý. Bu dmum hem yer hem de iþlem hýzý bakýmýndan büyük sorunlar doðurmaktaydý. Bilgisayar teknolojisindeki geliþmeler, bir zamanlarýn büyük bir levha üzerinde, yüzlerce devrenin yaptýðý iþi tek bir devrenin (integrated circuit /tümleþik devre) yapmasýnýý saðlamýþtýr. Bu devreler yonga olarak adlandýrýlýr. Geliþmiþ bir mikroiþlemciyi oluþturan yonga, yaklaþýk üçmilyon transistörden oluþuyor.
MÝKROÝÞLEMCÝLERÝN YAPISINI OLUÞTURAN BÖLÜMLER
Mikroiþlemci yaptýðý tüm iþleri kendi içindeki, mükemmel bir yapýlanmaya borçludur. Bu yapý çeþitli bölümlerden oluþmaktadýr.
a. Kontrol Birimi
Bütün komutlar burada iþletilir. iþlenen komuta göre mikroiþlemci içerisindeki belli bir adresteki veri deðiþtirilir yada bir verinin iþlemci içindeki baþka bir bölüme aktarýlmasý saðlanýr.
b. Ýletim Yollarý (Bus)
Ýletim yollarý, mikroiþlemci ile bilgisayarýn diðer birimleri arasýndaki baðlantýlarý saðlayan iletkenlerdir.
Ýletim yollarý 3 gruba ayrýlýr.
1- Veri yollarý (Data Bus)
2- Adres yollarý (Adress Bus)
3- Kontrol yollarý (Cotrol Bus)
c. Kaydedici (Register)
Mikroiþlemci ile bellek ve I/O kapýlarý arasýndaki bilgi alýþ-veriþlerinin çeþitli aþamalarýnda, bilginin geçici olarak depolanmasýný saðlarlar. Kontrol biriminin doðrudan baðlandýðý bellek birimleridir.
d. Sayýcýlar (Counter)
Sayýcýlar, iþlemi yapýlacak komut ve verilerin adreslerini taþýyarak, bilgisayarýn çalýþmasý sýrasýnda hangi verinin hangi sýra ile kullanýlacaðýný belirlerler.
e. Giriþ- Çýkýþ Devreleri
Bu devreler mikroiþlemcinin, yalnýzca giriþ ve yalnýzca çýkýþ yapan veya giriþ-çýkýþ yapan birimleri ile baðlantý kurduðu devrelerdir.
f. Aritmetik Mantýk Birimi (ALU)
Mikroiþlemcinin, birinci derecede önem taþýyan bir birimidir. Toplama, çýkarma gibi basit matematiksel iþlemleri yapar.
g. Kayan Nokta Birimi (FPU)
Matematik iþlemci olarak da bilinir. Mikroiþlemcide, yoðun matematik iþlemleri yapan birimdir. Mikroiþlemcinin iþlem gücünü belirlemektedir.
3.1 MÝKROÝÞLEMCÝ TÜRLERÝ
Mikroiþlemcilerin tür ayrýmý, ayný anda iþleyebildiði bit sayýsýna göre yapýlmaktadýr. Bugüne kadar üretilmiþ olan mikroiþlemci türleri:
1. 4 bitlik mikroiþlemciler
2. 8 bitlik mikroiþlemciler
3. 16 bitlik mikroiþlemciler
4. 32 bitlik mikroiþlemciler
5. 64 bitlik mikroiþlemciler
Sistemlerin gösterdiði geliþime göre yapýlan dönemsel ayýrým da KUžAK olarak adlandýrýlýr. Bu bölümde, 32 ve 64 bitlik mikroiþlemciler incelenmiþtir.
32 Bitlik Mikroiþlemciler
32 bit mikroiþlemciler veri yoluna 32 iletken ile baðlanmýþ olan ve ayný anda 32 bit uzunluðundaki bir kelimeyi iþleyebilen mikroiþlemcilerdir. Bu 32 bitlik bilgi 16+16 veya 8+8+16 ve 4 adet 8 bitlik kelimelerden oluþabilir.
Intel 80486 Mikroiþlemcisi:
Intel firmasý yürüttüðü geliþtirme projeleri uyarýnca I80386'lardan sonra 10 Nisan 1989'da I486DX'i piyasaya sürdü. Bunun I386DX'lerden belirgin farký, pin sayýsýnda, taþýdýðý transistör sayýsýnda ve dolayýsýyla da saniyedeki iþlem sayýsýnda (Million Per Second-MIPS) idi.
I486DX'i takiben, I486SX ve I486DX2 versiyonlarý üretildi. Bütün bunlar, birbirleri ve I386 ailesi ile uyumlu olmasýna karþýn, özellikle MIPS olarak hýz bakýmýndan aralarýnda bazý farklýlýklar bulunmaktadýr.
I386 ve I486 ailesinin baþlýca özellikleri tablo 2.1'de verilmiþtir.
Intel 486DX, 486SX ve 486DX2 arasýndaki yukarýda belirtilen ayrýntýlarýn dýþýnda yonga yapýlarý ve pin baðlantýlarý aynýdýr.
Tablo 2.1 'de verilen deðerler dýþýnda kalan bazý farklýlýklar da þunlardýr;
Yalnýzca I486DX2'de saat katlayýcý (clock doubler) vardýr. Bu þekilde mikroiþlemci iç devresi, diðer devrelere göre 2 kat daha hýzlý çalýþmaktadýr.
I486DX ve DX2'lerde ve 486SX'in plastik kýlýflý düz gövdeli (Plastic Quad Flat Pack- PQFP) versiyonunda çevrim test devresi (Boundary Scan Control) vardýr. Normal SX'lerde bu giriþ-çýkýþ konulmamýþtýr.
Intel486SX Mikroiþlemcisi:
Intel 486SX mikroiþlemcisi, I80486 ailesinin güçlü ve gücüne oranla daha ucuz olan bir türüdür. 486DX mikroiþlemcisinin bir türevidir.
Genel özellikleri
v Geliþmiþ mikrodevre özelliðine sahiptir. CHMOS IV ve CHMOS V teknolojisi ile üretilmiþtir.
v Yüksek iþlem performansýna sahiptir.
v 16, 20, 25, 33, 40 MHz'lik saat frekanslarýnda çalýþýr.
v 25 MHz'de 80 MBayt/sn gibi yüksek bir iþlem kapasitesi vardýr.
v Kaydediciler 32 bitliktir. 8 veya 16 bit veri ile de çalýþýr.
v €oklu komut seti.
v Cache belleklidir. Böylece çalýþma hýzý artmaktadýr.
v 486SX "PQFP" tipinde I96 pinli, "Grid arrey" tipinde 168 pinlidir.
v 8 Kbaytlýk kod ve veri (Code, Data) cache'ine sahiptir.
v Sayfalandýrýlmýþ (paged), göreli (virtual) bellek yönetimi (Memory Management) vardýr.
v Kullanýlmasý kolaydýr;
- kendi kendini test eder (Built-in Self Test)
- hata bulma sistemi vardýr
- intel yazýlým desteklidir
- yaygýn bir yazýlýmcýlar desteðine sahiptir.
64 Bitlik Mikroiþlemciler
Intel PENTIUM Mikroislemcisi:
PENTIUM, Intel mikroiþlemci ailesinden 8086, 8088, 80286, 80386DX, 80486DX, 80486SX ve 80486DX2'ler ile %100 uyumludur. Bütün bu mikroiþlemcilere ait komutlarý iþleyebildiði gibi ek komutlarý da iþleyebilmektedir. Üstün özelliklere de sahiptir.
PENTIUM DOS, WINDOWS, OS/2, UNIX iþletim sistemleri ile çalýþabilmektedir.
PENTIUM mikroiþlemcisi, kendisinden önce üretilmiþ olan mikroiþlemcilerin bütün özelliklerine sahip olmamýn yaný sýra aþaðýdaki özelliklere de sahiptir.
Genel Özellikleri:
¨ Üretim teknolojisi: Son geliþtirilmiþ yarý iletkenlerden 0.8 mikronluk BICMOS ve CMOS silikon teknolojileriyle üretilmektedir.
¨ Yapýsýndaki transistör sayýsý 3.1 milyon,
¨ Saat hýzý: 60 MHz, 66 MHz, 75 MHz, 90 MHz, 100 MHz, 120 MHz, 133 MHz,
¨ Veri yolu: 64 bit
¨ Adres yolu: 32 bit
¨ Pin Sayýsý: 273
¨ Üstün mimari (Super scalar arthitecture)
- 2 kanallý iþlem birimleri
- paralel iþlemler için tek saat
¨ 8 KB' lik data ön belleði, 8 KB' lýk kod ön belleði
¨ Geliþmiþ dizayn (Advenced Design Features)
¨ Çoklu mikroiþlemci kullaným alt yapýsý (Multi processor support)
¨ Dahili hata kontrolu (Internal error dedection)
¨ Komut uygulama zamanýnýn deðiþtirilmesi (Impproved instruction executin time)
¨ Ýþlemlerin izlenmesi
Bütün bu iþlemler 4 ana bölüm altýnda gerçekleþmektedir.
a. 8 KBaytlýk kod ve ön bellekleri
Ön bellekler, hýzlý çalýþan birer kayýt ve transfer devresi iþlevi yaparak iþlemlerde önemli hýz artýþlarý saðlamaktadýr.
- KOD Ön belleðinin Görevi:
Kod ön belleði bir bakýma, genel amaçlý kaydedicilerin iþlevini yürütmektedir. Gelen komutlarý, çözümlemek üzere "prefetch buffer" ve "decoder" üzerinden "control ROM" una ve "control unit" e vermektedir. Diðer tarafta gelen komut uyarýnca, iþlenecek verinin ulaþýmýný saðlamaktadýr. Bu iþlemler için, hedef belirleyici "branch target buffer" ve lineer adresi fiziksel adres haline dönüþtüren "translation lookside buffer" TLB devrelerinden yararlanýlmaktadýr.
- VERÝ Ön belleðinin Görevi:
64 bitlik veri yolu baðlantýsýyla iç ve dýþ arasýndaki veri akýþýný düzenlemektedir. 32 bitlik iletim yollarý üzerinden "ALU" ve "Address Generator" devrelerinin U ve V pipeline bölümlerine olan baðlantýlarý ile eþ zamanlý çoklu iþlem olanaðýný yaratmaktadýr.
Kod ön bellekte olduðu gibi, TLB devresi aracýlýðýyla da lineer adresi fiziksel adrese dönüþtürerek, "Code Cache" bellek ile koordineli çalýþmayý saðlamaktadýr.
b. Aritmetik Mantýk Ýþlem Birimi (Aritmetik Lojik Unit):
PENTIUM ALU devresi, diðerlerinden farklý olarak, U ve V sýralý iþlem (pipeline) devreleri ile iki iþlem ayný anda yürütme olanaðýna sahip bulunmaktadýr.
c. Kontrol ROM (Control ROM):
özel bir mikroprogram ile yüklenen ve kontrol biriminin beyni olan "Control ROM" kontrol iþlemlerinin PENTIUM'un yapýsal özelliklerine uygun olarak yürütülmesini saðlamaktadýr.
d. Kayan Noktalý Ýþlem Birimi (Floating Point Unit):
Büyük rakamlý, toplama, çarpma ve bölme gibi matematikse) iþlemlerin gerçekleþtirilmesini saðlamaktadýr.
Not: Ýlk üretilen PENTIUM 'Iarýn FPU devresinde bir sorun olduðu ortaya çýktý. Bu durum daha sonra Intel firmasý tarafýndan da kabul edildi ve bütün PENTIUM’ larý ücretsiz deðiþtireceðini açýkladý.
(Motorola -IBM-Apple) PowerPC Mikroislemcisi: (MPC 601 ) 14 Mart 1994
PENTIUM da dahil olmak üzere bütün X86 ailesi karmaþýk komut setini (CISC:Complex Intruction Set Computer) kullanýrlar. Buna karþýn PowerPC azaltýlmýþ komut seti kullanýr, yani bir RISC (Reduced Intstuction Set Computer) iþlemcisidir.
PowerPC IBM, Motorola ve APPLE firmalannýn ortak üretimi olarak ortaya çýktý.
Burada RISC ve CISC mimarilerinin farklarýný kýsaca açýklayalým.
CISC iþlemciler özel amaçlý çok sayýda komuta sahiptir. Bu nedenle yonga üzerinde komutlarý çözümleyen, yerine getiren ve sonuçlarýný deðerlendiren devreler karmaþýk bir yapýya sahiptir ve gerçekleþtirilmesi için çok fazla transistör gerektirir. Olumlu bir yaný ise bu tip yongalar için derleyici yazmanýn daha kolay olmasý ve kod en iyileme (optimizing) tekniklerine fazla gereksinim duyulmamasýdýr.
Buna karþýlýk RISC iþlemcilerde çok basit ve sadece temel olarak gerekli olan en az komut setine yer verilmiþtir. Dolayýsýyla gereken devreler basittir ve orantýsal olarak çok daha az transistör ile gerçekleþtirilebilir. Transistör gereksiniminin az oluþu tasarýmcýlarýn ayný devrelerden birden fazla sayýda kullanarak ayný anda daha fazla komut iþleme yoluna gitmelerine neden olmuþtur. Ayrýca komut setinin basit oluþu da komutlarýn paralel olarak iþlendiðinde dikkate alýnmasý gereken özel durumlarýn (bir komutun diðer komutun çýktýsýna baðýmlý olmasý gibi) daha az sayýda olmasýný saðlamaktadýr. Böylece RISC iþlemcilerde çok büyük hýz artýþlarý saðlamakta, en iyileyen derleyiciler (optimizing compiler) sayesinde de en yüksek verim elde edilmektedir.
- Power Performance Yonga (PowerPC) ekim 1991'den beri, IBM, Apple ve Motorola firmalarýnýn ortak bir üýünüdür. PowerPC IBM'in RISC system/6000 sistemleri için geliþtirdiði POWER teknolojisini temel almaktadýr.
- PowerPC ile ondan önceki iþlemciler arasýndaki en belirgin fark, PowerPC 'nin daha sýnýrlý bir komut kümesine sahip olmasý. Bu büyük boyutlu mimari, iþlemcinin ayný saat döngüsü içinde paralel olarak birden çok komutu iþlemesine olanak tanýyor.
- PowerPC'nin kayan nokta birimi, komut kümesi mimarisinde doðrudan desteklendiði için daha sýký entegre olmuþtur. Bu da PowerPC'ye daha yüksek kayan nokta performansý kazandýrmaktadýr.
- PowerPC 601'in veri yolu arabirimi, mevcut haliyle 32 bitlik bir adres yolu ve 64 bitlik veri yolunu destekliyor.
- Yonganýn üzerinde bulunan bir saat bölücü devre, standart veri yollarýna kolay arabirimler saðlýyor.
- PowerPC 601 : 50/66 MHz saat hýzýna sahiptir.
- 32 KBaytlýk önbelleðe sahip
- Transistör Sayýsý : 2.8 milyon
- Transistör Uzunluðu : 0.65 mikron
- Veri yolu geniþliði : 44 bitlik
- Adres veriyolu : 32 bit (4GB)
- 32 KBaytlýk 8 yollu, fiziksel adreslenebilen, birleþik önbelleði var.
- PowerPC 0.65 mikronluk CMOS (Complementary Metal Oxcide Semiconductor) teknolojisiyle üretiliyor.
- Isý yayýmý 8.5 watt
- Besleme gerilimi +5.6 V
Intel P6:
Intel, Dünya'da 16 þubat, Türkiye'de ise 23 þubat 1995'te duyurduðu yeni kuþak iþlemcide 5.5 - 6.1 milyon arasýnda transistör kullanacak. PENTIUM iþlemcisinin yaklaþýk 2 katý iþlem gücüne sahip olan P6, çoklu yonga tasarýmý ve Dynamic Execution teknolojisinin sayesinde, iþlemci performansýný önemli miktarda arttýrýyor. Mikroiþlemcinin +2.9V besleme gerilimi ve 133 Mhz çalýþma hýzý olacak. Endüstri Analistleri P6'nýn öncelikle üst-uç uygulama server'larý ve iþ istasyonlarýnda kullanýlacaðýný ileri sürüyor. P6 X86 komut setini destekliyor. Buda X86 mimarisi üzerinde çalýþan mevcut bütün yazýlým ve uygulamalarýn P6 ile uyumlu olacaðý anlamýna geliyor.Ayrýca Intel P6 iþlemcileri için yüksek hýza sahip statik RAM (SRAM) üretimine baþlayacak. SRAM'larýn 1O'ns nin altýnda bir hýza sahip olmasý bekleniyor. SRAM' lar P6'nýn yonga paketine entegre edilecek olan 256 KBaytlýk Level 2 önbellek için kullanýlacak. 256 KBaytlýk Level2 SRAM zaman uyumlu olacak. Yani 133 MHZ 'lik P6 dengi þlemcisi ile ayný hýzda çalýþacak.
Intel 486'lar ile PENTIUM arasýnda pazarda hem fiyat hem de performans seçenekleri açýsýndan bir boþluk olduðunu farketti ve 75 Mhz / IOO Mhz hýzýnda 486DX4 iþlemcilerini üretti.
486DX4 yongalarý kendinden önceki 486'lardan çeþitli yönlerden ayrýlmaktadýr. Bunlarýn baþýnda sunduklarý yüksek hýz gelmektedir.
486 yongalarýnda bulunan 8K'lýk önbellek 486DX4 'lerde 16K 'ya çýkmýþ durumdadýr.
486DX2'lerdeki saat katlayýcý 3 katýna çýkmýþtýr. Bu þekilde 33 + 3'le 99 MHz, 3 + 25 'le 75MHz mikroiþlemci iç hýzý elde edilmektedir.
486DX ve 486DX2 gibi dahili bir matematik iþlemciye sahip.
Ayrýca 3.3 voltluk enerji tutumlu mimarisi sayesinde, 5 voltluk tasarýma sahip sistemler gibi aþýrý sýnmýyor. Böylece 100 MHz hýza ulaþmak mümkün oluyor. Yine de ýsýyý dengelemek için bir fan'a ihtiyaçlarý vardýr.
Buraya kadar sayýlan iþlemciler arasýnda, son dönemde üretilenlerden Intel 486DX2, Intel PENTIUM, Intel DX4 modelleri incelenmiþtir. Ancak son yýllarda AMD, Cyrix, DEC gibi fiýmalar tarafýndan ayný iþi yapan ve çoðunlukla daha ucuz olan çeþitli mikroiþlemci modelleri de üretilmiþtir.
3.2 VERÝ YOLLARI - DATA BUS
PC'de bütün iþlemleri mikroiþlemci yapmaktadýr. Bu iþlemler için kullanýlacak veriler, mikroiþlemciye veriyolu adý verilen elektronik kanallardan gelmektedir. Bu nedenle bilgisayarýn performansý, iþlemci hýzý ile birlikte veriyolu hýzýna da baðlýdýr. Çeþitli veriyolu standartlarý vardýr. Bunlar:
ISA (Industry Standart Arclýitecture / Endüstri Standardý Mimarisi):
Standart 8 bitlik veriyoluna, 8 veri bitini ve ek adres bitlerini içeren bir yol eklenmiþtir. ISA veriyolunun bu þekilde 8 yerine 16 bit iletebilmesi saðlanmýþtýr.
EISA (Enhanced Industry Standart Architecture Geliþtirilmiþ Endüstri Standardý Mimarisi)
EISA 32 bitlik bir veriyoludur. Mikroiþlemciyle gerçek anlamda 32 bit alýþverýþ yapýlabilmektedir. ISA veriyoluyla tam uyumludur. Artan performans kendini EISA VGA kartlarýnda gösterir
MCA (Micro Channel Architecture / Mikro Kanal Mimarisi)
MCA 32 bitlik bir veriyoludur. Bu standart sadece IBM PS/2'lerde kul- lanýldý. Hiçbir standartla uyumlu deðildir. Verinin bir adresle istenilen yere yollandýðý bir veriyolu deðildir. örrýeðin bir grafik kartýna, alýnacak verýnin adresi bildirilir. Sonra grafik kartýna, bu verinin aktarýlacaðý kanala eriþme izni verilir.
VESA (Video Electronics Standart Association / Video Elektronik Standartlar Derneði)
VESA tarafýndan hazýrlanan bir verýyolu standardýdýr. Bu standart VL Bus (Vesa Local Bus) adýyla da anýlmaktadýr. Yerel veri yollarý anakart üzerýnde mikroiþlemciye doðrudan baðlýdýr. Mikroiþlemci ile veriyolu arasýnda arabirim olmamasý iletiþimi hýzlandýrýyor. VESA'nýn dezavantajý ise en fazla üç kartý destekliyor olmasýdýr. Eklenen her kart, veriyolunun performansýný düþürmektedir.
PCI (Peripheral Component Interconnect )
VESA'ya rakip olarak üretilen bir yerel veriyolu standardýdýr. PCI bir denetleyici ve hýzlandýrýcýdan oluþmaktadýr. Bu hýzlandýrýcý yardýmýyla tampon bellekteki veriler çevre birimlere gönderilirken ayný anda bellekten yeni veriler alýnýr. Mikroiþlemcidýen baðýmsýz olarak çalýþmaktadýr
3.3 MATEMATÝK ÝSLEMCÝLER
Matematik iþtemciler baþlangýçta yalnýzca toplama ve çýkarma yapabiliyorlarken, giderek çarpma, bölme, ve büyük sayýlarda kayan nokta (floating point) iþlemleri, bilimsel iþlemler gibi çok yönlü iþlem yürüten devreler haline gelmiþtir.
Matematik iþlemci içerisindeki iþlemler ADDER (toplayýcý) ve SHIFTER (kaydýrýcý) denilen iki esas devre ile gerçekleþtirilir. Ancak, bilgileri depolayýcý ve deðerlendirici bazý yardýmcý devrelerden de yararlanýr.
Bn yardýmcý devreler:
AKÜMÜLATÖR (ACCUMULATOR)
Baþlangýç ve sonuç bilgilerini depolamak için Akümülatör kullanýlýr. Mikroroiþlemcilerde: Akümülatör yerine veri kaydedici (Data Register) kullanýlmýþtýr.
GEÇÝCÝ KAYDEDÝCÝ (TEMPORARY REGISTER)
Bellekten alýnan iþlem bilgilerinin ilk durak yeri: Geçici Kaydedici 'dir.
BAYRAK KAYDEDÝCÝ (FLAG REGISTER)
Matematik iþlemci tarafýndan yapýlan iþlemlerin sonucunu gösteren ve bu sonuçlarý deðerlendiren ortamý yaratan devredir.
Bu sonuçlara göre bazý düzeltmeler gerekiyorsa, bilgisayar bunlarý kendi kendine yapabildiði gibi, bayrak ekrana çaðrýlarak bazý uyarýlarýn dýþarýdan yapýlmasý da mümkün olmaktadýr. Durum Kaydedici (Status Register) veya Koþul Kodu Kaydedici (Condition Code Register) deyimlerý de kullanýlýr.
Intel 80387
80286 tabanlý sistemler için çýkarýlan ilk matematik iþlemcidir.Üretimine 1983 yýlýnda baþlandý. 8087 ile ayný çekirdek devreyi kullandýðý için ayný hýzda, hatta mikroiþlemci ile iletiþim yükü yüzünden daha yavaþ çalýþýr.
NMOS teknolojisi ile üretilen 80287 nin 6, 8, 10 MHz tipleri vardýr ve 40 bacaklý seramik DIP kýlýf içerisindedir.
Intel 80287XL
Intel tarafýndan üretilen ikinci kuþak 287 iþlemcisidir. 387 çekirdek devresi üzerine kurulu olduðu için hem çok daha hýzlýdýr, hem de IEEE-754 uyumluluðuna sahiptir.
CMOS teknolojisi ile üretilen 80287XL 12,5 MHz'e kadar tüm hýzlarda çalýþabilmektedir. En yüksek hýzda bile 80287'nin dörtte biri kadar (675m W) güç harcar. Ortalama harcadýðý güç ise 300mW'týr. 40 bacaklý seramik DIP kýlýfýndadýr.
Intel 387
80386 tabanlý sistemler için üretilen matematik iþlemcidir. Intel 387, 68 bacaklý seramik PGA kýlýf içerisindedir. Harcadýðý güç 16 MHz'de ortalama 750mW, max. 1250mW/20 MHz'de ortalama 950mW, max. 1550mW/25 MHz'de ortalama 1250mW, max.1950mW güçtür.
Intel 387DX
387 uyumlu ikinci kuþak matematik iþlemcidir. I989'da üretildi. Kullanýlan farklý bir CMOS teknolojisi 33 MHz'de çalýþma olanaðý saðlamýþtýr. Intel'in ileri düþük güç CHMOS IV teknolojisi ile üretilmiþtir. Harcadýðý güç 20 MHz'de ortalama 525mW, max. 900mW / 25 MHz'de ortalama 625mW, rnax. IOSOmW / 33 MHZ'de ortalama 750mW, max.1250mW'dir.
Intel 387SX
386SX tabanlý sistemleri için üretilmiþlerdir. Bilindiði gibi 386SX mikroiþlemcinin 16 bit veriyolu kullanan tipidir. 16 bit verýyolu üzerinde tasarlanmýs sistemler, üretimi 32 bit olana göre oldukça ucuz olmasýna karþýlýk 386 iþlevselliðini tamamen kotuduðu için tercih ediliyor. Ancak bunun karþýlýðý da hýzý kaybýdýr. 386SX'ler 286 perfomansýnda 386DX iþlevselliði sunuyorlar. Doðan olarak 386SX tercihi beraberinde 387SX'i getirdi. 68 bacaklý PLCC kýlýfý içerisinde üretilen 16 ve 20 MHZ tipleri vardýr.
16 MHz ortalama 740mW, max.1250mW/20 MHz ortalama l000mW, max.1500mW güç harcýyor
Intel387SL
386SL tabanlý sistemler için tasarlanmýþtýr. CHMOS IV teknolojisi ile üretilmiþ olup 386SL gibi çok az güç harcadýðýndan daha çok dizüstü bilgisayarlarda kullanýlýr.80387 çekirdeði üzerine kurulu 387SX'in aksine 387SL 387DX çekirdeði üzerine kurulmuþtur.
Intel 487SX
486SX sistemler ile kullanýlmak üzere tasarlanmýþtýr.486SX, üzerinde matematik iþlem birimi olmayan bir 486DX çekirdeði üzerine oturtulmuþtur. Zaten Intel'in ilk baþlarda sattýðý 486SX'ler üretimden matematik iþlem birimi hatalý çýkmýþ 486DX'lerden baþka birþey deðildi. 486SX'lerin piyasaya sürülmesinden hemen sonra, bu iþlemcinin aslýnda biraz farklý bacak baðlantýsýna sahip normal bir 486DX'den baþka birþey olmadýðý görüldü.487SX yuvasýna oturtulduðunda bu yonga sistemin denetimini tamamen 486SX'ten devralýyor ,daha doðrusu 486SX' in çevresi ile olan tüm mantýksal baðýný koparýyor. 487SX 169 bacaklý seramik PGA kýlýfý içerisinde üretilmekte olup 20 ve 25 MHz tipleri bulunmaktadýr.