Bilgisayar Donanım 2014

Transkript

SAYI SİSTEMLERİ
Decimal [ Dec], Binary [Bin], Hexadecimal [Hex]
Matematiksel olarak sayı sistemleri
an r n +an-1 r n-1 +… + a1r1 + a0r 0 + b1r -1 + b2r -2 + … + bmr –m
şeklinde r tabanına göre açılımı olarak ifade edilebilmektedir. Sayısal Elektronik sistemlerde
kullanılan sayı sistemleri arasındaki dönüşümler ve bu sayı sistemlerinde aritmetik işlemler
örneklerle açıklanacaktır.
Dec
Onlu sayı sistemi  {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
(123)D sayısı  1x102+2x101+3x100  100 + 20 + 3= 123
Bin
İkili Sayı Sistemi  {0,1}
Bu sayı sistemindeki her bir rakama Binary Digit kelimelerden türetilmiş Bit terimi kullanılır.
Basamak Ağırlığı
(1010) B  1x23+0x22+1x21+0x20  8 + 0 + 2 + 0 =(10)D
Taban Değeri
Dec2Bin
Onlu sayıları İkili sayılara dönüştürmek için iki yöntem kullanılmaktadır.
(25)10=(?)2
Yrd. Doç. Dr. C. Harmanşah
Sayfa 1
İkiye Bölme
Kalan
25
2
1
12
2
0
6
2
0
3
2
1
11001
1
Ağırlıklar Toplamı veya Arama Yöntemi
Onlu sayı olarak verilen sayının 2’ lik kuvvetleri aranır.
(54)10=(?)2
Öncellikle onlu sayıyı ifade edecek 2’ lik kuvvetleri yazılır.
26
25
24
23
22
21
20
64 32
16
8
4
2
1
1
1
0
1
1
0
32 + 16 + 0 + 4 + 2 + 0  54
[54]10 = [110110]2
54 için  6 bit kullanılmalı. En büyük bit den başlayarak ağırlıkları istenen sayı değerini ifade
edecek şekilde arama yapılır. Burada kullanılmayacak kuvvetler “0” olarak alınacaktır.
Aşağıdaki soruları cevaplayınız?
a) 7310= (?)2
b) 12310= (?)2
c) [1011011]2= [?]10
d) [1101]2=[?]10
Kesirli Sayılar
Kesirli sayıların gösteriminde
2-1
2-2
2-3
2-4
1/21 1/22
1/23
1/24
0,5
0,125
0,0625
0,25
2-5
1/25
0,03125
2-6
1/26 …
…
Sayfa 2
(14,375)10= (?)2
14

0,375 
1110
0,5
0,250
1,125
0,0625
0
1
1
1
2
0x 1/2 + 1x1/2 + 1x 1/23
0
+ 0,250 + 0,125 = 0,375
(14,375)10 = (1110,011)2
Aşağıdaki soruları cevaplayınız?
a) (34,25)10=(?)2
b) (21,6875)10=(?)2
c) [11010,101]2=[?]10
d) [1011,110]2=[?]2
İşaretli Sayılar
Onlu sayılarda pozitif ve negatif sayılar için “ + “ ve “ – “ semboller kullanılmaktadır.
+ 42
- 42
İkili sayı sisteminde işaretli sayıların gösterilmesi için ikili sayıya “1” veya “0” biti eklenir.
Pozitif sayı için  0 biti konulur. Negatif sayı için  1 biti eklenir.
İşaretli sayıların gösterimi farklı şekillerde yapılabilmektedir. Bunlardan birisi 2’ ye Tümleyeni
alınarak işaretli sayı elde edilir.
+6
0 1 1 0

1’ e Tümleme
[0
1 // 1
1 0 0 1
0]
2’ ye Tümleme
+
( 1’ e Tümlenen değere 1’ eklenir)
1 0 1 0
-8x1 +
a) (-27)10 = (?)2
1
b) (-81)10=(?)2
0x4 + 1x2 + 0x1  -8 + 0 + 2 + 0 = -6
c) (-19)10=(?)2
Sayfa 3
Binary Aritmetik
Toplama (ADD)
Kurallar 
0 + 0= 0
1 0 1 1  11
0 + 1= 1
0 1 1 1 
+
1 + 0= 1
7
1 0 0 1 0  18
1 + 1= 1 0
Carry
1
Sum (Toplam)
1
1 0 1 1 02 
+
2210
1 1 1
2

710
1 1 1 0 1
2

2910
Aşağıdaki işlemleri yapınız?
a) [10101] + [ 1011] = ?
b) [10011] + [ 10101] = ?
Çıkarma (SUB)
Kurallar  0 – 0 = 0
1–1=0
1–0=1
10–1=1
1 0 1
2
0 1 0
2

510

210
-
0 1 1
2
310
Borrow (Ödünç)
a) 101102 – 01012 = ?
b) 110012 - 010112 = ?
Sayfa 4
HEXADECIMAL  { 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F }
[1 2 3] H = [ ? ] D
1x162 + 2x161 + 3x160 = 256 + 32 + 3 = 29110
[3 2 ] H = ( ? ) D
3x161 + 2x160 = 48 + 2 = 5010
Hex2Bin
Hex sayıları ifade etmek için 4 bitlik ikili sayılar kullanılmaktadır.
[F 1 6] H = [ ? ] B
[2 D 8] 16 = [ ? ] 2
[1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0]2
0010 1101 1000
F
1
6
[0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0]2
[1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0] 2 = [ ? ] H
9
C
TOPLAMA (ADD)
E
[1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 ] 2 = [ ? ] H
A
C
5
4A16 + 6316=?
4516 + 2316 = ?
i) A16 + 316 = 1010 + 310 = 1310 = D16
ii) 416 + 616 = 410 + 610 = 1010 = A16
+
i)
İİ)
4 5 16
5 3 16
??
+
4 5 16
5 3 16
4A16 + 6316 = AD16
9 8 16
516 + 316 = 510 + 310 = 810 = 816
416 + 516 = 410 + 510 = 910 = 916
Sayfa 5
FC16 + 6B16 =?
i- C16 + B16 = 1210 + 1110 = 2310
ii- 116 +F16 + 616 = 110 + 1510 + 610 = 2210
a) 2FC16 + 5D16 = ?
= 17 16
= 16 16
= 16716
b) 3E16 + 8D16 = ?
Boole Cebri ve Mantık Kapıları
Boole cebrini formüle etmek için çeşitli önermeler, kurallar ve teoremler
kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları şöyle özetlenebilir:
Kapalılık özelliği
Bir kümenin elemanları için şöyle bir tanımlama yapılırsa, a=b+c ve S={a,b,c} ise S
kümesi + işlemine göre kapalıdır.
Birleşme özelliği
S kümesi için  (a*b)*c= a*(b*c) ise birleşme özelliği vardır.
Değişme özelliği
a*b=b*a  a,b ve c ∈ S
Birim eleman
e * a = a * e = a ise  e sayısına birim eleman denilmektedir.
Örneğin Doğal sayıları kümesi * işleminde birim eleman 1 dir. [5 * 1=1 * 5 = 5]
Tersi
a * b = e ise a b’ nin tersidir.
Dağılma özelliği
a*(b . c) = (a * b) . (a * c) sağlanıyorsa * işlemi . üzerine dağılma özelliği vardır.
Boole Cebri ve Binary sayılar
Aşağıda verilen işlemler Boole cebri ile kullanılmaktadır. Bunlar; VE (AND), VEYA (OR)
ve DEĞİL(NOT)
Sayfa 6
AND
x
0
0
1
1
OR
y
0
1
0
1
x.y
0
0
0
1
x
0
0
1
1
NOT
y
0
1
0
1
x+y
0
1
1
1
x x’
0 1
1 0
Boole cebri temel teoremler, kurallar ve önermeler
𝑥+0=x
x .1 = x
𝑥 + 𝑥′ = 1
x . x′ = 0
𝑥+𝑥 =x
x .x = x
𝑋̿ = x
𝑥+1=1
x .0 = 0
𝑥+𝑦 =y+x
̿̿̿̿̿̿̿
(𝑥
+ 𝑦) = x̅ y̅
x+y
(xy
̅̅̅) = x̅ + y̅
xy = yx
x (x + y) = x
𝑥 + 𝑥𝑦 = x
x + x̅y =
Örnek
𝑥. x = x
= x. x + 0
𝑥 + 𝑥𝑦 = x
= x. x + x. x̅
= x. 1 + xy
= x (x + x̅)
= x(1 + y)
= x .1
= x .1
=x
=x
Sayfa 7
Aşağıda verilen Boole fonksiyonlarını ( basitleştiriniz) indirgeyiniz?
1) 𝑎 (𝑎̅. 𝑏) =?
2) 𝑥̅ y̅ z + 𝑥̅ 𝑦z + 𝑥 y̅ =?
3) (̅̅̅̅̅̅̅̅
𝐴 + 𝐵 )(𝐴̅ + 𝐵̅ ) =?
Değişkenlerin alabileceği olası bütün bileşimleri içeren, girişlerin değişimlerine karşılık
çıkışların bulunduğu tablolara Doğruluk Tablosu (Truth Table) denilmektedir.
X
0
0
0
0
1
1
1
1
y
0
0
1
1
0
0
1
1
Z
0
1
0
1
0
1
0
1
x’y’z’
x’y’z
x’yz’
x’yz
xy’z’
xy’z
xyz’
xyz
m0
m1
m2
m3
m4
m5
m6
m7
Giriş sayısı n  Çıkış sayısı 2n dir.
Tabloda yer alan her terim miniterim olarak adlandırılır. Boole fonksiyonları doğruluk
tablosunda yer alan miniterimlerin toplamı ile ifade edilebilir. Doğruluk tablosunda
çıkışları 1 olan miniterimlerin toplamı Boole fonksiyonunu verir.
Sayfa 8
Örnek : Aşağıda verilen Boole fonksiyonunun doğruluk tablosunu yazarak çıkış
fonksiyonu elde ediniz?
1) ∑ 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) = (0,1,3,5)
X
0
0
0
0
1
1
1
1
Y
0
0
1
1
0
0
1
1
Z
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
m0
m1
m2
m3
m4
m5
m6
m7
F= m0 + m1 + m3 + m5  𝐹 = 𝑥 ′ 𝑦 ′ 𝑧 ′ + 𝑥 ′ 𝑦 ′ 𝑧 + 𝑥 ′ 𝑦𝑧 + 𝑥𝑦′𝑧
Soru: Elde ettiğimiz yukarıdaki çıkış fonksiyonunu Boole teoremleri ve önermelerini
kullanarak indirgeyiniz.
Örnek: Aşağıda verilen bir Boole fonksiyonu sadeleştirildikten sonra elde edilen çıkış
fonksiyonu lojik kapılar kullanılarak çizilmiştir.
Sayfa 9
Örnek: Lojik devreyi ifade eden Boole fonksiyonu yazınız?
Mantık Kapıları
Boole cebri işlemlerini gerçekleştirmek üzere tasarlanmış çeşitli mantık kapıları
tasarlanmıştır.
VE KAPISI (AND GATE)
VEYA KAPISI ( OR GATE)
Sayfa 10
DEĞİL KAPISI (NOT GATE)
BUFFER (TAMPON)
NOT AND (NAND) VE DEĞİL
VEYA DEĞİL (NOT OR – NOR)
EXCLUSİVE OR (EXOR) ÖZEL VEYA
EXCLUSIVE NOR (EXNOR) ÖZEL VEYA
DEĞİL
Sayfa 11
Karnaugh Haritası
Boole fonksiyonunun sadeleştirilmesinde teorem ve önermelerin kullanılmasının yanı
sıra şematik bir yöntem olan Karnaugh haritası da kullanılmaktadır. Bu şematik
yöntemde doğruluk tablosunda yer alan her miniterim bir tablo üzerinde bir hücreye
yerleştirilir.
Örnek olarak OR fonksiyonunun doğruluk tablosunu yazarak Karnaugh haritasında
gösteriniz.
Örnek:
Sayfa 12
Örnek Karnaugh haritaları
x
0
0
0
0
1
1
1
1
y
0
0
1
1
0
0
1
1
Z
0
1
0
1
0
1
0
1
m0
m1
m2
m3
m4
m5
m6
m7
Örnek: Σf(x,y,z)= (0,1,2,5,7) Boole fonksiyonunu Karnaugh haritası ile sadeleştiriniz?
Aşağıda
verilen
Boole
fonksiyonlarını
Karnaugh
haritalarını
kullanarak
çıkış
fonksiyonlarını yazınız?
a) Σf(a,b,c)= (0,2,4,6)
b) Σf(x,y,z)= (1,2,3,5,7)
Sayfa 13
4 girişli Boole fonksiyonları için Karnaugh haritaları 3 girişli haritalara benzer şekilde
düzenlenmektedir. Burada 4 giriş olduğu için harita 16 durumu kapsayacak şekilde
genişletilmiştir.
Aşağıda verilen Karnaugh haritalarının çıkış fonksiyonlarını elde ediniz?
Sayfa 14
Birleşik Mantık (Combinational Logic)
Birleşik mantık devrelerinde belirli bir andaki devrenin çıkışları o andaki girişlerin
birleşim ile elde edilmektedir. Bu tür devrelerde mantık kapıları girişlerinden gelen lojik
sinyalleri alır ve sahip olduğu özelliğe uygun olarak (ve / veya / değil vb) çıkış sinyali
üretirler. Birleşik mantık devrelerin tasarımı çeşitli adımlar içermektedir. Bu yaklaşım
tipik olarak programlama için yapılan adımlara benzemektedir.
Burada mantık devresi ile çözümü yapılacak problemin belirlenmesi ve ardından bunun
çözümünü içeren adımlar şöyle gerçekleşmektedir.
1- Problemin tanımlanması
2- Tanımlanan problemn için mevcut giriş sayısı ve istenen çıkış sayısının belirlenmesi
3- Giriş ve Çıkış değişkenlerinin sembollerle ifade edilmesi
4- Doğruluk tablosunun çıkarılması
5- Çıkış fonksiyonunun elde edilmesi ve mantık kapıları ile devre şemasının çizilmesi
Soru: Binary sayıların Toplama işlemini yapan bir mantık devresi tasarlayın?
İkili sayıalrın toplanması ile ilgili kuralların hatırlanması problemin tanımlanması ve
çözümünde önemlidir.
0 + 0 = 0 // 0 + 1 = 1 // 1 + 0 = 1 // 1 + 1 = 10
Bir bitlik iki binary sayıyı toplamak için bir tasarım yapılacak olursa;
Giriş sayısı  2  girişleri x ve y ile ifade edebiliriz.
Çıkış sayısı  2 ( Sum ve Carry )
Girişlerin olası durumlarına bağlı olarak elde edilecek çıkışları veren Doğruluk Tablosu
şöyledir:
Sayfa 15
Doğruluk tablosundan elde edilen çıkış fonksiyonlarını uygun mantık kapılar kullanarak
devre şemasını çizelim.
Burada iki bit’ in toplanması ile edilen bu toplama devesine Yarı-Toplayıcı (Half-Adder)
denilmektedir. Eğer bir önceki basamaktan gelen elde bit’ ini de toplamaya dahil
etmek istenirse elde edilen toplama devresine Tam-Toplayıcı (Full-Adder) denilecektir.
Tam –Toplayıcı (Full Adder)
Tam toplayıcı devre 3 giriş bitinin aritmetik toplamını veren mantık devresidir. Bu
çözüm sırasında giriş değişken sayımız 3 bit olacaktır.
Giriş değişkenleri x,y ve z olacaktır.
x ve y  toplanacak bit’ leri // z ise bir önceki basamaktan gelen elde değerini ifade
eder.
Çıkışlar  s (toplam) // c (elde)
Bu işlemin Doğruluk Tablosu aşağıda verilmiştir.
Sayfa 16
3 girişli olduğu için çıkış fonksiyonunu daha kolay elde etmek için Karnaugh haritasını
çıkarmak gerekir.
s ve c için iki Karnaugh haritası çıkarılır.
Sayfa 17
Mantık devrelerin tasarımında kullanılan yaklaşımlar sonucunda daha fazla sayıda giriş
ve çıkış fonksiyonuna sahip devrelerin tasarımında kullanılacak IC devre elemanları
geliştirilmiştir. Böylece sadece basit mantık kapılarının yanı daha büyük bir problemin
çözümünü sağlayacak IC ler üretilmiştir. Günümüzde sadece basit işlemlerin çözümünü
değil aynı zamanda çok karmaşık problemlerin çözümü olacak şekilde mantık devre
tasarımlarını içerisinde barındıran entegreler (IC) üretilmektedir.
Bu açıdan mantık devre elemanları olan chip (IC) leri şöyle sınıflandırabiliriz:
SSI (Small Scale Integration)  İçerisinde 10-20 arasında mantık kapısı bulunur
MSI (Medium Scale Integration)  sadece kapılar değil bazı işlemleri yapacak
devreler bulunmaktadır. Bunlar toplama veya
çıkarma işlemleri gibi ( 8-bit, 16-bit veya 32-bit)
20 -400 arasında kapı bulunabilmektedir.
LSI (Large Scale Integration)  çok sayıda işlemi (fonksiyonu) yapacak şekilde
tasarlanmış chip’ lerdir. Bu chip’ ler içerisinde
toplama, çıkarma, çarpma vb gibi işlemlerin yanı sıra
farklı matematik işlemlerini gerçekleştirebilecek
mantık devreleri bulunmaktadır. Binlerce mantık
kapısını barındırmaktadırlar.
VLSI (Very Large Scale Integration)  Bu chip’ ler içerisinde birden fazla LSI
bulunmaktadır. İleri düzeyde işlemleri yapmak
üzere geliştirilmiş fonksiyonel chip’ lerdir.
Bu tümleşik devrelerde milyonlarca mantık
kapısı bulunmaktadır.
Burada
1
bitlik
Tam
Toplayıcı
devresi
bit
bazında
toplama
işlemini
nasıl
gerçekleştirildiğinin anlaşılması için verilmiştir. Bilindiği gibi işlemciler (CPU) tarafından
yapılacak
işlemlerde
8-bit/16-bit/32-bit
veya
64-bit
toplama
işlemleri
gerçekleştirilmektedir.
16-bit veya 32-bit toplama işlemini yapmak üzere tasarlanmış MSI tipi entegreler
bulunmaktadır. İşlemci içerisinde bu ve benzeri işler için çok sayıda hazır tasarım başka
Sayfa 18
bir deyişle MSI entegresi bulunmaktadır. Aşağıda toplama işelmi için örnek bir devre
tasarımı görülmektedir.
Kod Çözücü (Decoder)
Sayısal sistemlerde ikili bilginin kodlanması çeşitli amaçlarla kullanılmaktadır. Kod
çözücü devre n sayıda girişi 2n sayıda (maksimum) benzersiz çıkışa dönüştüren birleşik
devredir. Böylece n tane giriş değişkeni için 2n sayıda miniterim üretilecektir.
Kod çözücü doğruluk tablosunda Girişler  I0, I1 ve I2
Çıkışlar ise  Y0, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6 ve Y7
Bu devrenin tamamını içerecek şekilde Decoder chip’ ler üretilmiştir.
Her bir giriş için sadece çıkışlardan birisi “1” olacaktır.
Doğruluk tablosundan elde
edilen çıkış fonksiyonlarının mantık devre tasarımı aşağıdaki gibidir.
Sayfa 19
ENCODER (KODLAYICI)
Kod çözücü devre tersi işlem yapan mantık devresidir. Kodlayıcı 2n sayıda girişi n sayıda
çıkışa dönüştüren devre yapısıdır. Böylece 2n sayıda girişe bağlı olarak çıkış kodu
üretilir. Çıkış fonksiyonlarının mantık devre tasarımı şöyledir:
MULTIPLEXER (MUX) (ÇOĞULLAYICILAR)
Sayfa 20
Çok sayıda bilgi hattının tek bir hat üzerinden iletilmesini sağlamak için kullanılan
mantık devresidir. Girişteki ikili bilgileri seçen ve tek bir çıkış hattı üzerinden
iletilmektedir.
DEMULTIPLEXER (DEMUX)
Multiplexer devresinin tersi işlem yapan mantık devresidir. Tek girişi 2n sayıda çıkışa
aktarmaktadır. Diğer taraftan demux decoder devresinin özel bir uygulaması gibi
düşünülebilir. Seçim bilgisine bağlı olarak girişi istenilen çıkışlardan birisine
aktarmaktadır.
Senkron Sıralı Mantık (Sequential Logic)
Sayfa 21
Birleşik mantık yapısında herhangi bir anda devrenin çıkışı sadece o andaki girişlere
bağlı iken senkron sıralı mantık devresinde bellek elemanı bulunmaktadır. Sıralı mantık
devreleri asenkron ve senkron olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır.
Blok şemada görüleceği üzere devrenin çıkışı sadece girişlere değil aynı zamanda bellek
elemanının durumuna da bağlıdır.
Belleğin bir sonraki durumu dış girişlerin ve o
andaki mevcut durumun bir fonksiyonudur. Bundan dolayı, sıralı devre, girişlerin,
çıkışların ve iç durumların zaman içindeki sıralamasıyla tanımlanmaktadır.
Sıralı devrenin sınıflandırılması zaman bağlı olarak yapılmaktadır. Asenkron sıralı devre
giriş bilgilerinin değişim sırasına bağlı olarak herhangi bir anda değişebilmektedir.
Senkron sıralı devre ise zamana bağlı davranışı değişebilen yapılardır. Bundan dolayı
sıralı devrelerde saat sinyali kullanılmaktadır. Bu tür devrelerin kullanıldığı sistemlerde
senkronizasyonu
sağlamak
için
periyodik
bir
saat
üreteci
(clock
generator)
kullanılmaktadır. Saat palsleri ile senkron sıralı devrelerin etkileşimi sağlanmaktadır.
Saat sinyalinin kullanıldığı senkron sıralı devrelerde kullanılan bellek elemanına FlipFlop denilmektedir. Flip-Flop lar 1 bitlik bilgi saklama yeteneğine sahip mantık
devreleridir.
Flip-Flop
Giriş sinyali ile durumu değiştirilmediği sürece ikili durumunu saklayabilen mantık
devresidir.
Sayfa 22
Triggering
Flip-flop ların durumu, giriş sinyalindeki geçici bir değişim ile sağlanmaktadır. Bu anlık
değişmeye triggering denilmektedir.
Saat palsinin kenarlarına duyarlı olarak çalışan Flip-Flop lar duyarlı oldukları kenara
göre adlandırılır.
Sayfa 23
D Type FF
Girişindeki veriyi (ikili bilgiyi) çıkışa yada başka bir devre elemanına aktaran mantık
devresidir. Veri transferi yaptığı düşünülerek Data Transfer devre elemanı olarak da
bilinmektedir.
REGISTER (SAKLAYICILAR)
Sayısal bilgi sistemlerinde “lojik 0” ve “lojik 1” değerleri saklanmaktadır. Flip-Flop’ lar
1-bit’ lik bilgi saklamak( yada geçici olarak tutmak) üzere kullanılan mantık devresidir.
Flip-flop bir bellek hücresi (memory cell) olarak işlev görmektedir. Başka bir deyişle, bir
grup FF bir araya getirilerek bellek yapıları oluşturulmaktadır. Register’ lar sayıcılar ve
bellek birimleri tasarımında kullanılmaktadır. Sayıcılar bilgisayar sistemi içinde işlemleri
sıraya koymak ve kontrol etmek üzere kullanılmaktadır. Bellek devreleri ise bilgilerin
saklanması ve geçici süre korunması için kullanılmaktadır. Register’ lar MSI tipi
entegreler içerisinde bulunmaktadır.
Sayfa 24
Bellek Hücresi (Memory Cell)
Çok sayıda Bit’ i saklamak için D-tipi FF’ lar paralel olarak birleştirilmektedir. Saklayıcıda
(Register) tutulan verinin dışarıya alınmasına read (okuma), dış verinin içeriye alınmasını
yazma (write) denilmektedir. D-tipi flip-flop bir bellek hücresi olarak nasıl kullanıldığı
aşağıdaki şekilde görülmektedir.
Sayfa 25
Sayısal
sistemlerde
saklayıcılar
hem
işlemsel
hem
de
saklama
amacıyla
kullanılmaktadırlar. Bu kapsamda bellek birimi şöyle tanımlanabilir; saklayıcılar ve
bunlara veri aktarmak için ihtiyaç duyulan ilgili devrelerden oluşan bir tür saklayıcı
grubudur.
Ortak Giriş/Çıkış uçları, yazma ve okuma kontrol sinyallerine sahip eşit
uzunlukta saklayıcıların bir entegre (IC) içersine yerleştirilmesi ile bellek devreleri
oluşturulmuştur.
Sayısal Sistemlerde Ortak Yollar
Sayısal sistemlerde Giriş/Çıkış aygıtları, bellek birimleri ve CPU arasında veriler ortak
hatlar üzerinden iletilmektedir. Sistemdeki bileşenlerin ortak bir yolu kullanabilmeleri
bu birimlerin/cihazların elektriksel özelliklerine bağlıdır. Her devre veya cihazın çıkışı
ortak bir yola bağlanamaz. Ortak yola bağlantı yapılırken 3-State Buffer (3 Konumlu
Buffer) mantık devre elemanı kullanılmaktadır. Böylece birbirlerine fiziksel olarak bağlı
olduğu lojik devreden elektriksel olarak ayrılabilmektedir. 3-State Buffer sembolü ve
doğruluk tablosu aşağıda verilmiştir.
YOL (BUS)
Görevleri aynı olan sinyal hatlarının gruplandırılması oluşturulan fiziksel yapılara Yol
(Bus) denilmektedir. Anakart üzerindeki bileşenlerin birbirleri ile iletişimleri bu yollar
üzerinden gerçekleştirilmektedir. Anakart üzerindeki iletişim yolları işlevlerine göre
sınıflandırılmaktadır.
Sayfa 26
Data Yolu
Birimler arası data transferinin gerçekleştirildiği hatlardır. Çift yönlüdür. (CPU dan I/O
birimlerine veya I/O birimlerinden CPU’ya doğru)
Adres Yolu
Adresleme amacıyla kullanılan sinyal hatlarıdır. Tek yönlü olup (unidirection) CPU’ dan
birimlere doğrudur.
Kontrol yolu
Sisteme bağlı birimlerin çalışmalarını düzenleyen denetim ve yönetim sinyallerinin
bulunduğu yol yapısıdır. Bu hatlarda READ/WRITE, Clock ve chip select gibi kontrol,
yönetim ve denetleme sinyalleri bulunmaktadır. Bu yoldaki sinyalleri görevlerine göre
gruplandırılırsa:
1. Sinyal seçimi
2. Yön tayin seçimi
3. Zamanlama
CPU/Memory Bus
Veri transfer açısından en yüksek hıza sahip olan yol yapısıdır. Günümüzde bu yolun
hızı 800 MHz ve daha yukarısındadır. Özellikle cache bellek ile gerçekleştirilen yol
bağlantısı en kısa yol yapısıdır. Bu yol bağlantısı CPU’ dan Cache belleğe ve Cache
bellekten anabelleğe doğrudur.
Sayfa 27
I/O Bus
I/O yolu Giriş-Çıkış aygıtlarını CPU/Memory yoluna bağlar. Bu yol diğer yola göre daha
yavaştır. Günümüde bu yolun hızı 400 MHz üzerine çıkarılmıştır.
BELLEK (MEMORY)
Bellek iki boyutlu dizi şeklinde tasarlanmıştır. Bu bellek dizisinde her bir saklayıcı tek bir
adrese ve farklı fiziksel bir lokasyona sahiptir. Bu kapsamda belleği adreslenebilir
saklayıcılar grubu olarak tanımlayabiliriz.
Sayfa 28
Saklayıcıda tutulan veri miktarı belirli bit uzunluğundadır. Sayısal sistemlerde kullanılan
bit uzunluğu Byte (8-Bit), Word (Kelime / 16-Bit), Double Word (DW) (32-Bit) ve ya 64Bit olarak belirlenmiştir.
Belleğin kapasitesi saklayabileceği maksimum kelime sayısı ile belirlenmektedir. Bir
bellek n-bit adres girişe ve m-bit kelime uzunluğuna sahipse, belleğin kapasitesi 2nx m
dir. Başka bir deyişle, bellek her biri m-bitlik 2n sayıda Word’ den oluşmaktadır.
Aşağıdaki tabloda bellek kapasitesi, adres hattı ve kelime uzunlukları verilmiştir.
Adres Hattı (Bit)
Word Sayısı
Bellek Kapasitesi
10 bit
1024
1 KB
20 bit
1024 x 1024
1 MB
30 bit
1024 x 1024 x 1024
1 GB
32 bit
4 x 1G
4 GB
Sayısal sistemlerde kullanılan bellek sistemlerin oluşturulması çeşitli tasarım teknikleri
kullanılmaktadır. Günümüzde bilgisayar sistemlerinde kullanılan belleğin anlaşılması
için örnek bir bellek tasarım yöntemi olarak İki Seviyeli Kod Çözme (Two-Level
Decoding) yöntemi kısaca açıklanacaktır.
İki Seviyeli Kod Çözme (Two-Level Decoding)
Satır Kod
BxS
Çözücü
Fiziksel Kelime (P)
address in
Sütun Kod Çözücü
B
Sayfa 29
Bu yöntemde bellek dizisindeki bir düzey fiziksel kelimeye diğer düzey ise mantıksal
kelimeye karşılık gelmektedir. Burada Fiziksel Kelime (P) bellek dizisinin bir satırındaki
bit sayısını ifade etmektedir. Mantıksal Kelime (B) ise çıkışa aktarılan bir fiziksel
kelimedeki bit’ lerin sayısıdır. Bu yöntemde iki kod çözücü devre bulunmaktadır. Kod
çözücülerden birisi satırları seçmek için kullanılmaktadır. Fiziksel kelime, S (segment –
bölüm) tane parçaya yani mantıksal kelimeye ayrılmıştır. Diğer kod çözücü ise Sütun
Kod Çözücü devresidir. Sütun kod çözücü, seçilen fiziksel kelimeden mantıksal kelimeyi
seçen Çoktan Seçici (Multiplexer – MUX) devresidir. Böylece B x S uzunluğuna sahip bir
fiziksel kelime içinden, B- bitlik kelime çıkışa aktarılmaktadır.
Bilgisayar sistemlerinde, yukarıda örnek tasarımlarda belirtilenlerden daha gelişmiş ve
karmaşık yapılar kullanılmaktadır. Bellek organizasyonun anlaşılması açısından basit bir
tasarım örneği sunulmuştur.
Belleklerin tasarımında önemli olan noktalar; fiziksel olarak küçük boyutlarda
üretilebilmesi, üretim maliyetinin düşük olması ve erişim süresinin kısa olmasıdır. Bu ve
benzeri faktörler gözönünde bulundurularak bilgisayar bellekleri tasarlanmaktadır.
Bellek biriminde bilgiler Word (16 bit / 32 bit) olarak adlandırılan gruplar halinde
saklanmaktadır. Bellek birimi ile çevrebirimler arasındaki iletişim çeşitli kontrol sinyalleri
ile sağlanmaktadır. Temel olarak kullanılan iki kontrol sinyali Read ve Write olarak
adlandırılmaktadır. Bilgisayar sistemlerinde kullanılan bellekler hız, kapasite ve maliyet
gibi faktörler dikkate alınarak sınıflandırılmaktadır. Bu sınıflandırma bilgisayar
bileşenleri açısından değerlendirilebilir.
Bellek Hiyerarşisi [Simoncelli]
Sayfa 30
RAM (Random Access Memory)
Bellek programların ve verilerin saklandığı depolama alanıdır. Bellek; ana bellek ve yan
bellek olmak üzere gruplandırılmaktadır. RAM Bellek Ana bellek ya da RAM (Random
Access Memory-Rastgele Erişimli Bellek) okunur-yazılır bellek alanıdır. Çalışan
programların, verilerin ve sonuçların saklandığı depolama alanıdır. RAM bellekteki
bilgiler sistemde güç varken saklanabilmektedir. Sistemin enerjisi kesildiğinde
saklamakta olduğu bilgileri kaybetmektedir. Bundan dolayı, ana bellekte bulunan
bilgiler daha sonra kullanmak üzere yan bellek elemanlarında depolanmaktadır.
Anabellek organizasyonunda DRAM bellekler kullanılmaktadır. Bu tip bellekler, düşük
maliyetli ve yüksek kapasiteli tasarımlar için idealdir. DRAM chip’ler belirli aralıklarla
tuttuğu bilgileri yenilenmek zorundadır. DRAM belleklerde her bit’ in saklanması için
kullanılan hücre yapısında yer alan kapasitör dolayısıyla 15-20 us aralıklarla refresh
sinyali ile yenilenmektedir.
Diğer tür bellek ise SRAM (Static RAM) olarak adlandırılmaktadır. SRAM bellek çok hızlı
bellekler olup daha düşük kapasiteli ve yüksek maliyetlidir. Bundan dolayı, anabellek
alanını oluşturulurken tercih edilmemektedir. DRAM belleklerde kullanılan refresh
sinyali ile gerçekleştirilen yenilenme işlemi SRAM belleklerde kullanılmadığı için çok
hızlı belleklerdir. SRAM bellekler cache gibi yüksek hız ve performans istenilen yerlerde
tercih edilmektedir.
Sayfa 31
RAM Bankları
RAM’ler farklı tiplerdeki bellek modüllerine takılmaktadır. İlk nesil PC’ ler den
günümüze
kadar
anabellek
olarak
kullanılmak
üzere
farklı
bellek
modülleri
kullanılmıştır. Bunlar; SIMM, DIMM ve RIMM olmak üzere adlandırılmaktadır. Bellekler
kendisine ait bellek banklarına takılabildiği için anakartınızı satın alırken kullanacağınız
bellek teknolojisinide belirlenmiş olduğu unutulmamalıdır. Diğer önemli bir nokta ise
anakartınızın destekleyeceği maksimum RAM kapasitesidir.
SIMM (Single Inline Memory Module) modüller 30 ve 72 pin olmak üzere iki farklı
tiptedir. 30 pin SIMM ler 256 K, 1 MB ve 4 MB kapasiteli bellekler, 72 pin SIMM’ ler ise
8, 16 ve 32 MB’ lık bellekler için kullanılmıştır.
DIMM bellekler ise 64 bit veri yolu için tasarlanmış bellek modülleridir.
Bu bellek
modülleri 168 pin olup ilk olarak Pentium işlemcilerin kullanılması birlikte ortaya
Sayfa 32
çıkmıştır. Gelişen işlemci ve anakart teknolojilerine paralel olarak 184 ve 240 pin olmak
üzere farklı bellek teknolojileri için DIMM modülleri üretilmiştir.
Anakart ve Bileşenleri
CPU, bellek ve diğer bileşenlerinin bir baskı devre (pcb) üzerine yerleştirildiği platforma
Anakart adı verilmektedir. Anakart üzerinde CPU, bellek, genişleme yuvaları, BIOS,
chipset’ ler, keyboard ve mouse gibi giriş ve çıkış portları bulunmaktadır.
Sayfa 33
İlk PC’ ler için üretilen bilgisayar ana kartları üzerinde CPU soketi, Bellek yuvaları, Seri ve
Paralel portlar, keyboard, Mouse ve benzeri giriş çıkış soketleri yer almaktaydı. Bu
bileşenlerin dışında yer alan Görüntü, Ses ve Network gibi birimler genişleme yuvasına
(expansion slot) takılan kartlar üzerinden bağlanabilmekteydi. Sonraki nesil PC’ lerde
anakartlar üzerine ekran, ağ ve ses gibi modüller yerleştirilmiştir. Bu tür anakartlar
“Onboard” olarak adlandırılmaktadır.
Sayfa 34
ISA (Industry Standart Architecture) 16 bit - 8 bit / 4.77 Mhz
ISA mimarisi 8086 işlemcilerle birlikte kullanılan 8-16-32 bit olmak üzere farklı işlemciler
için üretilmiş bir yol mimarisidir. İlk nesil CPU lar için üretilmiş sistemlere XT
denilmektedir. İlk PC XT makinelerde kullanılan yol mimarisi, 8-bitlik 4.77 MHz hızında
çalışmaktaydı. 16-bitlik CPU’ ların geliştirilmesi ile ISA mimarisinde veriyolu 16-bit’ e
çıkarılmıştır. Günümüzde anakart üzerinde ISA mimarisine ait genişleme yuvaları
bulunmamaktadır. 16-bit’ lik ( I/O yolu ) veri yoluna sahip 286 işlemcilerin üretilmesi ile
anakart üzerinde önemli değişiklikler yaşanmıştır. 286 işlemcilerle tasarlanan sistem
ünitelerine AT (Advanced Technology) adı verilmiştir.
Sayfa 35
PCI (Peripheral Component Interconnect)
PCI veri yolu Intel, AMD, Compaq gibi bilişim sektörünün önemli firmalarının içinde yer
aldığı bir çalışma grubu tarafından geliştirilmiştir. İlk olarak 32-bit veri yolu ve 33 MHz
çalışma hızı için tasarlanmıştır.
Bu yol teknolojisi bilgisayar dünyasına birçok yeni
özellik kazandırmıştır. Bu yol mimarisi Pentium işlemcilerin performansını kullanabilecek
yeteneklerle donatılmıştır. Bu mimarinin getirdiği en önemli özelliklerden birisi
işlemciden bağımsız yol yapısıdır.
Böylece anakartlar üzerindeki işlemci soketine farklı firmalar tarafından geliştirilen CPU’
lar takılabilmektedir. Diğer önemli bir yenilik ise cihazların otomatik olarak
algılanmasını sağlayan Tak & Çalıştır (Plug & Play) özelliğidir. Bu özellik, işletim
sisteminin bilgisayarınıza takacağınız aygıtları otomatik olarak tanımasını ve ardından
cihazı kullanıma hazır hale getirmesini sağlamaktadır. CPU üretim teknolojisinin
gelişmesine paralel olarak bu mimari ile birlikte CPU’ lar daha düşük gerilimlerde ( 3.3 V
gibi ) çalıştırılmaya başlamıştır.
ATX
Pentium işlemcilerin kullanılmaya başlaması ile birlikte PCI mimarisinin getirdiği diğer
önemli yenilik ise güç kaynağının yazılım kontrollü olarak tasarlanmasıdır. Güç
Sayfa 36
kaynağının bağlantı soketi değiştirilmiştir. Bu yenilik, bilgisayarların işletim sistemi
tarafından kapatılabilmesi sağlanabilmektedir. Yeni tasarlanan bu tip bilgisayar sistem
ünitelerine ATX adı verilmiştir.
Sayfa 37
ATX standardı ile birlikte sistem kasası içindeki kablo sayısı azaltılmıştır. Diğer taraftan
bu tip kasaların geniş boyuttadır. Böylece, kasaya bileşenlerin kolay monte edilebilmesi
sağlanmıştır. ATX anakartlar üzerindeki diğer önemli bir farklılık ise klavye ve fare
konnektörlerini PS/2 standardında olmasıdır.
AGP (Accelerated Graphics Port)
ISA ve PCI’ dan sonra daha hızlı ve iyi görüntüler elde etmek için geliştirilen bir
veriyoludur. Grafik kartının, anakart üzerindeki RAM’ in belli bir bellek alanına
dallanmasına izin vermekte ve bağımsız, özel bir grafik veriyolu ile verilerin doğrudan
hızlı bir biçimde alınmasını sağlamaktadır.
3D grafikler, yüksek çözünürlükte hızlı olarak hareket ettirildiğinde PCI veriyolunda
tıkanmalar oluşmaktadır. Kaliteli görüntüler ve animasyonlar, texture (resim alanlarını
dolduran kaplamalar) yeterince hızlı olarak monitörde gösterilememektedir.
AGP veriyolu 66 MHz çalışma frekansı ile ilk nesil PCI veriyolu hızından daha iyi
performans sağlanmıştır. AGP’nin en önemli özelliği, veriyolunda sadece grafik
bilgisinin bulunmasıdır. Hızlı AGP veriyolu RAM ile grafik kartı üzerindeki hızlandırıcı
chip arasındaki doğrudan bağlantı için kullanılmıştır. Bu özellik veriyolunun tüm bant
genişliğinin sadece grafik işlemleri için kullanılmasını sağlamıştır. Diğer taraftan, AGP
soketleri tüm kartlara uyan PCI veriyollari kadar evrensel değildir.
Sayfa 38
AGP’ nin RAM bellekden aldığı pay değişkendir. Bellekten alınan bu kısım hem
kullanılan programa hem de mevcut ana belleğin kapasitesine bağlıdır. CPU, RAM,
grafik hızlandırıcı chip’ i ve PCI veriyolunun bağlantısının birlikte çalışması anakart
üzerindeki chipset tarafından yönetilmektedir. AGP kartları için ayrı yazılımlar
gerekmektedir. 1-2 MB’ dan çok daha yüksek bellek alanları (16 MB’ dan daha fazla)
kullanılabilmektedir. Böylece, 3D animasyonlar ve yüksek kaliteli imajlar hızlıca
görüntülenmektedir.
Sayfa 39
CPU
Anakart, CPU ve diğer birimler arasındaki iletişimi sağlayacak şekilde tasarlanmış
elektronik devrelerin oluşturduğu bir platform olarak da tanımlanabilmektedir. İşlemci
anakart üzerinde yer alan ve tüm çevre birimlerin denetim, kontrol ve yönetimlerinin
gerçekleştiren birimdir. Başka bir deyişle, İşlemci; işletilecek komutların getirilmesi,
kodların çözülmesi ve onları yürütülmesinden sorumludur.
CPU’ nun yapmakla sorumlu olduğu işleri maddeler halinde şöyle sıralanabilir:
1. Sistemdeki bütün elemanlar ve birimleri için zamanlama ve kontrol sinyali sağlar.
2. Bellekten komut veya veri alıp getirir, kod çözer ve işletir.
3. Aritmetik ve mantık işlemlerini gerçekleştirir.
4. G/Ç cihazlarından gelen servis isteklerine cevap verir.
Sayfa 40
CPU nun Performansını Etkileyen Faktörler
CPU performansı; (Internal clock speed) iç saat hızı, (External clock Speed) dış saat hızı,
kelime uzunluğu (Register), veriyolu (data bus) - adres yolu (address bus) genişliği ve
kod verimi gibi faktörler tarafından belirlenmektedir.
i. İç saat hızı
CPU’ nun komutları yürütürken kullandığı saat hızıdır. İşlemcinin üzerinde yazılan
çalışma hızı iç saat hızıdır.
ii. Dış saat hızı
CPU’ nun anakart üzerinde işlem yaparken kullanılan saat hızıdır. Bu hıza anakart yol
hızı da denilmektedir. Anakart yol hızı denildiğinde Bellek ile CPU arasındaki yolun hızı
olarakda adlandırılmaktadır.
iii. Kelime uzunluğu
Mikroişlemcilerin bir defada işleyebileceği veri miktarı olup paralel olarak işlenen veri
bitlerinin sayısı ile ifade edilmektedir. Başka bir deyişle, kelime uzunluğunun büyük
olması, aynı anda daha fazla sayıda verinin işletilmesi anlamına gelmektedir.
iv. Adres yolu: Mikroişlemcini adresleyebileceği bellek büyüklüğünü ifade etmektedir.
Veri yolu ise CPU’ dan (yada CPU’ ya) taşınacak verinin miktarını belirleyecektir.
Sayfa 41
v. Cache Bellek
Bunların dışında CPU’ nun üretim teknolojisi ve CPU komut seti de performansı
etkileyen diğer faktörlerdir.
Sayfa 42
Bilgisayar Bellek Türleri
Fast Page Mode (FPM) RAM:
Bellek satır ve sütunlardan oluşan bir dizi gibi düşünülmektedir. Satır ve sütunların
kesiştiği yerlere bellek hücresi (memory cell) denilmektedir. Bellek kontrol birimi, bellek
içerisindeki içindeki herhangi bir yere ulaşmak istendiğinde, o yerin hem satır hem de
sütun olarak adresini çözmektedir. DRAM dizisindeki bir yeri okumak için öncelikle satır,
sonra da sütunu seçilir. Seçim işlemini kısaltmak amacıyla Fast Page Mode (kısaca FPM)
RAM’lerde okunacak bir sonraki verinin aynı satırın bir sonraki sütununda olduğu
varsayılmaktadır. Bu yaklaşım çoğu zaman doğrudur. Böylece yeniden satır sinyaline
ihtiyaç duyulmayacaktır. Bu istenilen hücreye erişimi kısaltacaktır. İşlemcinin hızı
yükseldikçe bu yöntemin güvenilirliği azalmakta ve performansı düşmektedir. İlk nesil
PC’ ler de bu tip bellekler yaygın olarak kullanılmıştır. 30-pin SIMM modülleri için çeşitli
kapasitelerde FPM bellekler üretilmiştir.
Standart DRAM belleklere Paging adı verilen bir yöntem kullanılarak erişilmektedir.
Böylece belleğin verilen satır adresindeki veriye daha hızlı bir erişim gerçekleşecektir.
Satır adresi aynı kalmak suretiyle sadece sütun adresinin değiştirilecektir. Bu tip bellek
yöntemi Page Mode olarak adlandırılır. Bu teknikte, bellek 512 byte (birkaç KB) lık
sayfalara ayrılmıştır. Belleğe erişim yapıldığında sayfaya ulaşılmış olması yeterli
olacaktır. Bu durumda bir wait state ihtiyaç duyulmayacaktır. Sayfa dışı bir yere
ulaşılmak istendiğinde bir ( ya da birkaç ) wait state ihtiyaç duyulacaktır.
Sayfa 43
EDO RAM
EDO (Extended Data Out) RAM’ler, bellekler 72-pin SIMM formunda üretilmiştir. 30-pin
lik SIMM soketlerinden fiziksel olarak farklı oldukları için EDO Bellek bankları FPM
bellekleri desteklemezler. Bu tip belleklerde, mevcut adresteki veri okunurken yeni
sütun adresini başlatılmasını sağlayacak bir devre ile yenilik kazandırılmıştır. Böylece
FPM belleklere göre %25-30 daha iyi bir performans sağlanmıştır.
Sayfa 44
SD RAM (Synchronous DRAM)
SD RAM, bellek hızının anakart hızı ile senkronize olmasını sağlayan bir bellek
teknolojisidir. Böylece bellek ve anakart arasındaki veri transfer hızı ve performansı
önemli ölçüde artırılmıştır. Bu tip belleklerde erişim hızı 10 ns civarlarına düşürülmüştür.
Hızlı anakartlar için yüksek performanslı bellek kullanımını desteklemektedir. SD RAM
bellekler
64-bit
işlemcileri
desteklemekte
ve
168-pin
DIMM
modulünü
kullanmaktadırlar.
DIMM belleklerle birlikte gelen diğer yenilik ise SPD (serial Presence Detect) adı verilen
EPROM chip, bellek modülü üzerine yerleştirilmiştir. Bu chip anakartın belleğe ait
özellikleri otomatik tanımasını sağlamaktadır.
Sayfa 45
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
SDRAM teknolojisinin bant genişliğinin iki katını sunmaktadır. Bant genişliğini 2 kat
artırmak için bellek hücrelerinin saat duyarlılıkları sadece tek kenara duyarlılık yerine iki
kenara duyarlı hale getirilmiştir.
Daha yüksek kapasiteli ve hızlı bellek modülleri
üretilmiştir. DDR bellekler 200-533 MHz lik
anakartlar için kullanılmıştır. birlikte
kullanılmıştır. Diğer önemli bir yenilik ise bu belleklerin çalışma gerilimi 2,5 V olmasıdır.
Sayfa 46
DDR 2
DDR belleklerden farklı olarak daha hızlı sinyalleme metodu kullanılmıştır. Böylece 400
MHz de çalışan bir DDR bellekler, DDR2 ile birlikte 2 kat yani 800 MHz hızla
çalıştırılmıştır. DDR 2 belleklerin çalışma gerilimi 1.8 V düzeyine indirilmiştir. DDR 2
bellekler 240-pin olarak üretilmiştir.
Sayfa 47
RDRAM (Rambus DRAM)
SDRAM de kullanılan teknolojiden farklı olarak seri bağlantı yapısı kullanılmıştır. Orijinal
16-bit tek kanal RIMM soketler için geliştirilmiştir. Bu bellekler için DIMM soketler
yerine RIMM soketler kullanılmıştır. RDRAM bellekler için 184-pinlik soketler
kullanılmıştır.
DDR 3
DDR 3 teknolojisi ile birlikte bant genişliği ikiye katlanmıştır ( Veri Transfer hızı  1600
Mbps). Diğer taraftan, güç tüketimi DDR2 belleklere göre önemli ölçüde düşürülmüştür
(Çalışma gerilim 1.5 V – 1.35 V). Bellek kapasitesi 8 GB’ a kadar çıkarılmıştır. DDR 3
bellekler 240 pin olmakla birlikte DDR 2 bellek soketleri ile uyumlu değildir.
Sayfa 48
DDR 4
DDR 4 teknolojisinin en önemli avantajı DDR3 ile elde edilen 16 GB bellek kapasitesi
128 GB’ a yükseltilmiştir. Diğer önemli bir yenilik ise çalışma hızının 1600 MHz’ den
3200 MHz’ e çıkarılmasıdır. DDR 4 bellekler, DDR 3 bellek soketleri benzer boyutlarda
olmasına karşın 288-pinlik DIMM soketler kullanılmaktadır. DDR 4 SO-DIMM bellekler
260 pinlik üretilmiştir (DDR3 SODIMM bellek ise 204-pin).
Sayfa 49
8/16-Bit CPU
Intel firması, ilk 16-bitlik 8086 işlemci 1978 yılında üretmiştir. 16-bitlik 8086 işlemcinin
kullanıldığı bilgisayarlara, XT (eXtended Technology) adı verilmiştir. 1982 yılında Intel
firması tarafından 80286 işlemcinin geliştirilmesi ile XT sistemlerin 1 MB’ lık bellek
kapasitesi sınırı 16 MB’ a çıkarılmıştır. 80286 işlemcilerin kullanıldığı bilgisayarlara AT
(Advanced Technology) adı verilmektedir. Bu yeni standart geriye doğru uyumlu olup
temel 8086/8088 komut setine de destek vermektedir.
Sayfa 50
32-Bit CPU
1984 yılında Motorola tarafından üretilen 68020 işlemcisi ve 1985 yılında Intel
tarafından üretilen 80386 32-bitlik işlemcilerdir. 32 –bitlik işlemciler 4 GB’ lık bellek
alanını adresleyebilmektedir.
1989 yılında, Intel firmasından tarafından üretilen 80486 işlemci de matematik işlemleri
için kayan noktalı hesaplama birimi (FPU) CPU’ nun içerisine yerleştirilmiştir. Matematik
işlemcinin CPU içerisine alınması performansın önemli ölçüde artmasını sağlamıştır.
Sayfa 51
64-Bit CPU
Pentium işlemcilerinin 1993 yılında piyasaya çıkmasıyla Intel x86 Ailesinin veri yolu
genişliği 64- bit olmuştur. CPU nun içerisine eklenmiş ön belleğe (Cache) L1 (level-1
birinci seviye) bellek denilmektedir. Pentium Pro, x86 ailesinin altıncı nesil olduğundan,
başlangıçta P6 kod adı ile anılmaktadır. P6 ile birlikte CPU’ nun içerisindeki L1 cache
Sayfa 52
belleğin yanı sıra CPU’ nun dışarısına yeni bir cache bellek yerleştirilmiştir. CPU’ nun
dışına yerleştirilen ikinci ön belleğe L2 cache bellek denilmektedir.
1997 yılında Pentium işlemcilere yeni özellikler kazandıran MMX teknolojisi ile birlikte
işlemcilere multi-media işlemleri için gerekli yenilikler eklenmiştir.
Sayfa 53
Pentium II, işlemcisi, Pentium Pro ve MMX teknolojilerinin entegrasyonu ile üretilmiştir.
Bu işlemci de en önemli değişiklik soket mimarisi yerine slot mimarisi kullanılmasıdır.
Diğer taraftan, 512 KB ‘lık L2 ön bellek eklenmiştir. Intel, Pentium II işlemciyi iki farklı
modelde piyasaya sürülmüştür. Celeron modeli orjinal P II işlemcide bulunan L2 ön
belleğin çıkarılması ile tasarlanmıştır.
Pentium III, 1999 yılında Intel tarafından piyasaya sürülmüştür. Pentium III işlemcinin
önemli yenilikleri; ileri görüntü isleme, 3D, ses ve video gibi uygulamalarda
kullanılabilecek yeni komutlar eklenmesi ve işlemci seri numarasıdır.
Sayfa 54
Ref:
1. Topaloglu, N., Mikroislemciler ve Assembly Dili, Seçkin Yayınevi
2. Gümüskaya, H., Mikroislemciler ve Bilgisayarlar, Alfa Yayıncılık
3. Uffenbeck, J., Microcomputers and Microprocessors, Prentice-Hall
4. D. Gookin, A. Rathbone, PCs For Dummies, IDG Books
5. Ciaran MacNamee / Karl Rinne, Lecture Notes
6. www.intel.com
7. www.micron.com (Micron Semiconductor).
Sayfa 55

Bilgisayar Donanım 2014

Transkript

Benzer belgeler

SANAYİ VE TEKNOLOJİ TEZLERİ YARIŞMASI

Donanım - Murat YAZICI

Bölüm Broşürü İçin Tıklayın