Mikroişlemciler
Mikroişlemciler
Bir mikroişlemci programlari çaliştiran herhangi bir yongadir. Mikroişlemciler ayrica aritmetik işlemleri, karşilaştirma işlemlerini ve veri transferi gibi işlemleri de gerçekleştirirler.
Mikroişlemcilerin tarihi entegre devrelerle başlar.
İlk entegre devre (Integrated Circuit) 1960'lı yılların başında geliştirilmiştir. Baskılı devre teknolojisinin ilerlemesiyle kısa zamaniçinde çok sayıda devre elemanlarının tekbir yonga üzerinde yeralması sağlanmış ve 1970'li yılların başında 8008 mikroişlemci geliştirilmiştir. Mikroişlemcilerin (microprocessor) geliştirdiği bu teknolojiye büyük çapta tümleşme (VLSI-Very Large Scale Integration) denir.
Mikroişlemcilerin ardindan ROM ve RAM bellek devrelerinin de tekbir yonga üzerinde üretilmeleri mikrobilgisayarlarin diger bir degişle kişisel bilgisayarlarin geliştirilmesine yol açmiştir.
1974 yılında ise daha gelişmiş 8080 mikroişlemci geliştirilmiştir. Bu arada genişleyen pazara Z-80 mikroişlemcisi de girmiş ve mikrobilgisayarların geliştirilmesi için rekabeti de olan bir ortam hazırlamıştır.
Daha sonraki yıllarda; 1978 yılında 8086 mikroişlemci geliştirilmiştir. Ardında yeni değişikliklerle 8088 ortaya çıkmıştır. 8088 mikroişlemcisi 1980'li yıllarda bir çok kişisel bilgisayar üreticisi tarafından kullanılmış çok yaygın kabul görmüştür. 8088 mikroişlemcisine yardımcı olarak 8087 yardımcı işlemci geliştirilmiş böylece ana işlemcinin yanısıra yardımcı işlemci ile özel uygulamalarda daha başarılı olunmuştur.
Intel firmasının geliştirdiği bu mikroişlemciler 80 serili mikroişlemciler ailesini oluşturmuştur. Aile böyle kalmamış, 1984 yılında daha gelişmiş bir işlemci olan 80286 mikroişlemci geliştirilmiştir. 80286 mikroişlemci 8086 ve 8888 mikroişlemcilerle uyumlu olmakla birlikte bellek koruma, birçok işin yönetimi ve sanal bellek kullanımı gibi yeni olanaklara da sahiptir.
Kişisel Bilgisayar Modeli Mikroişlemci
PC 8088
PC/XT 8088
PC/AT 80286
Daha sonra 80386 ve 80486 mikroişlemcileri geliştirilmiştir. Şuanda en son 80586 Pentium işlemciler geliştirilmiştir.
Mikroişlemciler yalnizca belli aritmetik/mantik ve denetim işlemlerini yaparlar. Bilgisayarin karmaşik olarak gerçekleştirdigi bütün uygulamalar aslinda bu temel işlemlerle yapilir. Mikroişlemci ayni zamanda sinyaller göndererek ana bellegi de kontrol eder. Mikroişlemci ana bellek ile diger elemanlar arasinda taşitlar araciligiyla veri alişverişi yapar. Bir mikroişlemcinin temel özelliklerinden birisi de onun sözcük uzunlugu ve hizidir. Kişisel bilgisayarlarda kullanilan 8086 ya da 8088, 80286, 80386 ya da 80486 mikroişlemcilerin degişik sözcük uzunluklari ve hizlari vardir.
8088 ve 80286 mikroişlemcileri 16bit uzunlugunda sözcükler halinde verileri işlerken 80386 ve 80486 mikroişlemciler 32bit uzunlugunda sözcük işler. Bu nedenle 80386 ve 80486 mikroişlemcileri digerlerine göre çok daha hizlidirlar. Bunun dişinda 80286 ve gelişmiş diger mikroişlemciler sanal bellek alanlarini kullanimini olanakli kilarlar. Ayrica korumali mod (protected mod) denilen olanakla da çok-kullanicili ya da çok-iş düzeni olan işletim sistemlerinin ana bellekte bir çok işi ayni anda yapmalarini olanakli kilinmaktadir. Bu ifadelerin işigi altinda mikroişlemci gereksiniminin biraz da işletim sistemi ve uygulama alanina göre uyumlu yapilmasi gerektigini söyleyebiliriz.
Bir mikroişlemci herhangi bir işlemi yaparken onu kendi dilinde ve kendi komut setinde yeralan komutlarla belli sayida adimla yapar. Bu temel komutlar makine dili komutlari denirlir. Bu komutlar ayni zamanda Assembly dilininin komutlarina da eşdegerdir.
Bir mikroişlemcinin belli bir hizi vardir. Bu hiz Mhz olarak ölçülür. 8088 mikroişlemcinin 1 saniyede yaptigi işlemleri söyle sayabiliriz.
. 1 milyon kez iki sayıyı birbiriyle toplayabilir.
. Ortalama yarım milyon sayıda motu yürütür.
Aşagidaki tabloda adi geçen mikroişlemcilerin hiz, sözcük uzunlugu ve adresleyebildikleri ana bellek kapasiteleri yeralmaktadir:
80xxx Mikroişlemci Ailesi:
Özellik 8086/8088 80286 80386 80486
Hız (Mhz) 4.77 - 12 8 - 16 16 - 33 25 - 50
Yazmaç (bit) 16 16 32 32
Kullanabildiği 1 MB 16 MB 4 GB 4 GB
bellek
Mikroişlemciler işlemlerinde geçici bellek alani olarak ya da ara toplam alanlari olarak üzerlerinde yeralan yazmaçlari (register) kullanirlar.
Mikroişlemciler belli sayisal formattaki verilerle işlem yaparlar. Işaretli sayilari işleyebilir ve verileri bellekte yanyana yerleştirebilirler.
Aşagidaki tabloda 8080 ile 809386 işlemci ile işlenen veri formatlari yeralmaktadir :
Bit İşaret Onlu Onaltılı
8 Yok 0 - 255 OHH - FFH
8 Var -128 - +128 80H - 7FH
16 Yok 0 - 65,535 0000H - FFFFH
16 Var -32,768 - +32,767 8000H - 7FFFH
32 Yok 0 - 4,294,967,295 00000000H - FFFFFFFFH
32 Var -1147483468 +2147483647 00000000H - 7FFFFFFFH
80286 mikroişlemci PC/AT, PS/2 serisi ve diger uyumlu kişisel bilgisayarlarda yaygin olarak kullanilan 16-bitlik bir işlemcidir. 80286 mikroişlemcisi 8088 göre çok hizlidir.
80286 mikroişlemcisinin en önemli özelligi çok görevli (multi-tasking) olmasidir. Bu özellik 80286'nin ayni anda birçok işi yerine getirebilcegi ve çok kullanicili olarak kullanilabilecegi anlamina gelir. 80286 mikroişlemcisinin bu özelliginin kişisel bilgisayara yükleme işletim sistemi ile de ilgisi vardir. Örnegin MS-DOS işletim sistemi tek kullanicili bir bir işletim sistemidir. Dolayisiyla programcilar 80286'nin çok-görevlilik özelliginden yararlanarak uygulama geliştirmezler. Ancak UNIX ve XENIX gibi, kişisel bilgisayarlarda 80286 işlemci ile çalişan çok -kullanicili (mult-user) işletim sistemi vardir.
80286 mikroişlemci çok-kullanicili işletim sistemlerine de uyum saglayan üstün özelliklere sahip bir mikroişlemcidir. 80286 mikroişlemci özünden bellek-koruma (mermory-protection) özelligine sahiptir; işletim sistemi, işleri ve verileri bellekte korur. 8088 mikroişlemci de çok görevliligi başarabilir ancak bu çok karmaşik programlarla yerine getirilebilir.
80286 mikroişlemcinin iki tür çalişma biçimi vardir:
1. Gerçek mod (real mod)
2. Korumalı mod (protected mod)
Gerçek modda çalışan 80286, 8088 gibi 1 Megabyte bellek alanına aynı şekilde ulaşır. Korumalı modda ise 80286 ana belleğin belli kısımlarını çalışmakta olan program için ayırır (atar). Böylece programlar ana bellekte kendileri için ayrılmış ve korunmuş ana bellek alanlarında birbirine karışmadan çalışır.
80286 mikroişlemci 10Mhz. hizinda çalişir. Bu hiz 5Mhz. hizinda çalişan 8086 mikroişlemcisinin 6 kat daha hizli anlamindadir. 80286 mikroişlemci, 8086 ve 8088 işlemcilerle çalişan bütün programlari çaliştirir.
80386 mikroişlemci 80286 ve 8088N e göre daha güçlü bir mikroişlemcidir. 8088'in özelliklerini ve 80286'nin koruma özelliklerinin tümünü içerir.
80386, 32-bitlik bir mikroişlemcidir. 32-bit uzunlugunda yazmaçlara sahiptir. 80386 mikroişlemci 80286 ve 8088'e göre daha geniş bir ana bellek alanini adresler.
80486 Mikroişlemci kendinden önce gelen 80386 ve 80286 mikroişlemcilerinden oldukça farklidir. 80286'dan sonra geliştirilen 80386 mikroişlemci 80286'nin yani kendinden önce gelenin gelişmişi olarak ortaya çikdi. Oysa 80486 mikroişlemci 80386'nin gelişmiş hali degildir.
80486 mikroişlemci 32-bitlik bir sözcük uzunluguna ve 32-bitlik iç ve diş veri yollarina sahiptir. 80486 mikroişlemci üzerinde 1.2 milyon transistör taşir. 80486 mikroişlemcinin en önemli özelliklerinden birisi aritmetik işlemci ya da yardimci işlemci olarak (coprocessor) adlandirilan ek işlevleri olan bu işlemciyi de içermesidir. Yani 80486 için bir 80487 yoktur.
80486 mikroişlemcinin sundugu diger bir özellik ilse 8 Kilobayt'lik önbellek (cache memory) dir. Bu ön bellek sayesinde 80486 ana bellek ile olan veri alişverişini daha hizli yapar. 80386 mikroişlemcide oldugu gibi 80486 da 80486 SX modeline sahiptir. 80486 SX hizi daha yavaş ve yardimci işlemcisi içinde bulunmayan bir 80486 dir. Gerçek 80486 bu işlemci 80486 DX olarak adlandirilir.
Matematik işlemci ya da aritmetik işlemci olarak adlandirilirlar. Adil mikroişlemciye bagli olarak çalişan bu işlemcilere yardimci işlemci (coprocessor) de denir. Asil işlemcinin 100 komut ile gerçekleştirdigini yardimci işlemciler 1 komutta gerçekleştirebilir.
8088, 80286 ve 80386 mikroişlemciler tamsayilarla (integers) işlem yaparlar. Bu işlemcilere sahip bilgisayarlarda bazi programlar kendi kayan-noktali (floating-point) işlemlerini bir dizi tamsayi ile işlem yaparak yerine getirirler. Dolayisiyla bu işlem zaman alir.
Yardımcı işlemciler kayan-noktalı aritmetik işlemleri hızlandırmak için bir çözümdür.
Yardımcı işlemciler kayan-noktalı sayıların kullanımı ile trigonometri, logaritma ve üslü aritmetik gibi matematiksel işlemleri daha az işlemle yapılmasını sağlar. Bu olanakları ile yardımcı işlemciler çalışma tablolarında, veri tabanlarında, grafik uygulamalarında, çizimlerde ve CAD uygulamalarında, masaüstü yayıncılık uygulamalarında çeşitli gereksinimlerinde kullanılır.
