1. ANAKARTLAR
1.1. Ana Kart Nedir, Yapısı Nasıldır?
Anakart, bir bilgisayarın tüm parçalarını üzerinde barındıran ve bu parçaların
iletişimini sağlayan elektronik devredir. Fiberglastan (sert bir plastik türevi) yapılmış,
üzerinde bakır yolların bulunduğu; genellikle koyu yeşil bir levhadır. Ana kart üzerinde,
mikro işlemci yuvası , bellek, genişleme yuvaları, BIOS , diğer kartlar için genişletme
yuvaları ve diğer yardımcı devreler (sistem saati , kontrol devreleri gibi) yer almaktadır.
Bir PC'nin hangi özelliklere sahip olabileceğini belirleyen en önemli bileşendir. Çünkü
ana kart üzerindeki elektronik bileşenler; bu PC'ye hangi tür işlemciler takılabileceğini,
maksimum bellek kapasitesinin ne kadar olabileceğini, bazı bileşenlerin hangi hızlara
çıkabileceğini, hangi yeni donanım teknolojilerini destekleyebileceğini belirliyor.
Ana kartların temel görevi, üzerinde olan birimler ve genişletme yuvalarına takılacak
birimler arasında veri akışını sağlamaktır. Ana kart, insanların sinir sistemi gibi birimlerin
çalışmasını düzenlemek ve kontrol etmekle görevlidir.Resim 1.2 incelendiğinde anakart
üzerindeki tüm birimlerin yonga seti(chipset) adı verilen entegre devrelere bağlı olduğu
gözlenir.Bu entegreler, ana kartın beynidir ve tüm sistemin uyumlu şekilde çalışmasını
sağlar.
İlerleyen konularda detaylarına girilecek olan anakart bileşenleri, veri taşıyıcı
yol(BUS) adı verilen iletken hatlarla veya doğrudan yonga setine bağlıdır. Yonga setlerine
veri aktarılırken, veri üzerinde düzenleme yapılacaksa veya veri bir sıra dahilinde alınacaksa
ara yüz kontrol birimleri kullanılır.Anakart üzerindeki iki temel yonga seti, farklı birimlerin
çalışmasını kontrol eder.Ayrıca sistemin bir düzen içinde çalışmasını sağlayan saat frekansı
sinyali de osilatör devreleri tarafından farklı frekanslarda üretilerek gerekli birimlere giriş
olarak verilir.
1.3.1.Yonga Seti (Chipset)
Yonga seti (chipset) ana kartın "beynini" oluşturan entegre
devrelerdir. Bunlara bilgisayarın trafik polisleri diyebiliriz: işlemci,
önbellek, sistem veri yolları, çevre birimleri; kısacası PC içindeki her
şey arasındaki veri akışını denetlerler. Veri akışı, PC'nin pekçok
parçasının işlemesi ve performansı açısından çok önemli olduğundan,
yonga seti de PC'nizin kalitesi, özellikleri ve hızı üzerinde en önemli
etkiye sahip birkaç bileşenden biridir.
Resim 1.4: Sis 648 yonga seti
Eski sistemlerde PC' nin farklı bileşen ve işlevlerini, çok sayıda yonga denetlerdi.
Yeni sistemlerde hem maliyeti düşürmek hem tasarımı basitleştirmek hem de daha iyi
uyumluluk sağlamak için bu yongalar, tek bir yonga seti olarak düzenlendi. Günümüzde en
yaygın yonga seti Intel ve AMD tarafından üretilmektedir.Bu firmalar sadece kendi
mikroişlemcilerine uygun yonga seti üretmektedirler. Silicon Integrated Systems (SiS), Acer
Labs Inc. (ALI), VIA gibi üretici firmaların da geliştirdiği popüler yonga setleri vardır.
Chipset’lerdeki gelişmeler işlemcilerdeki gelişmelere paralel olarak ilerlemektedir.
Yeni bir RAM ya da veri yolu teknolojisi geliştirildiği zaman bunu işlemciye aktaracak olan
Chipsetler de geliştirilir.
1.3.2 Veri Yolları (BUS)
Ana kart üzerindeki bileşenlerin birbirleriyle etkileşimde bulunmasını sağlarlar. Veri
yolları geliştirilme sırası ile ISA (Industry Standard Architecture), PCI (Peripheral
Componet Interconnect) , AGP (Advanced Graphics Port) ve PCIe (Peripheral Componet
Interconnect Express)’dir. Bu veri yolları, aynı zamanda bu yolları ile uyumlu çalışan ek
donanım kartlarına slotlar ile bağlanabilir. Böylece veri yolunu kullanarak ek donanım birimi
ile iletişim sağlanır.
Veri yolları ile sadece datalar taşınmaz. Bu yollar aynı zamanda kontrol sinyallerini ve
adres bilgilerini de taşır.Kontrol sinyalleri ile donanım birimlerinin çalışmaları
düzenlenirken adres bilgileri ile donanım biriminin kullandığı verilere ulaşım yolu
tanımlanmış olur.
ISA veri yolu kullanımı tamamen terkedilmiştir.Yeni üretilen ek donanım birimleri
PCI veri yolunu destekleyecek şekilde üretilmektedir.Ekran kartları için kullanılan AGP veri
yolu ise yerini daha hızlı veri akışı sağlayan PCIe veri yoluna bırakmaktadır.
7
1.3.2.1. ISA (Industry Standard Architecture)
Resim 1.5: ISA veri yolu
1984 yılında geliştirilmiş bir bus veri yoludur. Resim 1.5’te uzun ve siyah olarak
görüntülenen veri yoludur. 16 adet veri aktarım bitine sahip bu veri yolunun sadece ilk
bölümü kullanıldığında 8 bit olarak çalışabilmektedir. Teorik olarak saniyede 8 Megabit
transfer yapabilmektedir. Pratikteyse en fazla 1 ya da 2 Megabit hızında çalışabilmektedir.
İlk tak-çalıştır(plug-play) standardı 1993 yılında ISA slot üzerinde çalışan kartlar için
geliştirilmiştir. Bu veri yolu her seferde 16 bit veri transfer edebildiği için sistemde
beklemeye neden olmaktadır.
1.3.2.2. PCI (Peripheral Component Interconnect)
PCI günümüz masaüstü bilgisayarlarında kullanılan en yüksek performansa sahip yol
sistemidir. PCI veri yollarının hızı 20 ile 33 MHZ arasındadır. PCI veri yolu şu an günümüz
PC'lerin hepsinde bulunmaktadır. Bunun dışında ayrıca Power PC tabanlı bilgisayarlarda
kullanılmaktadır. PC’ler 32 bitlik ve 64 bitlik versiyonları ile piyasada bulunmaktadır. Ana
kartınızda PCI yuvaları beyaz renktedir. PCI slotları LAN, SCSI, USB ve diğer kartları
desteklemektedir. PCI veri yolu tak çalışır desteklidir.
1.3.2.3. PCI Express
PCI Express PCI veri yolunda kullanılan paralel veri iletimi mimarisinin yerine seri
çalışan ve noktadan noktaya iletişim mimarisini kullanan bir teknoloji getiriyor. İki PCIe
aygıtı bir linkle bağlanıyor ve her bir link, bir ve birden fazla yollar meydana getiriyor.
Meydana gelen her yol da iki adet düşük-voltaj değerine sahip oluyor. Bu voltaj diferansiyeli
de karşıt yönlerde saniyede 2.5Gb veri taşıyabilen bir sinyal çiftini oluşturuyor. Çiftlerden
biri gönderme (transmitting) işini yaparken, diğeri de alma (receiving) işini yapıyor. Bant
genişliğini daha da artırmak içinse, oluşturulan yolların birden fazlası paralel bir şekilde (x1,
x2, x4, x8, x12, x16 veya x32 yol) iki PCIe aygıtı arasına yerleştirilip her bir yolun ayrı ayrı
sahip olduğu bant genişliğinin birleştirilmesi yoluna gidiliyor. İşte örneğin grafik kartları için
kullanılan PCI Express x16 veri yolunun anlamı, “16 adet paralel yolun birleştirilerek” bu
yolun sağlanması demek. Tahmin edebileceğiniz gibi sistemde en fazla bant genişliğine
ihtiyaç duyan veri yolu, grafik kartlarının kullanmak zorunda oldukları veri yolları. Bu
önceden AGP iken, şimdi PCI Express x16 hâline gelmiş. Bu da her yönde saniyede 4Gb’lik
bir veri akışı demek. Yakın bir gelecekte linklerin sahip olduğu sinyal oranının artırılarak ya
da yan yana daha fazla yol konarak daha fazla bant genişliğinin elde edilmesi düşünülüyor.
8
Resim 1.6: PCI veri yolu
Resim 1.7: PCIe veri yolları
1.3.2.4. AGP (Accelerated Graphics Port)
Hızlandırılmış grafik port‘u anlamına gelen AGP, ekran kartları için kullanılan yeni
bir veri yoludur. AGP veri yolları Pentium II ve üstünü destekleyen ana kartlarda
bulunmaktadır. PCI veri yolu ile aralarındaki temel fark: AGP‘ler 128 KB’a varan büyük
grafik dokularını (texture) ekran kartı belleğinin dışında, sistem belleğinden de yararlanarak
işler. Bu sayede performansta artış sağlanır. AGP veri yolunun performansta bu şekilde bir
artış sağlamasına “Doğrudan Bellek Kullanımı” DIME (Direct Memory Execute) denir.
Ancak her AGP kartı bu özelliği kullanamaz. Bunun için bilgisayarda USB (Universal Serial
Bus)’nin yüklenmiş olması gerekmektedir; çünkü veri aktarımı bu mantık çerçevesine yakın
gelişmektedir.
AGP veri yolunu sadece ekran kartları kullanmaktadır. Bu nedenle veri yolunun tüm
bant genişliği ekran kartları için çalışmış olmaktadır. Tüm bant genişliği sadece ekran kartı
için kullanıldığından, bu yolu kullanan ekran kartlarının performansı pci veri yolunu
kullanan ekran kartlarına nazaran oldukça yüksek olmaktadır.
AGP veri yolu, standart olarak 66MHz bir saat frekansı ile çalışır. Bu çalışma hızı,
saat frekansının inen ve çıkan kenarları beraber kullanılarak AGP 2X şeklinde
2.İŞLEMCİLER
1.1. İşlemcinin Görevi
“İşlemcinin görevi nedir?” Diye sorulduğunda birçok kişi net bir cevap veremese de
işlemciyi bilgisayarın beyni olarak tanımlar. Bu tanımlama, işlemcinin önemini
kavradıklarını ifade eder. İşlemcinin anlaşılabilmesi için görevini net olarak tanımlamalıyız.
Bugün piyasada çeşitli işlemciler bulunmaktadır. Eğer işlemcinin bilgisayardaki görevini
tam olarak bilmezseniz bu donanımda seçim yapmanız zorlaşacaktır. İşlemciyi anlamanız
sizi hem mesleğinizde daha yeterli yaparken hem de bilinçli bir tüketici hâline getirecektir.
Resim 1.1:İşlemci ön yüzü Resim 1.2:İşlemci arka yüzü
1.2. İşlemci Nedir?
İşlemci, bilgisayarın birimlerinin çalışmasını ve bu birimler arasındaki veri (data)
akışını kontrol eden, veri işleme (verileri değerlendirip yeni veriler üretme) görevlerini
yerine getiren elektronik aygıttır. Veriler üzerindeki yaptığı işlemler, temel aritmetik
işlemleri kadar basit (örneğin 1+3 gibi) ya da çok daha karmaşık (bu değeri al ve ses kartına
yolla ki böylelikle hoparlörden müzik dinleyebilinsin) gibi çeşitli seviyelerde olabilir.
Aslında işlemciler, sadece bilgisayarlarda bulunan bir donanım değildir. Tüm
elektronik sistemlerde işlemciler bulunur. Örneğin, otomatik çamaşır makinesi, otomatik
bulaşık makinesi; fabrikalardaki otomatik cihazlar, televizyon.
İşlemci yerine mikroişlemci, CPU (sipiu diye okunur - Central Processing Unit ),
MİB (CPU’nun Türkçe karşılığı - Merkezi İşlem Birimi), μP (mikro processor-mikro
prosesır diye okunur) isimlerini de sıklıkla kullanıyoruz.
İşlemci = Mikroişlemci = MİB = CPU = μP
İşlemciler, klavyeden girilen tuşun ifade ettiği karakteri aynen ekranda gösterme
şeklinde bir işlem yaptığı gibi; aldığı verileri değerlendirip yeni veriler de üretebilir.
Örneğin, hesap makinesinin işlemcisi, girilen rakamlar üzerinde istenilen işlemi uygulayarak
yeni sonucu ekranda gösterir.
İşlemciler, bilgisayarda yönetici konumunda çalışır. İnsan beyninin tüm vücut
organlarını sinir sistemi vasıtasıyla yönetmesi gibi işlemciler de kontrol sinyalleriyle sisteme
bağlı tüm birimlerin çalışmasını düzenler ve yönetir.
1971 yılında Intel firması, binlerce transistörü silikon çip üzerine yerleştirip işlemcinin
boyutlarını küçültmesiyle birlikte daha önce sadece büyük şirketler ve üniversitelerin
kullanabildiği bilgisayarlar iyice küçülmüş ve evlere girmeye başlamıştır.
Mikroişlemciler, milyonlarca transistörden oluşmaktadır. Elektrik sinyalleri bunların
üzerinden akar. Bilgisayarın yaptığı tüm işleri toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gibi
işlemler bu sinyaller vasıtasıyla gerçekleşir. Devrede elektrik sinyalinin olması “1”, elektrik
sinyalinin olmaması “0” ile ifade edilir. İşlemci bu işlemleri en basit sayma sistemi olan
ikilik düzen yani 0 ve 1 sayılarını kullanarak yapar. Komut, işlem, veri, vb. kavramların ikili
sayı sistemi ile ifadesine, makine dili (makine kodu) denir. Mesela “A” harfi ikilik sistemde
“01000001” ile ifade edilebildiği gibi mavi gibi bir renk de ikilik tabandaki sayı gruplarıyla
ifade edilir. Aynı şekilde bir ses veya görüntü kaydı da yine buna benzer ikilik sayı grupları
ile ifade edilirler. Bu “0” veya “1”in bilgisayarda kapladıkları alana bit adı verilir.
Resim 1.3:Bilgisayarın dili
Bu sayı grupları üzerinde işlem yapmak için işlemci içerisinde komut listesi (komut
seti = instruction set) mevcuttur. Bu komutlar, işlemcinin sorumlu olduğu tüm matematiksel
5
ve mantıksal işlemleri gerçekleştirir. İşlemciye gönderilen ve ona ne yapması gerektiğini
söyleyen komutlara ise programlar denir.
1.3. Programlar Nerede Tutulur?
İşlemciye ne yapmasını istediğimizi söyleyen programlar olmadığı sürece işlemci bir
işe yaramaz. Peki bu programlar nerede tutulur, çalıştırılır, bu programların içerdiği komutlar
işlemciye nasıl ulaşır? Bilgisayarda tüm programlar sabit diskte (hard disk) tutulur. Peki
sabit diskte tutulan bu programların çalıştırılması aşaması nasıl gerçekleşir?
İşlemci her saniyede milyonlarca, hatta milyarlarca komutu işleyebilir. Sabit disk,
işlemcinin komut işleme hızına ulaşamaz. Bu sorunu ortadan kaldırmak için programlar sabit
diskten alınarak RAM’e (rem diye okunur) yüklenir. RAM’den de işlemciye aktarılır. Bir
program RAM’e yüklendiğinde ve işlemci kendisinden istenileni gerçekleştirdiğinde buna
program (yazılım) çalışıyor deriz. Verinin sabit disk, RAM ve işlemci arasındaki akışı tek
yönlü bir işlem değildir. İşlemcinin yaptığı işlemler sonucunda ürettiği veriler de işlemciden,
RAM’e ve oradan da sabit diske alınarak, sabit diskte tutulur.
RAM = Random Access Memory = Sistem Belleği = Ana Bellek
Şekil 1.1:Programların sabit diskten RAM’e ve oradan da işlemciye alınması.
İşlemcinin ürettiği sonuçların RAM’e ve oradan da sabit diske alınması
RAM’ler sabit disklerden hızlı olduklarına göre, işlemciyle uyum açısından neden
sabit disk yerine sadece RAM’leri kullanmıyoruz? Birincisi sabit diskler RAM’lerden
yüzlerce kat bilgiyi saklayabilirler. İkincisi RAM’ler bilgisayarı kapattığınız anda üzerindeki
tüm bilgileri kaybederlerken sabit diskteki bilgiler kaybolmaz. Yüksek oranda bilgi tutabilen
ve bilgisayar kapalıyken de üzerindeki bilgileri kaybetmeyen bir belleğin üretim maliyeti
sabit diskin maliyetinden çok daha fazladır. Bu nedenle tüm programlar sabit diskte tutulur
ve çalıştırılmak istenen program RAM’e alınarak hızlı bir şekilde çalıştırılır.
1.4. İşlemcinin Yapısı
Üreticiler, farklı işlemci mimarilerine göre işlemci üretirler. İşlemci mimarisi;
işlemcinin işlemleri gerçekleştirme yöntemi, teknolojisi ve tasarımını ifade eder. Ortak
mimariye sahip olan işlemciler aynı komutları tanımakta ve aynı yazılımları
çalıştırabilmektedirler.
Her işlemci temel bazı birimleri içinde barındırır. İşlemcilerin gelişim sürecinde bu
birimlerin özellikleri artırılmıştır. Genel bir işlemci yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
Şekil 1.2:İşlemci yapısı ve işlemcinin çevre birimleriyle ilişkisi
Veriler, bilgisayarı oluşturan çeşitli birimler arasında sürekli olarak taşınır. Örneğin,
klavye biriminde bir tuşa bastığımızda bu tuşun karşılığı olan karakteri ekranda görürüz.
İşlemci, giriş birimden aldığı veriyi çıkış birimine aktarmıştır.
İşlemcinin anakartla iletişim kurmasını sağlayan, toplu iğneye benzeyen uçlara pin
denir. Pin yerine farklı isimler de kullanılabilmektedir.
Pin = İğne = Bağlantı iğnesi = Bacak = Ayak
İşlemcinin yapısında bulunan birimler aşağıda kısaca açıklanmıştır.
1.4.1. Çekirdek (Core)
Komut çalıştırma işlemlerini yapan bölümdür. Çalıştırma birimi (execution unit)
olarak da bilinir.
1.4.2. ALU (Aritmetik Lojik Unit / Aritmetik Mantık Birimi)
İşlemci tarafından gerçekleştirilecek matematiksel ve mantıksal işlemlerin yapıldığı
bölümdür.
1.4.3. Ön Bellek (Cache)
Sistem belleğinden gelen veriler, çoğunlukla CPU’nun hızına yetişemezler. Bu
problemi çözmek için CPU içinde yüksek hızlı hafızalar bulunur. Ön bellek çalışmakta olan
programa ait komutların, verilerin geçici olarak saklandığı yüksek hızlı hafızalardır.
İşlemcinin komutları daha hızlı yüklemesini sağlayan bu hafıza genellikle L1 (Level
1) ve L2 (Level 2) olmak üzere iki kısımdan oluşur. İşlemci, ihtiyaç duyduğu komutu ilk
önce L1 ön bellekte (L1 ön bellek L2 ön bellekten daha hızlıdır.) arar. Eğer işlemcinin
aradığı komut burada yoksa L2 önbelleğe bakar. Eğer burada da yoksa sırasıyla RAM ve
sabit disk üzerindeki sanal hafıza üzerinde arar. Ön belleklerin kimisi işlemci ile aynı hızda
çalışır.
1.4.4. Kontrol Birimi
İşlemciye gönderilen komutların çözülüp (komutun ne anlama geldiğinin
tanımlanması) işletilmesini sağlar. İşlemci içindeki birimlerin ve dışındaki birimlerin eş
zamanlı olarak çalışmasını sağlayan kontrol sinyalleri bu birim tarafından üretilir.
1.5. İşlemci Hızı
Günümüzde kişisel bilgisayarlarda (PC=Personel Computer) kullanılan tüm
donanımlar 20 yıl öncesine göre çok daha hızlıdır. Ama her donanımın hızı eşit ölçüde
3.RAMLAR
Genel olarak bellekler, elektronik bilgi depolama üniteleridir. Bilgisayarlarda
kullanılan bellekler, işlemcinin istediği bilgi ve komutları maksimum hızda işlemciye
ulaştıran ve üzerindeki bilgileri geçici olarak tutan depolama birimleridir. İşlemciler her türlü
bilgiyi ve komutu bellek üzerinden alır. Bilgisayarın açılışından kapanışına kadar sağlıklı bir
şekilde çalışmak zorunda olan en önemli bilgisayar bileşenlerinden biri bellektir.
1.1. Belleğin Görevi
Teknik olarak bellek, herhangi bir şekilde elektriksel verinin depolanması işlemidir
fakat günümüzde hızlı ve geçici depolama anlamında kullanılmaktadır. Eğer bilgisayarınızın
işlemcisi devamlı olarak sabit diskinize erişmek zorunda kalsaydı çalışma performansı ciddi
bir şekilde düşerdi. Veriler bilgisayarınızın belleğinde tutulduğu zaman işlemciniz bu
verilere kat kat daha hızlı erişebilir.
Yukarıdaki resimde de görüldüğü gibi işlemci belleğe farklı yollardan erişir. Veriler,
ister sabit bir depolama kaynağından (sabit disk) ya da herhangi bir giriş kaynağından
(klavye, fare) gelirse gelsin bunların çoğu öncelikle RAM (Random Access Memory)
belleğe gider. Bu aşamadan sonra işlemci, kendi için gerekli olan küçük veri parçalarını
tampon bellekte (Cache) saklar.
Bilgisayarınızdaki bütün parçalar (işlemci, sabit disk ve işletim sistemi gibi) takım
hâlinde çalışır. Bilgisayarı açtığınızdan itibaren kapatana kadar işlemciniz bellekleri kullanır.
Bu aşamada akıllarda daha rahat kalması için bilgisayarı bir ofise benzetebiliriz. İşlemci
ofiste çalışan insan; sabit disk dosyalarınızı sakladığınız dolaplar bellek ise sizin masanız
olacaktır. Kullanmak istediğiniz dosyalara hızlı erişmek, her seferinde gidip dolaptan
çıkarmamak için onları masa üstünde tutmak en akıllıcasıdır. Bellek yani masa ofislerde
olmazsa olmaz parçalardandır.
5
Şimdi belleğin çalışmasına birlikte göz atalım:
Bilgisayarınızı açtınız.
Bilgisayar açılış verilerini ROM'dan (Read Only Memory - Sadece Okunabilir
Bellek) okur ve (POST- Power On Self Test) bütün aygıtların doğru
çalıştığından emin olmak için açılış testlerini yapmaya başlar. Bu testin bir
parçası olarak bellek denetleyicisi, bütün bellek adreslerini hızlı bir
okuma/yazma işlemiyle test eder.
Bilgisayar basit giriş/çıkış sistemini (BIOS Basic Input/Output System)
ROM'dan yükler.
BIOS bilgisayar hakkında depolama aygıtları, açılış sırası, güvenlik, tak ve
çalıştır özelliği gibi en temel bilgileri sisteme sunar.
Bilgisayar işletim sistemini sabit diskten belleğe yükler tabiki sadece sistem için
hayati olan kısımlar, bellekte sistem kapanana kadar kalır. Bu işlemcinin,
işletim sistemine direk ve hızlı erişimini sağlar.
Siz herhangi bir uygulama başlattığınızda bu öncelikle belleğe yüklenir. Bellek
kullanımını düzenlemek açısından sadece gerekli parçalar, bir uygulama
açıldıktan sonra kullanılmak için açılan herhangi bir dosyada belleğe yüklenir.
İşiniz bitip dosyayı kaydedip kapattığınız zaman dosya, uygun olan depolama
birimine (sabit disk) yazılır ve uygulama bellekten silinir.
Yukarıdaki listede görüldüğü gibi kullandığınız uygulamalar her defasında belleğe
yüklenir ve silinir. Bu basitçe bilgisayarın geçici belleğinde yani masa üstünüzde bilgileri
kullandığınız anlamına gelir. İşlemci tekrar eden süreçler hâlinde gerekli olan veriyi
bellekten ister; üzerinde gereken işlemleri yapar ve belleğe tekrar yazar. Çoğu bilgisayarda
bu işlem, saniyede milyonlarca kez tekrar edilir. Bir uygulama kapatıldığında o ve onun
kullandığı dosyalar bellekten diğer uygulamalara yer açmak için silinir. Eğer değişiklikler
sabit bir depolama aygıtına bellekten silinmeden kaydedilmezse veriler kaybolur.
Şekil 1.2: Verilerin işleniş yönü
Tipik bir bilgisayar üzerinde L1 veya L1+L2 tampon bellekler, normal sistem belleği,
sanal bellek ve sabit disk bulundurur.
Hızlı ve güçlü işlemciler, performanslarını mümkün olduğunca artırmak için veriye
kolay ve hızlı erişmek ister. Eğer işlemci, gereken veriyi alamazsa doğal olarak durur ve
beklemeye başlar.
Okuma/yazma yapabilen en ucuz bellek çeşidi sabit disklerdir. Sabit diskler; ucuz,
büyük ve kalıcı depolama alanı sağlar. Sabit disklerde ucuza depolama yeri alabilirsiniz;
fakat depolanan veriye ulaşmanız biraz zaman alır. Sabit disklerin ucuz ve yavaş olması
onları işlemci bellek sıralamasında en sona atmıştır. Bu çeşit belleklere sanal bellek denir.
Sanal bellek, normal sistem belleğinin (RAM) yetmediği koşullarda kullanılmak üzere
işletim sistemi tarafından sabit disk üzerinde oluşturulan bir çeşit bellektir.
Sıralamaya göre bir sonraki bellek çeşidi RAM'dir. İşlemcinizin bit değeri, onun aynı
anda ne kadar veriyi işleyebileceğini gösterir. Örneğin 16 bit'lik bir işlemci, aynı anda 2 byte
veriyi işleyebilir (1 byte = 8 bit -> 16 bit = 2 byte ) ve 64 bit'lik bir işlemci de 8 byte.
Megahertz ise işlemcinin bir işlemi yapma hızıdır ya da diğer bir deyişle saniyedeki
saat turudur. Dolayısıyla 32 bit PIII-800 Mhz bir işlemci saniyede 4 byte'ı 800 milyon kere
işleyebilir. Tabi bu değerler teoriktir ve diğer performans kriterleri (iletim hattı - pipelining
gibi) göz önüne alınmamıştır. Bellek sisteminin görevi ise bu büyük miktarlardaki verinin
işlemciye aynı hızda ulaşabilmesini sağlamaktır.
Bilgisayarın sistem belleği, tek başına bu hızı karşılamaya yetmeyebilir. İşte bu
sebeple tampon bellekler kullanılır (L1, L2). Tabi hızlı bellek her zaman için iyidir. Bugün
birçok bellek 50-70 nano saniye arasında çalışmaktadır. Bir belleğin okuma/yazma hızı ise
bellek tipine bağlıdır (DRAM, SDRAM, RAMBUS gibi).
Şekil 1.3: Verilerin ana bellekten CPU’a geliş zamanı
7
Bellek hızı, veri yolu genişliği (bus width) ve veri yolu hızıyla (bus speed) doğru
orantılıdır. Veri yolu genişliği belleğin işlemciye saniyede aynı anda gönderebildiği bit
sayısıdır. Veriyolu hızı ise saniyede gönderilen bit grupları miktarıdır. Bir veriyolu turu (bus
cycle) verinin işlemciye gidip belleğe geri döndüğünde gerçekleşir.
Örneğin 100 Mhz 32 bit veriyolu teorik olarak 4 byte (32 bit = 4 byte) veriyi saniyede
100 milyon kere gönderebilirken, 66 Mhz 16 bit veriyolu 2 byte'lık bir veriyi saniyede 66
milyon kere gönderebilir. Eğer basit bir hesap yaparsak işlemcinin 16 bit'ten 32 bit'e çıkması
ve veri yolu hızının 66 Mhz'den 100 Mhz'ye çıkması işlemciye verinin 4 kat fazla ulaşması
anlamına gelir (400 milyon byte yerine, 132 milyon byte).
1.1.1. RAM (Random Access Memory-Rastgele Erişimli Bellekler)
RAM; işletim sisteminin, çalışan uygulama programlarının veya kullanılan verinin
işlemci tarafından hızlı bir biçimde erişebildiği yerdir. RAM, bilgisayarlardaki CD-ROM,
disket sürücü veya sabit disk gibi depolama birimlerinden daha hızlıdır. Bilgisayar, çalıştığı
sürece RAM faaliyetini devam ettirir; bilgisayar kapandığı zaman ise RAM'de o an
depolanmış olan veriler silinir.
Resim 1.1: RAM bellek
RAM'e 'Random Access' yani 'rastgele erişimli denir. Veriler, sistem tarafından
belleklere sık ve belirli bir düzen dahilinde gönderilmez ya da alınmazlar. Verilerin RAM'de
saklanması daha önce de belirtildiği gibi sistem çalışır durumda kaldığı sürece mümkündür.
Yani sabit disklerde olduğu gibi var olan bilgilere sistem kapandıktan sonra tekrar
ulaşılamaz. İşletim sistemi işlem yapacağı zaman, istenilen veriler bellekte yazılı oldukları
adreslerden geri alınırlar. Bellek adreslerine hızlı bir şekilde ulaşılması sistemin genel
performansını olumlu yönde etkiler.
RAM’ler birbirinden tamamen bağımsız hücrelerden oluşur. Bu hücrelerin her birinin
kendine ait sayısal bir adresi vardır. Her hücrenin çift yönlü bir çıkışı vardır. Bu çıkış veri
yolunda (Data Bus) mikroişlemciye bağlıdır. Bu adresleme yöntemiyle RAM’deki herhangi
bir bellek hücresine istenildiği anda diğerlerinden tamamen bağımsız olarak erişilebilir. İşte
rastgele erişimli bellek adı da buradan gelmektedir. RAM’de istenen kayda ya da hücreye
anında erişilebilir.
Bellek sığası (kapasitesi) byte cinsinden belleğin kapasitesini verir.
Byte; bellek ölçü birimidir, 8 bitten oluşur. Bit ise “1” veya “0” sayısal bilgisini
saklayan en küçük hafıza birimidir. Bellek ölçüleri ise küçükten büyüğe
4.HARDDİSKLER
1.1. Sabit Diskin Görevi
Şekil 1.1’de örnek bir sabit diskin üstten görünüşü ve iç mekanizma verilmiştir. Sabit
disk adından anlaşılacağı üzere verilerin sürekli olarak saklanması istenen durumlarda
kullanılır.
(A) (B)
Şekil 1.1:(A) 3.5 inch’lik bir sabit diskin üstten görünüşü, (B) Sabit diskin disk plakaları ve
elektronik kartı söküldükten sonraki görünüşü
NOT: Bilgisayarın çevre birimleriyle uyumlu bir şekilde çalışması için gerekli
işletim sistemi sabit disk üzerine kurulur. Ayrıca sürekli çalışması gereken yazılımlar da
sabit disk üzerinde tutulur.
Sabit disk sürücüleri dizüstü bilgisayarlarda, masaüstü bilgisayarlarda, süper
bilgisayarlarda, sunucularda ve hatta düşen fiyat/kapasite oranları nedeniyle kaset
sürücülerin yerine el kameralarında bile kullanılmaktadır.
1.1.1. Sabit Disk Nedir?
Sabit diskler dönen disklerden oluşan cihazlardır. Bu disklerin yüzeyi manyetik
özelliğe sahiptir. Bilgisayar verisi olan 1 ve 0’lar manyetik olarak bu diskler üzerinde
oluşturulur. Sabit diskten ayrıntılı bir şekilde bahsetmeden önce manyetizmadan ve verilerin
manyetik olarak oluşturulmasından kısaca bahsetmek yerinde olacaktır.
1.1.1.1. Elektromanyetizma Nasıl Çalışır?
İletken bir telin içinden geçen elektrik akımı telin etrafında elektromanyetik alan
oluşumuna neden olur. Elektromanyetizma, dalga biçiminde yayılan bir enerji biçimidir. Işık,
radyo sinyalleri, mikrodalgalar, televizyon sinyalleri ve ısı elektromanyetik dalgalara örnek
olarak verilebilir.
Tüm elektrikli cihazlar gürültü (noise) diye adlandırılan istenmeyen elektromanyetik
dalgalar yayar. Çoğu bilgisayar bileşeninin elektromekanik tasarımında kablolara işlevsel
olmayan teller eklenir. Böylece gürültü etkisi azaltılır. Bu durum şekil 1.2’de gösterilmiştir.
Şekil 1.2: Verilerin manyetik olarak
saklandığı bir disk sürücüsü için kullanılan
veri (data) kablosunda gürültünün önlenmesi
Şekil 1.3: İletken bir telin mıknatıs (magnet)
etrafında hareket ettirilmesi sonucu telde
elektrik akımının oluşması
Şekil 1.4: EM dalgaların yaklaşan bir
cisimden etkilenmesi
İletken bir tel, manyetik alan etkisine
sahip bir mıknatıs etrafında hareket ettirildiği
zaman (şekil 1.3) telin içinde elektrik akımı
(AC-Alternating Current) oluşur. Benzer
şekilde elektromanyetik alanlar, alan içinde
hareket eden nesnelerin şeklinden,
yapısından ve yakınlığından etkilenir (şekil
1.4). EM (Elekto Manyetik) dalganın
genliğinde ve frekansında meydana gelen bu
değişimler belirlenebilir (Ör: radyo vericileri,
metal dedektörleri, vb.).
5
Benzer şekilde bir sabit disk sürücüsünün yazma/okuma kafası da diskin yüzeyindeki
elektronların manyetik olarak ne şekilde dizildiğini algılayarak verileri belirler.
NOT: Tüm elektromanyetik dalgalar, ışık hızında hareket eder (yaklaşık
olarak 300.000km/sn). Elektromanyetik dalgalar frekans cinsinden ölçülür. Frekans 1
saniyede üretilen dalga sayısıdır ve birimi Hertz (Hz)’dir. Örneğin 1kHZ’lik (kilohertz) bir
elektromanyetik sinyal saniyede 1000 dalga üretir.
Bir EM dalganın frekansı dalga boyuyla ters orantılıdır. Dalga boyu, bir sinyalin
herhangi bir andan kendini tekrar etmeye başladığı ana kadar geçen mesafedir. Sinyal
frekansı yükseldikçe dalga boyu azalır. Örneğin FM radyo yayın bandında yer alan
100MHz’lik bir sinyal yaklaşık 300cm dalga boyundayken, 30GHz’lik bir sinyal yaklaşık
1cm dalga boyundadır.
Şekil 1.5: EM bir dalgada dalga boyunun
ölçülmesi
Şekil 1.6: EM bir dalganın değiştirilme
(modülasyon) teknikleri
Elektromanyetik dalgalar veri taşımak için kullanılmak istendiğinde dalga biçiminde
değişiklikler yapılır. Frekans modülasyonunda temel dalganın frekansı değiştirilerek veri
iletilir. Genlik modülasyonunda ise temel dalganın genliği değiştirilerek veri iletimi
gerçekleştirilir (bk. şekil 1.6).
NOT: Bir sinyal tarafından taşınabilen veri miktarı, onları meydana getiren
elektromanyetik dalganın frekansıyla birlikte artar. Birim saniyede daha fazla değişim
meydana gelmesi demek daha fazla veri iletimi anlamına gelir.
1.1.1.2.Disk Üzerine Veri (Bitlerin) Yazılması ve Disk Üzerinden Veri Okunması
Disk üzerine herhangi bir veri yazılmadan önce demir parçacıkları, diskin yüzeyini
kaplayan bir manyetik film üzerinde rastgele dağılmış durumdadır.
Demir paçacıklarının veri olarak organize edilmesi için, diskin üzerinde askıda duran
yazma/okuma kafasına sarılmış bir bobin telinin içinden elektrik akımı geçirilir (şekil 1.7A).
6
(A) (B)
Şekil 1.7: (A) Demir parçacıkları, manyetik film üzerinde rastgele dağılmıştır, (B) Parçacıkları
hizaya getirmek için yazma/okuma kafasında yer alan bobin telinden elektrik akımı geçirilir.
Demir parçacıkları manyetize edilir ve pozitif kutuplar yazma/okuma kafasının negatif
kutbu etrafında, negatif kutuplar ise yazma/okuma kafasının pozitif kutbu etrafında toplanır
(şekil 1.7B). Manyetize olmuş parçacıklardan dönen disk üzerinde hizaya sokulmuş bir bant
oluşturulduktan sonra ikinci bir bant oluşturulur. İki bant bilgisayar dünyasının en ufak
verisini (1 bit) oluşturmaktadır. “1” verisini oluşturmak için bobin sargılarına uygulanan
elektrik akımının yönü değiştirilir ve dolayısıyla yazma/okuma kafasının kutup başları yer
değiştirir. Böylece ikinci banttaki parçacıklar zıt yönde hizaya girmiş olur (şekil 1.8A). “0”
verisini oluşturmak için her iki bandın parçacıkları aynı yönde hizaya getirilir (şekil 1.8B).
(A) (B)
Şekil 1.8: (A) “1” bilgisinin elde edilmesi, (B) “0” bilgisinin elde edilmesi
7
Şekil 1.9: Manyetik disk üzerinde okuma
işleminin gerçekleştirilmesi
Veri okumak için yazma/okuma
kafasına elektrik gönderilmez. Diskin
kaplamasında yer alan manyetize olmuş
parçacıkların her biri küçük bir mıknatıs
olarak davranmaktadır ve manyetik alan
oluşumuna neden olurlar. Yazma/okuma
kafası manyetik alan içinden geçtikçe “1”
ve “0” bilgilerini tutan bandların
polaritelerine bağlı olarak kafanın bobin
sargısında değişen yönde akım oluşur
(şekil 1.9). Akım yönünde meydana
gelen değişimin bilgisayar tarafından
algılanması sonucu “1” ve “0” bilgileri
elde edilir.
Şekil 1.10: Verilerin dikey yönde oluşturulması
NOT: Yukarıda anlatılan
kayıt işleminde, bilgilerin manyetik yüzey
üzerinde yatay olarak oluşturulması
anlatılmıştır. Ancak yeni nesil sabit disk