Microişlemci Nedir

Posted: 04 Kasım 2007 in Elektronik

Microişlemci Nedir

Genel bir ifadeyle bir esas işi yapan kısmı olarak isimlendirilebilecek olan mikroişlemciler hakkında biraz daha ayrıntılı bir açıklama şu şekilde yapılabilir:

 
Bir dijital bilgisayar üç temel kısımdan oluşmaktadır.
 
Merkezi İşlem Birimi – MİB (Central Processing Unit – CPU)
Program ve Veri Hafızaları (Program and Data Memory)
Giriş – Çıkış Birimleri (Input – Output Units)
 
Merkezi İşlem Birimi (MİB / CPU), verileri işleme ve sistemi oluşturan çeşitli birimler arasında bilgi akışı kontrolü işlemlerini gerçekleştirir. Veri işlemenin büyük çoğunluğu MİB de yer alan Aritmetik Lojik Birim üzerinde gerçekleştirilir.
 
Ancak bu işlemlerin gerçekleştirilmesi sırasında Kod Çözme Kontrol Birimleri ile çeşitli Saklayıcılar (Registers) da çok yoğun olarak kullanılır. İşte bu merkezi işlem birimini oluşturan çeşitli alt birimlerin tek bir entegre devre üzerinde gerçekleştirilmiş – üretilmiş haline Mikroişlemci (Microprocessor) adı verilir. Bir mikroişlemci kullanılarak hazırlanmış bilgisayarlara mikrobilgisayar denilmektedir. Hafıza ve giriş-çıkış birimlerinin miktarı, türü ve kapasitesi uygulamaya bağlı olarak değişir.
 
 
İsimlendirmede kullanılan mikro adı ise işlemcinin veya bilgisayarın yeteneğinin kısıtlılığını değil, boyutlarının küçüklüğünü belirtmek için kullanılır. Modern gelişmiş mikroişlemcilerde bir kaç milimetre karelik alanda milyonlarca tranzistör yer almaktadır. Örneğin Pentium II işlemcisinde (ön hafıza, cache memory) hariç 7.5 milyon adet tranzistör bulunmaktadır.
 
 
Mikroişlemcilerin tarihsel gelişimine kısaca bir göz atılacak olursa ilk mikroişlemcinin bir hesap makinesinde kullanılmak üzere INTEL firması tarafından 1971 de I4004 adıyla üretilen 4 bitlik bir işlemci olduğu görülür. Bu tarihten önce bilgisayarların MİB leri önceleri elektron tüpleri ve röleler daha sonraki dönemde ise tranzistörler ve çeşitli elektronik devreler kullanılarak hazırlanıyordu.
 
Çok büyük yer kaplayan ve çok güç tüketen bu eski bilgisayarlar ortam şartlarına karşı da çok duyarlıydılar. İşlem kapasitelerinin çok kısıtlı olmasının yanı sıra sürekli bakım gerektiriyorlardı.
 
Bir fikir vermesi açısından 1945 de Pennsylvania Üniversitesinde tamamlanan ENIAC isimli ilk bilgisayarın 30 metre boyu ve 30 ton ağırlığı olduğunu söyleyebiliriz. 18,000 radyo tüpünden oluşan cihaz 100 Kwatt güç harcamaktaydı. 1971 deki, bilgisayarın temel elemanı kabul edilen MİB ‘in tek bir entegre devre içine sığdırılarak üretimi, yarı-iletken teknolojisinde, tranzistörün keşfi gibi bir sıçrama gerçekleştirmiştir.
 
 
INTEL, özel sipariş üzerine geliştirdiği 4 bitlik I4004 (1971) ve 8 bitlik I8008 (1972) entegre devrelerine ilk müşterilerinden başka bir ilgi beklemediği için üretim hattını düşük kapasitede tutmuştu. Ancak aksine bu işlemciler büyük bir ilgi gördü ve 1974 de genel amaçlı ilk 8 bitlik MİB olan I8080 işlemcisini üretti. Bu işlemciye büyük bir talep oldu ve kısa bir zamanda I8080 endüstri standardı oldu.
 
İki yıl sonra 1976 da daha gelişmiş bir model olan I8085 üretildi. Bu arada 1975 yılında sektörün ikinci önemli ismi olan Motorola firması da MC6800 adındaki işlemciyi piyasaya sürerek o günden itibaren süre gelen bir yarışa katılmış oldu. Mikroişlemcilerin sınıflandırılmasında önemli bir ölçü olan bit sayısı işlemcinin üzerinde ilem yapabildiği en uzun verinin bit sayısını gösterir.
 
Kelime uzunluğu (word lenght) de denilen bu parametre 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit gibi değerler alabilmektedir. Bu değer aynı zamanda işlemcinin saklayıcılarının ve veri yolunun genişliğini de gösterir. Ancak bazen harici ve dahili veri yolları farklı genişliklerde olabilir. 1978 yılında ilk 16 bitlik işlemcisi olan 8086 yı üreten INTEL bir yıl sonra 1979 da harici veri yolu genişliği 8 bit olmanın dışında 8086 ile aynı yapıya sahip olan 8088 i piyasaya sürdü. 8088, 1981 de üretilmeye başlanan IBM PC (Personel Computer – Kişisel Bilgisayarların) ilk işlemcisi olmuştur.
 
16 bitlik işlemcilerde endüstri standardı olan 8086 / 8088 günümüze kadar gelen çeşitli ürünlerle X86 ailesi diye isimlendirilen mikroişlemci ailesinin çekirdeği (core) olmuştur.
 
 
MİKROKONTROLÖRLER
 
Bir mikrokontrolör, komple bir bilgisayarın (MİB, hafıza ve giriş – çıkışlar) tek bir entegre devre üzerinde üretilmiş halidir. Kısıtlı miktarda olmakla birlikte yeterince hafıza birimlerine ve giriş – çıkış uçlarına sahip olmaları sayesinde tek başlarına (stand alone) çalışabildikleri gibi donanımı oluşturan diğer elektronik devrelerle irtibat kurabilir, uygulamanın gerektirdiği fonksiyonları gerçekleştirebilirler.
 
Mikrokontrolörler çoğunlukla, yer aldıkları uygulama devresinin içine gömülmüş, sadece oraya adanmış olarak kullanılırlar. Bu özellikleri nedeniyle bilgisayarlardaki kullanıcı uygulama programlarını çalıştırma gibi esneklikleri olmamakla birlikte kontrol ağırlıklı uygulamalarda alternatifsiz seçenek olarak karşımıza çıkarlar.
 
Onları böyle cazip kılan, çok düşük boyutlu olmaları (az yer kaplamaları), düşük güç tüketimleri, düşük maliyetlerine karşın yüksek performansa sahip olmaları gibi özellikleridir. Motor kontrolünden fotoğraf makinesi ışık ve fokus ayarına, cep telefonlarından merkezi klima sistemlerine, faks ve fotokopi makinelerinden radyo teyp ve TV lere, fabrika otomasyonundan hayat kurtaran biyomedikal cihazlara, oyuncaklardan askeri cihazlara, cebinizdeki elektronik bilet uygulamasından cüzdanınızdaki banka kartlarına varıncaya kadar akla gelebilecek her yerde mikrokontrolörler yer almaktadır.
 
Bu tür uygulamalarda kullanıldıkları için hafıza ve paralel/seri giriş-çıkış birimlerinin yanı sıra zamanlayıcılar (timers), sayıcılar (counters), kesme kontrol birimleri (Interrupt Control), Analog-Sayısal dönüştürücüler (A/D Converters) gibi çeşitli çevre birimleri de mikrokontrolör entegre devrelerinin içinde yer almaktadır. Ayrıca genellikle gerçek zamanlı uygulamalarda çalışmalarıyla mikrokontrolörler, mikroişlemcilerden ayrılmaktadırlar.
 
Gerçek zamanlı uygulamalarda dış dünyadan (işlemcinin dışındaki elektronik ortamdan) gelen işaretler çok hızlı değişim gösterebilir ve bunları işleyip gereken çıkışları aynı hızlılıkta dış dünyaya uygulamak gerekebilir. Böyle bir performansı, çok küçük boyutlarda ve çok daha az güç tüketerek sadece mikrokontrolörler aracılığıyla gerçekleştirmek mümkündür. Diğer taraftan matematik işlem yapma yeteneklerinin kısıtlı oluşu, çok çeşitli on-chip çevre birimlerine sahip olmakla birlikte bunların kapasitelerinin de sınırlı olması nedeniyle bir mikroişlemcinin kullanıldığı (örn: bir kişisel bilgisayar gibi) yerler için uygun bir seçenek oluşturmazlar.
 
Sonuç olarak mikroişlemciler ve mikrokontrolörler temelde aynı alt yapı çalışma mantığına sahip olmakla birlikte kullanım yeri ve amacına göre iki ayrı grup ürün olarak değerlendirilebilir. Mikroişlemciler ve mikrokontrolörler günlük hayatta kullanılan sayısız cihaz ve sistemin içinde yer almakta olup, bu ürünleri kullanarak gerçekleştirilebilecek uygulamalar insanın hayal gücü ile sınırlıdır. Günümüzde Mikroişlemci ve mikrokontrolörler üreten irili ufaklı pek çok firma bulunmaktadır.
 
 
Bunlara örnek olarak INTEL, MOTOROLA, AMD, PHILIPS, SIEMENS, TEXAS INS., DALLAS, ATMEL, MICROCHIP, HITACHI, MITSUBISHI, SGS-THOMSON, ANALOG DEVICES, NATIONAL gibi firmalar sayılabilir. Bu firmaların bazıları sadece kendilerine özgü işlemcileri piyasaya sürerken bazıları da ilk üretimi ve patenti bir başka firmaya ait olmakla birlikte, orijinal işlemci ile uyumlu fakat çeşitli başka ek özelliklere de sahip türev ürünler (derivatives) üretebilmektedir.

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Connecting to %s