Mikroişlemcinin bulunması
Fairchild yarı iletkenler için 1959’da ilk entegre devreyi icat etti. 1968’de Gordan Moore, Robert Noyce ve Andrew Grove, Fairchild yarı iletkenlerinden emekli oldular. Daha sonra kendi şirketleri olan Integrated Electronics’i (Intel) kurdular. 1971 yılında ilk mikroişlemci Intel 4004 icat edilmiştir. Mikroişlemci aynı zamanda birçok çevre biriminin tek bir çip üzerinde üretildiği merkezi işlem birimi olarak da bilinmektedir. İlk mikroçipte bir işlemci, bir kontrol birimi, kayıt birimi, veri yolu sistemleri ve hesaplama görevlerini gerçekleştirmek için bir saate sahiptir.
Mikroişlemci nedir?
Modern bilgisayarlarda veya cihazlarda mikroişlemci ayrılmaz bir parçadır. Merkezi işlem birimi olarak hizmet vermektedirler. Bir bilgisayarda bu bölüm, makinenin cihazlarını depolamak için gereken elektrik altyapısı aracılığıyla birbirine bağlayan tek bir entegre devreye programlanmış talimatların yürütülmesinden sorumludur. Tasarımları için muazzam işlem gücü kullanılmaktadır.
Mikroişlemci ne işe yarar ?
İlk bulunduğunda mikroişlemcinin temel işlevi, sayıları toplama, çıkarma, sayıları bir alandan diğerine aktarma ve iki sayıyı hesaplama gibi çeşitli aritmetik ve mantık işlemlerini gerçekleştirmekteydi. Bir mikroişlemci alternatif bir ad, bir işlemci veya mantık dönğüsünden ibarettir. Bir bilgisayarda, tek bir entegre devrenin veya merkezi işlem biriminin işlevlerini birleştiren bir beyin gibi çalışmaktadır. Çok amaçlı kullanım için kullanılan programlanabilir cihazlardır.
İşlemcide veri işleme, mikroçip dizilerinin kontrol ünitesi tarafından kayıt tutularak yapılabilmektedir.
Kayıt dizisi, verileri anlık hızlı erişimini bellek konumlarına doğru yürütülen bir dizi kayıt aracılığıyla işler. Sistemdeki veri akışı ve komutlar kontrol ünitesi üzerinden işlenebilirmektedir. Temel bir mikroişlemci, kayıtlar, mikroçipler (aritmetik ve mantık birimi), kontrol birimi, talimat kaydı, program sayacı ve veri yolu gibi belirli işlemleri gerçekleştirmek için belirli öğelere ihtiyaç duymaktadır.
Bir mikroişlemci, birkaç kullanışlı işlevin tek bir silikon yarı iletken çip üzerinde entegre edildiği ve üretildiği tek bir çip paketidir. Mimarisi, bir merkezi işlemci, bellek modülleri, bir sistem veriyolu ve bir güç kaynağı biriminden oluşur.
Sistem veri yolu, bilgi alışverişini kolaylaştırmak için çeşitli blokları birbirine bağlar. Ayrıca doğru veri alışverişi için veri, adres ve kontrol noktalarından oluşur.
Merkezi işlemci, bir veya daha fazla aritmetik mantık biriminden (Çip), kayıtlardan ve bir kontrol biriminden oluşmaktadır. Ayrıca belirli nesilleri de kayıtlara göre sınıflandırılmaktadır. Mikroişlemci program yürütme sırasında talimatları yürütmek, adresleri veya verileri depolamak için genel amaçlı ve özel tip kayıtlardan oluşmaktadır. Çip, veriler üzerindeki tüm aritmetik ve mantıksal işlemleri hesaplar. Mikroişlemciler 16 bit veya 32 bit gibi boyutlardan oluşmaktadırlar.
Bellek bloğu hem program hem de veri içerir. İşlemci, birincil ve ikincil bellek olarak ikiye ayrılmaktadır. Geçiş ünitesi, bilgi almak ve göndermek için çevresel geçiş cihazları ve bir mikroişlemci ile etkileşime girmektedir.
Mikroişlemciler, aşağıdakileri içeren çeşitli özel amaçlı tasarımlarda mevcuttur.
- DSP (dijital sinyal işlemcisi) – Sinyal işleme için kullanılan özel bir işlemci türüdür.
- Grafik işleme birimleri – Esas olarak görüntüleri gerçek zamanlı olarak oluşturmak içindir.
Diğer özel işlemci türleri, video işlemenin yanı sıra yapay görme işlemi içinde kullanılmaktadır. Gömülü sistemlerde mikrodenetleyiciler, çevre birimleri kullanan bir mikroişlemci içermektedir.
Soketler genellikle radyo modemler gibi ek bileşenler kullanan bir veya daha fazla mikroişlemci çekirdeğini içermektedir. Bu modemler, tabletler, akıllı telefonlar vb. için geçerlidir.
Mikroişlemci seçimi nasıl olmalıdır ?
Esas olarak kelime boyutuna bağlı olarak farklı uygulamalar için yapılmaktadır. Kelime boyutu büyükse, her mikroişlemci saat döngüsünün daha fazla hesaplama yapmasına izin verir. Ancak 4 bit, 8 bit veya 12 bit işlemciler, daha yüksek bir uyku modu aracılığıyla fiziksel olarak daha büyük IC (Elektronik Şema) dizileriyle iletişim kurmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Daha yüksek güç tüketimi olarak gömülü mikrodenetleyici çok kapsamlı sistemlerde bulunmaktadır.
Sistem büyük miktarda veri işlemeyi bekliyorsa daha esnek bir kullanıcı arayüzüne ihtiyaç vardır. Bu gibi durumlarda 16 bit, 32 bit veya 64 bit işlemciler kullanılmalıdır. Çok düşük güçlü elektronlar gerektiren Soket veya mikrodenetleyici uygulamaları için ise, 32 bit yerine 8 bit / 16 bit işlemciler seçilebilmektedir.
8 bit işlemcide 32 bit aritmetik yapıldığında ise, işlemcinin program yapması gerektiğinden fazla bir güçle sonuçlanabilmektedir.
Bellek bloğu hem program hem de veri içerir. İşlemci, birincil ve ikincil bellek olarak ikiye ayrılmaktadır. Ayrıca güç üniteleri, bilgi almak ve göndermek için bir mikroişlemci ile etkileşime girmektedir.
Mikroişlemcilerin tarihi
Intel tarafından geliştirilen ilk mikroişlemci Intel 4004’tü. Birkaç yıl sonra 1975’te ise, Altair hakkında yeni bir işlemci olan Intel 8080’in kullanımı hakkında bir makale yayınlanmıştır. Bu ikinci nesil bir işlemciydi. 1980’de IBM, 8088 olarak bilinen bir Intel mikroişlemci kullanmaya karar verdi.
Bu işlemci, uygun bir şekilde PC olarak bilinen ilk ana bilgisayardı.
İnsanlar kişisel bilgisayarları grafik oluşturma ve kelime işleme gibi çeşitli amaçlarla kullanmaya başlaması, kutulardaki işlemci sayısı artırmıştır. Ancak işlemciler bugün bile odak noktası olmaya devam etmekte ve daha gelişmiş tipleri üretilmektedir.
Mikroişlemcilerin üretimi
1. Nesil mikroişlemciler
1971’den 1973’e kadar üretilen işlemci türleridir. 1971’de INTEL, 740 kHz’de çalışacak ilk 4004 mikroişlemciyi yarattı. Bu dönemde, Rockwell International PPS-4, INTEL-8008 ve National yarı iletkenler IMP-16 dahil olmak üzere piyasadaki diğer işlemcileri kullanılmışlardır. Ancak hepsi TTL uyumlu işlemciler değildir.
2. Nesil mikroişlemciler
En popüler olanlar arasında yer alan Motorola 6800 ve 6801, INTEL-8085 ve Zilog-Z80 gibi çok verimli 8-bit mikroişlemcilerdir. Bu işlemciler sadece 1973’ten 1978’e kadar olan dönemde kullanılmışlardır. Ayrıca ultra hızlı hızları nedeniyle, NMOS teknolojisine dayandıkları için pahalıydılar.
3. Nesil mikroişlemciler
Bu dönemde HMOS teknolojisini kullanan 16 bit işlemciler oluşturulabilemekte ve tasarlanabilmekteydi. 1979’dan 1980’e kadar INTEL 8086/80186/80286 ve Motorola 68000 ve 68010 geliştirildi. Bu işlemcilerin hızı 2. nesil işlemcilerden dört kat daha hızlıydı.
4. Nesil mikroişlemciler
1981’den 1995’e kadar bu nesil, HCMOS teknolojisini kullanan 32 bit teknoloji ile geliştirildi. En popüler işlemciler INTEL-80386 ve Motorola 68020/68030 idi.
5. Nesil mikroişlemciler
1995’ten günümüze bu nesil, 64 bit işlemciler kullanan yüksek performanslı ve yüksek hızlı işlemciler üretmiştir. Bu işlemciler arasında Pentium, Celeron, Çift, Dört ve Sekiz Çekirdekli işlemciler bulmaktadır.
