İlk işlemci 1937 yılında Marcian Hoff tarafından icat edilmiştir. Günümüzde bazı şirketler Intel, AMD, Qualcomm, Motorola, Samsung, IBM vb. gibi işlemci üreticileri olarak bilinmektedir. İşlemci, saniyeler içinde çalışması için cihazın içine yerleştirilen ve hızı ölçülebilen silikondan yapılmış küçük bir çiptir.
Bir işlemcinin ana işlevi, talimatları getirmek, bunları çözmek, çalıştırmak ve yeniden yazmaktır. Bunlar işlemcilerin dört ana işlevidir. Günümüzün en gelişmiş işlemcileri cep telefonlarında, bilgisayarlarda, çamaşır makinelerinde vb. kullanılmaktadır.
Bu yazımızda işlemci nedir, işlemci çeşitleri nelerdir ve uygulamaları nelerdir onu göreceğiz.
İçindekiler →
İşlemci Nedir?
İşlemci, küçük bir çip veya mantıksal bir devredir. Belirli bir bilgisayarı çalıştırmak için temel talimatları yanıtlar ve işler. Bir işlemcinin ana işlevleri, talimatları gerçekleştirmek, kodunu çözmek, yürütmek ve yeniden yazmaktır. Basit bir dille söylemek gerekirse işlemciye bir makinenin beyni diyebiliriz. Bunlar arasında bilgisayarlar, dizüstü bilgisayarlar, cep telefonları, gömülü sistemler vb.
ALU (Aritmetik Mantık Birimi) ve CU (Kontrol Birimi) gibi iki ana işlemci türü vardır. Aritmetik mantık birimi toplama, çıkarma, çarpma, bölme gibi tüm matematiksel işlemleri gerçekleştirir ve kontrol birimi trafik polisi görevi görür. Komutları veya talimatları işler. Diğer bileşenle iletişim kuran işlemci aynı zamanda giriş/çıkış aygıtı ve bellek/depolama aygıtlarıdır.
İşlemci Türleri
Gömülü sistemler çok çeşitli işlemcileri içerir.
Genel Amaçlı İşlemci
Genel amaçlı işlemciler aşağıdaki gibidir:
1. Mikrodenetleyici
Mikrodenetleyici temel olarak farklı paket ve boyutlarda gelen bir bilgisayar türüdür. Bu Mikrodenetleyicinin ana işlevi, okuma girişi ve çıkışıyla ilgili geri bildirimdir. Aynı zamanda genel olarak Genel Amaçlı Giriş Çıkış (GPIO) olarak da adlandırılır. Bazı mikrodenetleyiciler Microchip Atmega328-AU, Microchip P1C16F1503-I/P, Microchip P1C16F671-I/SN, Microchip P1C18F45K22-I/P, Microchip P1C16F877A-I/P vb.
2. Mikroişlemci
Tüm genel amaçlı işlemciler, gömülü sistemdeki mikroişlemci tarafından tanıtılır. Piyasada farklı türde şirketler ve farklı türde mikroişlemciler mevcuttur. Mikroişlemcinin, kontrol birimi olan ALU, bir dizi kayıttan oluşan ortak bir amaçlı işlemcisi vardır. Ayrıca karalama defteri kaydı, kontrol kaydı ve durum kaydı olarak da adlandırılır.
Çip üzerinde bellek ve dış dünya ile iletişim kurmak için bazı arayüzler olabilir. Kesinti hatları, diğer bellek hatları ve dış dünyayla iletişim için bir bağlantı noktası gibi. Bir porta genellikle programlanabilir port denir. Bu, portlar giriş veya çıkış olarak hareket edecek şekilde programlayabileceğimiz anlamına gelir.
3. Gömülü İşlemci
Gömülü işlemci, mekanik ve elektrik işlerini kontrol etmek için tasarlanmış özel bir işlemci türüdür. Bunlara işlemci, zamanlayıcı, program belleği ve veri belleği, kesinti denetleyicisi, güç kaynağı, sıfırlama ve saat osilatör devresi, sistem uygulamasına özel devreler, bağlantı noktaları ve birçok arabirim devresi bloğu dahildir.
4. Medya İşlemcisi
Görüntü/video işlemcisi bir tür medya işlemcisidir. Gerçek zamanlı olarak verilerle başa çıkmak için tasarlanmıştır. Sesli kullanıcı arabirimi ve profesyonel ses, ses işlemcisi uygulama alanlarıdır. Bazı medya işlemcileri TN2302AP IP, IN2602 AP IP, DM3730, TMS320DM6467, DM3725, DM37385, DM388, TMS320DM6431, vb.’dir.
5. Dijital Sinyal İşlemcisi (DSP)
Dijital Sinyal İşlemcisi de bir tür işlemcidir. Analog veya dijital sinyalleri ölçmek, filtrelemek veya sıkıştırmak için kullanılır.
Sinyal süreci, sinyallerin analizi ve işlenmesi anlamına gelir. Bu işlenme, bir bilgisayar veya uygulamaya özel entegre devreler (ASIC), Alan programlanabilir kapı dizisi (FPGA) veya Dijital Sinyal İşlemcisi aracılığıyla yapılabilir.
Bu işlemci barkod tarayıcılarda, osiloskoplu cep telefonlarında, yazıcılarda vb. kullanılmaktadır. Böyle bir işlemci hızlıdır ve gerçek zamanlı uygulamalar için kullanılır.
Aşağıdakiler, Dijital Sinyal İşlemci (DPS) uygulamalarından bazılarıdır:
- Tıbbi prosedür
- Biyometrik işleme
- Radar
- Sismoloji
- Konuşma süreci
- Görüntü işleme
Uygulamaya Özel Sistem İşlemcisi (ASSP)
Bu sistem süreci, yarı iletken bir entegre devre ürünüdür. Belirli bir işlevi uygulamak için kullanılır. Uygulamaya özel sistem işlemcisinin performansı, özellikleri ASIC’inkilere benzer. Bu sistem işlemcisi, video kodlama veya kod çözme ve çeşitli endüstrilerde ses kodlama veya kod çözme için kullanılır.
Gömülü yazılımın yerini, uygulamayı çalıştırmak ve çözümü hızlı bir şekilde sağlamak için kullanılan uygulamaya özel sistem işlemcisi alır. Örneğin W3100A, IIM7100
Uygulamaya Özel Komut Seti İşlemcileri (ASIP)
Bu tür bir işlemciler, belirli bir program için tasarlanmıştır. Böyle bir işlemci düşük güç tüketimine, yüksek hesaplama hızına ve iyi esnekliğe sahiptir. Programlanabilirlik nedeniyle ASIP’lerde veri yollarının kullanımı yüksektir ve bu komut seti işlemcisinin performansı iyidir.
Çoklu İşlemci
Çoklu İşlemci, birden fazla CPU’ya sahip bir bilgisayardır. Her biri programı aynı anda işleyen ana belleği, bilgisayar veri yolunu ve çevre birimlerini paylaşır. Bu sistemin bir diğer adı da sıkı bağlı sistemdir. Çoklu işlemcilerin başlıca avantajları; verim, artan güvenilirlik ve ölçek ekonomisidir. Böyle bir işlemci, büyük miktarda veriyi işlemek için çok yüksek bir hız gerektiğinde kullanılır.
Çoklu İşlemcilerin Özellikleri:
- Çoklu İşlemciler, iki veya daha fazla çoklu işlemci içerir.
- Bellek giriş ve çıkış özellikleri işlemci tarafından paylaşılmaktadır.
- Bellek erişim süresi, işlemci tarafından basitçe bağlandığı için her işlemci için aynı kalır.
- Aynı işlev tüm işlemciler tarafından gerçekleştirilir.
