Günümüzde akıllı telefon veya bilgisayar gibi teknolojik cihazları satın alırken ilk sorulan sorulardan biri de “İşlemcisi nedir?” olur. Teknoloji ile paralel olarak her geçen gün daha fazla gelişen ve performans sunan işlemci, yani CPU nedir sorusunun yanıtlarını bu içeriğimizde bulabilirsiniz.
İngilizcede “Central Processing Unit” ifadesinin kısaltması olan CPU, aslında bir elektronik cihazın beyni olarak tanımlanabilecek merkezi işlem birimidir. Genellikle bilgisayar çeşitlerinde kullanılan bir donanım olarak bilinse de aslında hemen her elektronik sistemde yer alır. Örnek vermek gerekirse bulaşık makinesi, çamaşır makinesi, televizyon, fabrikalardaki elektronik cihazlar gibi onlarca elektronik alette CPU, diğer adıyla işlemci bulunur.
CPU’nun Temel Bileşenleri
Kendi içerisinde özel bir mimariye sahip olan CPU’nun işlem yapabilmesi için pek çok birimi bulunur. Bunların en önemlileri şunlardır:
- Tüm komutların işletildiği kontrol birimi,
- Diğer birimler ile bağlantı kurulan iletim yolları (bus),
- CPU’nun her bir bilgiyi yazması veya okuması için gerekli hafıza hücreleri olan adres yolu,
- Çift yönlü veri akışının sağlandığı veri yolu (data buses),
- Diğer birimleri yöneten ve senkronizasyonu sağlayan kontrol yolu (control buses),
- Hafıza giriş/çıkış kapıları arasında geçici depolama sağlayan kaydedici,
- Verilerin hangi sırada kullanılacağını belirleyen sayıcılar (counters),
- Dış dünya ile iletişimin sağlandığı kapı görevi gören giriş/çıkış tamponları (buffers),
- Toplama – çıkarma gibi işlemlerin yapıldığı aritmetik mantık birimi.
CPU Nasıl Çalışır?
CPU, bir elektronik aletteki birimlerin çalışmasının yanı sıra birimler arasındaki veri akışını kontrol eden ve mevcut verileri değerlendirerek yeni veriler üretme görevi üstlenen temel donanım birimidir. CPU, aslında “transistör” adı verilen yarı iletken birimlerin bir araya getirilmesiyle oluşturulan devrelerdir. İlk üretilen CPU’larda ortalama 2000 transistör bulunurken, günümüzde gelişmiş CPU’lar üzerinde 1 milyarın üzerinde transistör yer alır. Bu devreler üzerine gelen elektrik sinyalleri, bilgisayarın gerçekleştireceği tüm işlemleri içerir. Bu işlemler ikilik sayı sistemi olan 0 ile 1 sayılarını kullanarak çalışır. Başka bir deyişle, elektrik sinyali alınmadığı zamanlarda devrede sinyal olmaması “0” ile, elektrik sinyali olması ise “1” ile ifade edilir. Her bir 0 veya 1’in elektronik cihazda kapladığı alana ise “bit” adı verilir.
CPU’lar âdeta insan beyninin diğer tüm sistemleri yönetmesi gibi kontrol sistemleri aracılığıyla sisteme bağlı olan tüm birimlerin çalışmasını sağlar. Kendisine gönderilen komutları işleyen ve diğer çevre birimlerine gönderen CPU’lar şu temel 3 işlemi gerçekleştirmekle yükümlüdür:
- Kendi yapısındaki aritmetik mantık birimi sayesinde hem mantıksal hem de matematiksel işlemleri yapar.
- Bellek alanındaki verilerin yerlerinin değişimini sağlar.
- Kendisine iletilen komutlara göre aksiyon alarak yeni görevleri başlatır.
Örnek vermek gerekirse bir hesap makinesi CPU’su, girilen rakamlara göre istenilen işlemleri uygulayarak sonucu ekranda gösterir. Başka bir deyişle, her bir rakamın kendisi için ifade ettiği değeri değiştirmeden aldığı verileri değerlendirir ve yeni veriler üretir.
CPU Hızı Nedir?
Bir CPU bünyesindeki tüm elemanların saat vuruşlarıyla çalışma özelliği mevcuttur. Saat hızı olarak adlandırılan tabir, saniyede ne kadar çevrim yapabileceğini gösterir. Yani saat hızı 200 MHz olan bir CPU’dan beklenen performans kendi içinde yine 200 çevrim yapabilmesidir.
Saat vuruşları, CPU’nun birlikte çalıştığı anakart üzerinde yer alan “Clock Generator” adlı yonga sayesinde üretilir. Bu yonga üzerinde oldukça hassas kristaller vardır ve her bir kristalin titreşimi saat vuruşunu oluşturur.
CPU üreticileri, donanımın hızını artırmak için farklı yollar izler. Bunlardan birincisi, tek bir işlemci modeli üretiminde yoğunlaşmak ve hızını olabildiğince artırmaktır. İkinci yol ise CPU’nun fiziksel olarak boyutunu küçültmek ve gerekli voltaj miktarını azaltarak ısınmayı kontrol altına almaktır. Böylece CPU’nun yarattığı ısıyı azaltmanın verdiği avantaj sayesinde çekirdek hızı da yükselmiş olur.
CPU’nun tek başına hızlı çalışması, yalnızca kendi bünyesinde gerçekleştirilen işlemler için etkilidir. CPU’nun kendi çalışma hızı, diğer çevre birimleri ve iletişim hatlarına göre daha fazladır ancak çevre birimler ile iletişim kurulurken senkronize olabilmek adına onların hızına ayak uydurur. Bu da bir CPU’nun aslında hızlı çalışabilmesi için kendisi dışındaki diğer birimlerin de hızlı olması gerektiğini gösterir.
