İşlemci

İŞLEMCİ YAPISI VE ÇALIŞMASI 

İşlemci bilgisayarın bütün birimleri arasındaki akışı kontrol eder.Veri akışını kontrol eden işlemci, veri değerlendirip ve üretme görevini yerine getiren en önemli aygıtlardan biridir.İşlemci tarafından işlenen veriler bazen çok basit olduğu gibi bazen de çok karmaşık olabiliyor.Yani temel aritmetik işlemler yapabildiği gibi karmaşık diyebileceğimiz işlemleri yapabilmektedir.

İşlemciler sadece bilgisayra ait bir elektronik birim değildir.Diğer bütün elektronik sistemlerde de işlemciler bulunmaktadır.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

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.

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.

Çekirdek (Core)

Komut çalıştırma işlemlerini yapan bölümdür. Çalıştırma birimi (execution unit) olarak da bilinir.

ALU (Aritmetik Lojik Unit / Aritmetik Mantık Birimi)

İşlemci tarafından gerçekleştirilecek matematiksel ve mantıksal işlemlerin yapıldığı bölümdür.

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.

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.

Günümüzde kişisel bilgisayarlarda (PC=Personel Computer) kullanılan tüm donanımlar 20 yıl öncesine göre çok daha hızlıdır. Ama her donanımın hızı eşit ölçüde artmamıştır. En büyük hız gelişimi, işlemcilerde gerçekleşmiştir.  Bilgisayarın tüm donanımlarının bağlandığı kart olan ana kartta saat çipi (saat yongası) vardır. Bu saat sistem hızını (FSB) belirler. Saatin her “tik”i, saniyede milyon veya  milyar devirle ölçülür. Saniyedeki tek devirin ölçüsü Hertz’dir. (Hertz diye okunur)  İşlemcilerde hız, işlemcinin birim zamanda yapabildiği işlem sayısı olarak tanımlanmaktadır. Bir saniyede yapılan milyon adet işlem Mhz (Megahertz) olarak  tanımlanır ve temel hız ölçüsüdür. Ancak günümüz işlemcileri saniyede milyar işlem – Ghz (Gigahertz –cigahertz diye okunur) hız seviyesine ulaşmışlardır.

Overclock (Hız Aşımı, Hız Aşırtma)

İşlemci üretilirken “işlemcinin hızı şu değerde olsun” diyerek üretilemez. İşlemci önce üretilir. Sonra işlemci üzerinde çeşitli testler yapılır. İşlemcinin en tutarlı sonuçlar verdiği hıza, o işlemcinin hızı denir ve işlemci üzerine bu hız değeri basılır. Aslında etiketinde 3.2  Ghz yazılı olan bir işlemci 3.4 Ghz veya 3.6 Ghz hızında çalışabilir. Özetle her işlemcinin iki  hız değeri vardır. Birincisi, işlemcinin sınır hız değeri, ikincisi üreticinin riske girmeksizin  işlemcinin dengeli çalışabileceği hızı gösteren hız değeri.

Hız aşımı (overclock-ovurkılok diye okunur) işlemcinin üreticinin etikette belirlediği  hız değerinden yüksek değerlerde çalıştırılması işlemidir. Anakartta ayar değişikleriyle işlemcinin hızı artırılabilir. Sistem hızı (FSB), çarpan, voltaj değerlerinde yapılan değişikliklerle işlemci hızı artırılabilir. Örneğin, FSB’si 100 Mhz, saat çarpanı 20 olan bir bilgisayarda 20*100=2000 Mhz işlemci hızıdır. FSB değeri 133 Mhz yapılırsa 133*20=2660 Mhz=2.66 Ghz işlemci hızı elde edilir. İşlemcilerde hız aşımı gerçekleştirildiğinde, işlemciyle beraber diğer sistem bileşenlerinin de hızlı çalışması gerekir. Bu durum donanımların zorlanması ve ömürlerinin kısalması anlamına geliyor. Fakat teknolojik gelişmeleri takip etmek için zaten birkaç senede bilgisayarı değiştirmek gerekiyor diye düşünenler hız aşımını tercih edebilirler. Hız aşımı işlemiyle işlemci hızı bir noktaya kadar  artırılabilir. Belli bir hız değerinden sonra bilgisayar kilitlenmeleri, hatalar, hatta işlemci  yanmaları gibi sorunlar ortaya çıkabilir. Bu du m, yükseltilen hızda işlemcinin kararlıçalışmadığını gösterir. Hız aşımı yapılmış sistemlerde işlemci daha fazla ısı üreteceğinden bu durumlarda soğutma daha önem kazanmaktadır.

İŞLEMCİ ÇEŞİTLERİ

İşlemcilerin farklı şekil, boyut ve harici özellikleri vardır. Bu özelliklere işlemcininpaketi denir. İşlemcilerin gelişim süreçlerinde, üreticiler işlemcileri anakarta bağlayan ayaksayılarının artması, işlemci ısınmalarını engellemek amacıyla yapılan değişiklikler, kimiparçalarda anakarta bağımlılığı ortadan kaldırma gibi amaçlarla değişik paketlemelerkullanmaktadır. Bunlardan bir tanesi olan slot tipi paketleme (SEC=Single-Edge Cartridge),1990’lı yılların başında piyasaya sürüldü. Slot tipi işlemciler artık üretilmemektedir.Alt tarafında çeşitli sayıda pin bulunduran işlemci paketlemesine PGA (pin grid array)adı verilir. Paketteki ayak sayısına göre paketler isimlendirilir. Örneğin, 423 ayak Pentium 4paketi ve 478 ayak Pentium 4 paketi. Bu paket yapısındaki işlemcilerin takıldıkları soketlerise soket 423 ve soket 478 olarak isimlendirilir. Üreticiler bunların dışında da farklıpaketlemeler yapmaktadırlar. Farklı bir paketleme olan LGA paketinde işlemci ayaklarınınyerini elektrik iletimini sağlayan iletim noktaları almıştır. Pin yerine iletim noktalarınınkullanımı elektrik sinyallerinin iletim yolunu kısaltmış, böylelikle sinyal iletim hızı artmıştır.SEC PaketiPGA PaketiFC-PGA PaketiPPGA PaketiLGA PaketiAynı marka ve model işlemciler, piyasaya farklı paketlerle sürülebilirler.Eskiden işlemciler, anakarta sabitlenmiş olarak üretiliyordu. İşlemci veya anakartarızalandığında onların birbirinden bağımsız olarak test veya tamir edilmesini mümkünolmuyordu. Ayrıca var olan işlemciyi yenisiyle değiştirmek de zor oluyordu. Bu nedenleişlemcinin anakarta takılıp sökülmesini sağlayan işlemci yuvaları geliştirildi. İşlemcileranakarta takılma şekillerine göre isimlendirilen soket ve slot olmak üzere iki şekle sahiptir.

İŞLEMCİ SEÇİMİ

İŞLEMCİ MONTAJI

soket 775 İşlemci Montajı
soket 775 işlemci kurulumunda uyulması gereken bazı önemli kurulum ayrıntıları bulunmaktadır. Eğer kuruluma dikkat etmezseniz işlemciye ve işlemci yuvasına zarar verebilirsiniz.

P4 işlemciler artık yeni arabirime sahipler. Bu yeni işlemcilerdeki en büyük değişiklik artık altlarında bacaklarının olmaması. Artık işlemcinin altında dokunulmaması gereken ve işlemcilerin soket 775 isminin kaynağı olan 775 adet kontak noktası bulunuyor.

Montaj sırasında dikkat edilmesi gerekenler;

- İşlemcinin altındaki kontak noktalarına ve soket içindeki pinlere dokunmayın!
- İşlemciyi yuvaya eğim yapmayacak şekilde oturtun.

-Kolu kenara çekip kaldırdığınızda soketin kenarlarını kapatan çerçeve serbest hale geliyor.

-Serbest kalan metal çerçeveyi elinizle basitçe kaldırabilirsiniz.

-Temelde LGA 775 soketi şekilde görülenden ibaret. İşlemcinin iğneler üstüne “yumuşak iniş yapması” gerekiyor.

Yeni işlemcinin görünüşü.

-Dikkatle yerleştirmeye dikkat edin. Sakın düşürmeyin ve olabildiğince dengeli ve yavaşça oturtun.

İşlemciyi dik olarak yerine oturtun ve düzgün oturduğundan emin olun. İşlemcinin oturup oturmadığını bakarak anlayabilirsiniz kolu yerine kilitlemeden önce işlemciye her yönden eşit baskı uygulandığına dikkat edin ve işlemciyi elinizle zorlamayın. Eğer işlemci yerine tam oturmamışsa kenarlarından tutup dikkatlice kaldırın ve yeniden yerleştirmeyi deneyin.

Çentikler işlemciyi yanlış oturtmanızı engelliyor.

-Açık kolun gösterdiği yöndeki işlemci üzerindeki yazıların okunabilmesi gerekiyor.

-Şimdi çerçeveyi işlemci üzerine kapatın ve işlemcinin üzerindeki ısı yayıcıya yaslandığından emin olun.

-Dikkatle kolu kapatın

İŞLEMCİ SOĞUTMASI

Bir işlemcinin ısı üretmesi mimarisinin en olduğuna bağlıdır. Core 2, eski Pentium 4 ve Pentium D işlemcilerinden çok daha verimli çalışır. Üretilen ısı miktarı işlemcilerin çekirdek sayılarıyla da doğru orantılıdır. Diğer taraftan yüksek saat hızları yüksek gerilim gerektirir ve bu da güç tüketimini önemli ölçüde arttırır (uygulanan gerilime göre üstel olarak).

Klasik fanlı CPU soğutucuları boyut, katman (layout), malzeme, fan tipi ve fan boyutları bakımından çeşitli farklılıklar arz ediyorlar. İş ısıyı mümkün olduğunca hızlı bir şekilde sıcak noktadan uzaklaştırmaya gelince pasif soğutucuların boyutu, katmanı ve malzemesi, kısaca her şeyi birbiriyle alakalı olduğundan en iyi biçimde tasarlanmalılar. Metalin ısı iletkenliği ne kadar iyi (bakırın ısıl iletkenliği, alüminyumdan neredeyse iki kat fazladır) ve yüzey alanı ne kadar geniş olursa işlemci o kadar hızlı soğutulur. İşte bu yüzden pasif soğutucuların üzerinde olabildiğince çok sayıda girinti-çıkıntı ve kanatçık bulunmaktadır: Metal çabucak ısınır, sonra metal kanatçıklar arasında kalan havanın da ısısı gittikçe artar ve fan tarafından yaratılan bir hava akışı sayesinde sıcak hava metal kanatçıklar arasından çabucak uzaklaştırılır. Bakır alüminyumdan daha ağır ve pahalı olduğundan, saf bakırdan oluşan pasif soğutucuların üretilmesi pek tercih edilmez.

İşlemciler genellikle kutulu bir soğutucu ve fanla beraber satılırlar. Günümüzün soğutucuları verimli ve sessizdir ve işlemcinize hızaşırtma uygulamamak şartıyla yeterlidirler. Yalnız böyle bir niyetiniz varsa başka firmaların soğutma çözümlerini kullanmanız gerekecektir.

İşlemci soğutucularının hizmet dışı kalmasının birkaç olası nedeni var ve bu olası nedenlerden en önemlisi kurulumlarının iyi yapılıp yapılmadığı. İkincisi ürünle beraber gelen ısıl macun (thermal compound) veya yastığı (pad) kullanmayı kesinlikle unutmayın. Macunu olabildiğince az miktarda sürün çünkü macunu kullanmaktaki en büyük amaç işlemci ve soğutucu yüzeyleri arasındaki hava boşluklarını doldurmak. Eğer macun yanlardan taşarsa, taşan kısımları hemen temizleyin.

Pasif soğutucuyu takarken çok dikkatli olun. Soğutucunun alt yüzeyi, işlemcinin metal plakasına bire bir temas etmelidir. Eğer kaliteli bir işlemci soğutucusu satın almışsanız, büyük ihtimalle verimli bir katmana sahiptir ve çoğu bilgisayar sistemini soğutmak için yeterlidirler. Bunun yanında, işlemci ağır yük altında çalışırken fana duyulan ihtiyaç hat safhaya ulaşır, yoksa aşırı ısınma olayı gerçekleşir. İşte bizim araştırdığımız mesele de zaten bu: Fan mekanik bir cihazdır ve bu yüzden sınırlı bir kullanım ömrü vardır. Şayet fan ölürse, pasif soğutucu işlemci tarafından üretilen ısıyı tek başına dışarı veremeye yetmeyebilir.

SOGUTUCU VE FAN MONTAJI