Donanım Hakkında Geniş Bilgiler
Bölüm 1: Bilgisayar Donanimi
1.1 BİLGİSAYARA GİRİŞ
Bilgisayar, kullanicidan aldigi verilerle mantiksal ve aritmetiksel islemleri yapan yaptigi islemlerin sonucunu saklayabilen sakladigi bilgilere istenildiginde ulasilabilen elektronik bir makinedir. Bu islemleri yaparken veriler girilir ve islenir. Ayrica, istendiginde yapilan islemler depolanabilir ve çikisi alinabilir. Bilgisayar islem yaparken hizlidir, yorulmaz, sikilmaz. Bilgisayar programlanabilir. Bilgisayar kendi basina bir is yapmaz. Bilgisayar ile ilgili olarak kullanilan bu terimlerin anlamlari asagida verilmistir.
Giris: kisi tarafindan veya bilgisayar tarafindan saglanan verilerdir. Bu veriler, sayilar, harfler, sözcükler, ses sinyalleri ve komutlardir. Veriler giris birimleri tarafindan toplanir.
Islem: veriler insanlarin amaçlari dogrultusunda, programin yetenekleri ölçüsünde islem basamaklarindan geçer.
Bellek: verilerin depolandigi yerdir. Giris yapilan ve islenen veriler bellekte depolanir.
Çikis: bilgisayar tarafindan islem basamaklarindan geçirilerek üretilen yazi, resim, tablo, müzik, grafik, hareketli görüntü, vb gibi ekrandan ya da yazici, hoparlör gibi degisik çikis birimlerinden alinmasidir. Bir bilgisayarin islem yapabilmesi için donanim ve yazilima gereksinim vardir.
Donanim (Hardware): bilgisayarin fiziksel kisimlarina donanim denilmektedir. Ekran, klavye, sabit disk (sabit disk), fare, yazici, bellek, mikroislemci, tarayici vb. Bilgisayar donanimini olusturan parçalardir.
Yazilim (Software): bilgisayar donaniminda kullanilan çesitli programlara yazilim denir. Bilgisayar donaniminin çalismasini saglayan yazilimlar oldugu gibi, bilgisayarda islem yapmayi saglayan yazilimlarda vardir. Yazilima örnek olarak, kelime islemciler (Word processor), tablolama (Spread Sheet), sunu (Presentation), programlama dilleri (Pascal, C, Visual Basic vb.), ses (Sound) programlari verilebilir.
1.2 Bilgisayar Sistem Birimleri
Bu birimler, bilgisayar kasasi içinde, ana kart üzerinde ya da dogrudan ana karta bagli birimlerdir. Burada öncelikle bilgisayarin beyni sayilan mikro islemcinin de üzerinde bulundugu ana karttan bahsetmek gereklidir.
1.2.1 Ana Kart
Ana kart, fiberglastan yapilmis, üzerinde bakir yollarin bulundugu, genellikle koyu yesil renkte büyükçe bir levhadir. Ana kart üzerinde, mikroislemci, bellek, genisleme yuvalari, BIOS ve diger yardimci devreler yer alir. Sistem saati bu yardimci devrelerden biridir. Ana kart, tüm sistemin temelini olusturmaktadir. Diger kartlar (I/O karti, grafik karti, vb.) Ana kart üzerindeki genisleme yuvalarina takilir. Ana kart, tüm kartlarin kendi üzerine takilmasindan dolayi bu adi almistir. Çünkü bilgisayarin diger bilesenleri bir sekilde ana karta baglaniyor, birbirleri ile anlasmak için ana karti bir platform olarak kullaniyor; yani bilgisayarin "sinir sistemi" ana kart üzerinde yer aliyor. Bir kisisel bilgisayar (PC) ’in hangi özelliklere sahip olabilecegini belirleyen en önemli bilesen ana karttir, çünkü ana kart üzerindeki elektronik bilesenler, bilgisayara hangi tür islemciler takilabilecegini, maksimum bellek kapasitesinin ne kadar olabilecegini, bazi bilesenlerin hangi hizlara çikabilecegini, hangi yeni donanim teknolojilerini destekleyebilecegini belirlemektedir. Burada ana kart ile ilgili sik kullanilan bazi teknik terimlerin bilinmesinde fayda vardir. Bunlar:
Yonga Seti: yonga seti (Chip Set), ana kartin "beynini" olusturan entegre devrelerdir. Bunlara bilgisayarin trafik polisleri diyebiliriz. Çünkü bu devreler islemci, önbellek, sistem veri yollari, çevre birimleri, kisacasi bilgisayar içindeki her sey arasindaki veri akisini denetler. Veri akisi, bilgisayarin pek çok parçasinin islemesi ve performansi açisindan çok önemli oldugundan, yonga seti de bilgisayarin kalitesi, özellikleri ve hizi üzerinde en önemli etkiye sahip birkaç bilesenden biridir. Eski sistemlerde bilgisayarin farkli bilesen ve islevlerini, çok sayida yonga denetlerdi. Yeni sistemlerde hem maliyeti düsürmek, hem tasarimi basitlestirmek, hem de daha iyi uyumluluk saglamak için bu yongalar tek bir yonga seti olarak düzenlendi. Günümüzde en yaygin yonga seti Intel tarafindan üretilmektedir. Intel kendi yonga setlerini, bunlarin destekledigi veri yolu teknolojilerini de temsil edecek sekilde PCI set ve AGP set olarak da adlandirmaktadir. Silicon Integrated Systems (SIS), Acer Labs Inc. (ALI), VIA gibi üretici firmalarin da gelistirdigi popüler yonga setleri vardir.
Veri Yolu: bilgisayarin içindeki bilesenler birbirleri ile çesitli sekillerde "konusurlar". Kasa içindeki bilesenlerin çogu (islemci, önbellek, bellek, genisleme kartlari, depolama aygitlari vs.) Birbirleri ile veri yollari araciligi ile konusurlar. Basitçe, bilgisayarin bir bileseninden digerine verileri iletmek için kullanilan devrelere veri yolu (BUS) adi verilir. Bu veri yollarinin ucunda da genisleme yuvalari bulunabilir. Sistem veri yolu denince, genelde ana kart üzerindeki bilesenler arasindaki veri yollari anlasilir. Ayrica ana karta takilan kartlarin islemci ve bellege erisebilmelerini saglayan genisleme yuvalarina da veri yolu adi verilir. Tüm veri yollari adres ve standart veri yolu olmak üzere iki bölümden olusur. Standart veri yolu bilgisayarda yapilan islemlerle ilgili verileri aktarirken, adres veri yolu, verilerin nerelere gidecegini belirler. Bir veri yolunun kapasitesi önemlidir, çünkü bir seferde ne kadar veri transfer edilebilecegini belirler. Örnegin, 16 bit’lik veri yolu bir seferde 16 bit, 32 bit’lik veri yolu 32 bit veri transfer eder. Her veri yolunun MHz cinsinden bir saat hizi (frekans) degeri vardir. Hizli bir veri yolu, verileri daha hizli transfer ederek uygulamalarin daha hizli çalismasini saglar. Kullandigimiz bazi donanim aygitlari da bu veri yollarina uygun olarak üretilir. Sadece iki donanim aygitini birbirine baglayan veri yoluna "port" adi verilir. (örnegin AGP = Advanced Graphics Port). Bugün bilgisayarlarimizda isa, PCI ve AGP veri yollari bulunmaktadir. Ana kartin üzerindeki farkli boyut ve renklerde yan yana dizilmis kart takma yuvalarindan bunlari taniyabilirsiniz.
ISA (Industry Standard Architecture): ana kartin kenarina yakin yerde bulunan uzun siyah kart yuvalari isa yuvasidir. 17 yildan beri kullanilan eski bir veri yolu mimarisidir. 1984’te 8 bit’ten 16 bit’e çikarilmistir. Ama bugün bile 8 bitlik kartlar olabilir. Örnegin bir ISA kartin, yuvaya giren iki bölmeli çikintisinin sadece bir kenarinda baglanti bacaklari varsa, bu 8 bitlik bir karttir. 90’lardan itibaren çogu aygitin daha hizli PCI modeli çiktigindan isa yavas yavas terk edilmeye baslanmistir. Hatta bugün isa veri yolu olmayan ana kartlar da bulunmaktadir. 1993’te Intel ve Microsoft, tak çalistir isa standardini gelistirmistir. Böylece isletim sistemi ISA kartlarin konfigürasyonunu, sizin jumper’larla, dip switch’lerle bogusmaniza gerek kalmadan otomatik yapmaktadir.
PCI (Peripheral Component Interconnect): ana kartta PCI yuvalari, isa yuvalarinin hemen yaninda bulunur; beyaz renkte ve ISA’ dan biraz daha kisadir. PCI veri yolu tak çalisir desteklidir. 1993’te Intel tarafindan gelistirilen bu veri yolu 64 bit’liktir, ama uyumluluk problemleri nedeniyle uygulamada genelde 32 bit’lik bir veri yolu olarak kullanilir. 33 veya 66 MHz saat hizlarinda çalisir. 32 bit ve 33 MHz PCI veri yolunun kapasitesi 133 MB/sn dir.
AGP (Advanced Graphics Port): sadece ekran kartlari için çikarilmis bir veri yoludur. Grafik agirlikli uygulamalar gelistikçe ( 3 boyutlu grafikler, tam ekran video gibi) islemci ile bilgisayarin grafik bilesenleri arasinda daha genis bir bant genisligine ihtiyaç dogmustur. Bunun sonucunda grafik kartlarinda isa’ dan bir ara veri yolu standardi olan VESA’ya, oradan da PCI’a geçilmistir. Ama bu da yeterli görülmeyince, grafik kartinin islemciye dogrudan ulasmasini saglayacak, ona özel bir veri yolu olan AGP, 1997 sonunda gelistirilmistir. AGP kanali, 32 bit genisligindedir ve 66 MHz hizinda çalisir. Yani toplam bant genis ligi, 266 MB/sn dir. Ayrica özel bir sinyallesme metoduyla ayni saat hizinda iki kat veya 4 kat daha hizli veri akisinin saglanabildigi 2xAGP ve 4xAGP modlari vardir. 2xAGP’de veri akis hizi 533 MB/sn olmaktadir. Ancak sistem veri yolu hizi 66 MHz ise, 2xAGP tüm bant genisligini kaplayip diger aygitlara yer birakmayacagi için 66 MHz’lik ana kartlarda 1xAGP kullanilir. 100 MHz ana kartlarda bant genisligi 763 MB/sn ’ye çiktigindan 2xAGP ile uyumludur. 1 GB/sn isteyen 4xAGP’nin ise 133 MHz’lik sistem veri yoluna sahip ana kartlarla uyumlu olup olmayacagini hep birlikte görecegiz. Peki bu kadar hiza ihtiyacimiz var mi? Günümüzün en agir 3d oyunlari bile bu hiza ihtiyaç duymamaktadir. Bu yüzden ayni kartin PCI ve AGP versiyonlari arasinda pek performans farki yoktur. Yine de grafik için daha gelismis bir veri yolu oldugu ve bize fazladan bir PCI yuvasi bos biraktigi için AGP kartlari tercih edilmektedir.
Portlar, Konektörler: bilgisayar ile çalisirken kasa kapali oldugundan ana karti görmeyiz. Ama çesitli aygitlari baglamak için kasanin arkasinda yer alan girisler (portlar) dogrudan ana karta baglidir. Eski ana kartlarda at form faktörü kullanilirken bu portlar birer kablo araciligi ile ana kart üzerindeki konektörlere baglanirdi, ama ATX form faktörü ile bu portlar ana kart ile bütünlesik duruma gelmistir. Yani ana kartin bir kenarinda bulunan bu portlar, tam kasanin arka kismindaki bosluklara denk gelmektedir. Bu yüzden kasalar da ana kart form faktörlerine uygun olarak üretilmektedir. Ana kartiniz ve kasaniz ATX formundaysa (artik tüm yeni bilgisayarlarda öyle) kasanin arkasinda tipik olarak bir klavye portu, bir fare portu, iki USB portu, iki seri PC (com) portu, bir paralel (LPT) portu göreceksiniz. Günümüzde klavye ve fare için artik PS/2 portu adi verilen küçük yuvarlak, 6 pinli portlar kullaniliyor. Aslinda fare seri portu da bir adaptör yardimiyla kullanabilir (veya zaten seri kablolu fareler vardir), ama farenin de kendine ait bir portu olmasi daha iyidir. Seri portlara genelde harici modemler baglanir, ama seri port kullanan baska aygitlar da vardir (yedekleme aygitlari, dijital kameralar gibi). Paralel porta ise yazici veya tarayici baglanir. USB portlara neredeyse her tür harici aygit baglanabilir. Ancak USB aygitlar yeni yeni yayginlasmaktadir. USB’nin özelligi, seri ve paralel portlara göre çok daha hizli olmasi ve USB aygitlar üzerindeki yeni USB portlari araciligi ile ucuca çok sayida aygitin zincirleme baglanabilmesidir. Bunlarin disinda, ana kart üzerine takilan (veya bütünlesik olan) grafik karti, ses karti, TV karti, SCSI karti gibi aygitlarin portlari da kasa arkasinda yer alir.
Ana kart üzerinde, kasa içinden ulasilabilen portlar da bulunur. Bunlar genel olarak iki adet IDE portu, bir disket sürücü portu, ana kart ile bütünlesikse SCSI portudur. Bu portlara takilan yassi kablolar araciligi ile ana karta sabit disk, CD sürücü, CD yazici, disket sürücü gibi dahili aygitlar baglanabilir. Bir IDE portuna bagli kabloya, üzerindeki iki konektör araciligiyla iki aygit baglanabilir. Bunlarin disinda, ana kart üzerinde islemciyi takmak için bir soket veya Slot bulunur. Soket, yassi dikdörtgen seklinde, islemcinin iki düzlem üzerinde (enine ve boyuna) uzanan ignelerin oturdugu yuvaya verilen addir. Günümüz ana kartlarinda pga370 tipinde 370 igneli Celeron islemciler için PGA soketleri, AMD K6-2 ve K6-3 islemciler için AGP ve 100 MHz sistem veri yolu destegi bulunan süper 7 soketleri, Cyrix (K6-2 ve eski Pentium MMX islemciler için) 66 MHz destekleyen Socket 7 tipi soketler bulunabilmektedir. Slot ise, genisleme yuvalarina benzer, uzun ince dikdörtgen seklindeki islemci yuvalarina verilen addir.
Önbellek: bugün bilgisayarlarda kullanilan tüm donanimlar 15 yil öncesine göre çok daha hizli. Ama her bir donanim bileseninin hizi esit ölçüde artmadi. Örnegin, islemcilerdeki performans gelisimi, sabit disktekilerden kat kat daha fazladir. Hani bir bilgisayarin gücü en zayif halkasi kadardir derler ya, islemci ve bellek çok hizli olsa da yavas kalan bir sabit disk ile bu performans artisini tam anlami ile yasamaniz mümkün degildir. Islemci bos bos oturup kendisine bilgi gelmesini bekler. Tabii bunu önlemek için bazi ara çözümler gelistirildi. Örnegin, yakin zamanda kullanilan bilgilerin sabit diskten önbellek (cache) adi verilen bir birime aktarilmasi, islemcinin ihtiyaç duydugunda sik kullanilan bilgileri bu önbellek alanindan almasi olanakli kilindi. Iste önbellekle menin esasi budur. Bir bilgisayarda çesitli bellek kademeleri vardir: birincil önbellek (L1 cache), ikincil önbellek (L2 cache), sistem bellegi (ram) ve sabit disk veya CD-rom. Diyelim ki islemci bir bilgiye ihtiyaç duyuyor. Önce gider, en hizli bellek türü olan L1 önbellege bakar. Bilgi orada varsa, gecikme olmaksizin bu bilgileri alir ve isler. L1 önbellekte yoksa L2’ye bakar ve bilgiler buradaysa nispeten küçük bir gecikme ile bilgileri alir. Orada da yoksa önbellege göre daha yavas kalan sistem bellegine, yine yoksa en yavaslari olan sabit diske veya CD-rom vb. Bilginin geldigi aygitlara bakar. L1 ön bellek en hizlisidir ve günümüz bilgisayarlarinda dogrudan islemci üzerinde yer alir. Bu önbellek küçüktür (genelde 64k’ya kadar. Pentium III, Pentium II ve Celeron islemcilerde 32k, AMD K6-2 ve k6-3 islemcilerde 64k). L2 önbellek biraz daha yavas ama biraz daha büyük olabilir. Pentium II ve III’lerde boyutu 512k’dir ve islemci ile islemci hizinin yari hizinda haberlesir. Ilk Celeron’larda yoktur; günümüz Celeron’larinda boyutu 128k’dir ve islemciyle ayni hizda haberlesir. AMD K6-2’lerde islemci üzerinde degil, ana kart üzerindeki bir yuvada 2gb’a kadar L2 önbellek bulunabilir ve veri yolu hizinda (66 veya 100 MHz) haberlesir. AMD K6-3’de 256k önbellek bulunur ve islemci ile ayni hizda haberlesir. AMD K6-3 L1 ve L2 önbellegi üzerinde bulundurdugu, ayni zamanda kullanildiklari ana kartlarda da sistem veri yolu hizinda çalisan bir önbellek daha bulundugu için 3. Düzey (l3) önbellegi literatüre sokmustur.
IRQ (KESME): (Interrupt Request) bir süre bilgisayar kullanan herkes su ünlü "IRQ çakismasi" tabirini duyar. IRQ ‘nun Türkçesi "kesme" dir. Yani islemci bir isle mesgulken, bilgisayarin bir yerinden baska bir donanimdan islemciye söyle bir emir geliyor: "benimle de ilgilen!" bu istek islemcinin isini böler. Tabii islemci ayni anda çok sayida isi birden yapabilir. Klavye ve fare kullanirken bir yandan ekrana gönderilen verileri isler, sabit diskten okuma yapar, modemin indirdigi dosyalara bakar vs. Ama islemciye isini görmesi için ihtiyaç duyan bir aygitin ona sinyal gönderebilmesi için özel bir hatta ihtiyaci vardir. Buna IRQ hatti adi verilir. Bilgisayarda 0’dan 15’e kadar numaralanan 16 IRQ hatti vardir. Iki aygit ayni IRQ hattini kullanmaya kalkarsa çakisma meydana gelir ve o aygitlar kullanilamaz. Aygitin birinin ayarlanarak bos olan bir hatta yönlendirilmesi gerekir.
DMA KANALLARI: (Direct Memory Access) dogrudan bellek erisim kanallari, sistem içinde çogu aygitin dogrudan bellek ile veri alisverisi için kullandigi yollardir. IRQ’lar kadar "ünlü" degillerdir, çünkü sayilari daha azdir ve daha az sayida donanimda kullanilirlar. Bu yüzden de daha az soruna yol açarlar. Bildiginiz gibi islemci bilgisayarin beynidir. Eski bilgisayarlarda islemci neredeyse her seyi üstlenirdi. Tabii, tüm donanim aygitlarina veri göndermek ve onlardan veri almak isini üstlendi. Ancak bu pek verimli olmazdi. Islemci veri transferi ile ilgilenmekten baska islemleri dogru dürüst yerine getiremezdi. DMA sayesinde bazi aygitlar kendi aralarinda veri transferi yapip bu yükü islemcinin üzerinden aldi. DMA kanallari normalde yonga setinin bir bölümünü olusturur. Bir bilgisayarda 8 DMA kanali bulunur ve 0’dan 7’ye kadar numaralandirilir. DMA’lar genelde ses kartlari, disket sürücüler, teyp yedekleme birimleri, yazici portu (LPT1), ag ve SCSI kartlari, ses özelligi olan modemler tarafindan kullanilirlar.
BIOS: (Basic Input/Output System) BIOS’ un açilimi temel giris çikis sistemi’dir. Bilgisayardaki en temel düzey yazilimdir. Donanim ile (özellikle de islemci ve yonga setiyle) isletim sistemi arasinda bir ara yüz görevi görür. BIOS sistem donanima erisimi ve üzerinde uygulamalarinizi çalistirdiginiz ileri düzey isletim sistemlerinin (Windows, Linux vs.) Yaratilmasini saglar. BIOS ayni zamanda bilgisayarin donanim ayarlarini kontrol eder. Bilgisayarin dügmesine bastiginizda boot etmesinden ve diger sistem islevlerinden sorumludur. BlOS da bir yazilimdir demistik. Bu yazilim ana kart üzerindeki BIOS yongasi üzerinde tutulur. Eskiden BIOS bir rom (Read Only Memory) idi. Yani sadece okunabiliyordu, üzerine yazilamiyordu. Daha sonra eklenen yeni donanimlara göre BlOS’ta güncelleme yapilmasinin gerekmesi üzerine Flash BIOS adi verilen yazilabilir/güncellenebilir BIOS yongalari kullanilmaya basladi. Böylece kullanicilar daha güncel bir BIOS sürümünü ana kart üreticisinin web sitesinden indirerek yükleyebilirler ( tabii yakin zamanlarda gündeme gelen Çernobil “Win CIH” virüsünü duymussunuzdur. Iste bu virüs de yazilabilir BlOS’lardaki bilgileri silerek bilgisayarin açilmasini engelliyor).
1.2.2 Merkezi Islem Birimi (Central Processing Unit-CPU)
Bilgisayarin çalismasini düzenleyen ve programlardaki komutlari tek tek isleyen birimdir. Ana kart üzerinde bulunur. Merkezi islem birimi, aritmetik ve mantik birimi ile kontrol ünitesinden olusur.
Aritmetik Ve Mantik Birimi (Arithmetic & Logic Unit -Alu) : dört islem, verilerin karsilastirilmasi, karsilastirmanin sonucuna göre yeni islemlerin seçilmesi ve kararlarin verilmesi bu birimin görevidir.
Kontrol Birimi (Control Unit-Cu): islem akisini düzenlemek, komutlari yorumlamak ve bu komutlarin yerine getirilmesini saglamak bu birimin görevidir.
Mikroislemci veya CPU (Central Processing Unit) olarak da adlandirilan islemciler, bilgisayarin beyni sayilir. Bilgisayarda yapilan islemler dogrudan veya dolayli olarak islemci tarafindan gerçeklestirilir. Eskiden islemci bilgisayarin en önemli parçasi iken bir bilgisayarin degerini belirleyen seyin performans ve sundugu imkanlar oldugunu düsünürsek artik en önemli parçalarindan biri diyebiliyoruz. Çünkü bir bilgisayarin performansini grafik karti, sabit disk, bellek gibi bilesenler de belirledigi gibi, özellikleri de kullanilan ana karta, çoklu ortam donanimlarina ve çevre birimlerine bagli. Bu yüzden hizli bir islemci ile yavas bir sabit disk veya grafik karti kullanmak veya yavas bir islemciyle hizli bir grafik karti veya sabit disk kullanmak pek anlamli olmuyor. Donanimlarin birbirine ayak uydurdugu, baska bir donanimin isini görmesi için nispeten daha az süre bekledigi sistemler dengeli sistemlerdir. .
__________________
Bölüm 1: Bilgisayar Donanimi
1.1 BİLGİSAYARA GİRİŞ
Bilgisayar, kullanicidan aldigi verilerle mantiksal ve aritmetiksel islemleri yapan yaptigi islemlerin sonucunu saklayabilen sakladigi bilgilere istenildiginde ulasilabilen elektronik bir makinedir. Bu islemleri yaparken veriler girilir ve islenir. Ayrica, istendiginde yapilan islemler depolanabilir ve çikisi alinabilir. Bilgisayar islem yaparken hizlidir, yorulmaz, sikilmaz. Bilgisayar programlanabilir. Bilgisayar kendi basina bir is yapmaz. Bilgisayar ile ilgili olarak kullanilan bu terimlerin anlamlari asagida verilmistir.
Giris: kisi tarafindan veya bilgisayar tarafindan saglanan verilerdir. Bu veriler, sayilar, harfler, sözcükler, ses sinyalleri ve komutlardir. Veriler giris birimleri tarafindan toplanir.
Islem: veriler insanlarin amaçlari dogrultusunda, programin yetenekleri ölçüsünde islem basamaklarindan geçer.
Bellek: verilerin depolandigi yerdir. Giris yapilan ve islenen veriler bellekte depolanir.
Çikis: bilgisayar tarafindan islem basamaklarindan geçirilerek üretilen yazi, resim, tablo, müzik, grafik, hareketli görüntü, vb gibi ekrandan ya da yazici, hoparlör gibi degisik çikis birimlerinden alinmasidir. Bir bilgisayarin islem yapabilmesi için donanim ve yazilima gereksinim vardir.
Donanim (Hardware): bilgisayarin fiziksel kisimlarina donanim denilmektedir. Ekran, klavye, sabit disk (sabit disk), fare, yazici, bellek, mikroislemci, tarayici vb. Bilgisayar donanimini olusturan parçalardir.
Yazilim (Software): bilgisayar donaniminda kullanilan çesitli programlara yazilim denir. Bilgisayar donaniminin çalismasini saglayan yazilimlar oldugu gibi, bilgisayarda islem yapmayi saglayan yazilimlarda vardir. Yazilima örnek olarak, kelime islemciler (Word processor), tablolama (Spread Sheet), sunu (Presentation), programlama dilleri (Pascal, C, Visual Basic vb.), ses (Sound) programlari verilebilir.
1.2 Bilgisayar Sistem Birimleri
Bu birimler, bilgisayar kasasi içinde, ana kart üzerinde ya da dogrudan ana karta bagli birimlerdir. Burada öncelikle bilgisayarin beyni sayilan mikro islemcinin de üzerinde bulundugu ana karttan bahsetmek gereklidir.
1.2.1 Ana Kart
Ana kart, fiberglastan yapilmis, üzerinde bakir yollarin bulundugu, genellikle koyu yesil renkte büyükçe bir levhadir. Ana kart üzerinde, mikroislemci, bellek, genisleme yuvalari, BIOS ve diger yardimci devreler yer alir. Sistem saati bu yardimci devrelerden biridir. Ana kart, tüm sistemin temelini olusturmaktadir. Diger kartlar (I/O karti, grafik karti, vb.) Ana kart üzerindeki genisleme yuvalarina takilir. Ana kart, tüm kartlarin kendi üzerine takilmasindan dolayi bu adi almistir. Çünkü bilgisayarin diger bilesenleri bir sekilde ana karta baglaniyor, birbirleri ile anlasmak için ana karti bir platform olarak kullaniyor; yani bilgisayarin "sinir sistemi" ana kart üzerinde yer aliyor. Bir kisisel bilgisayar (PC) ’in hangi özelliklere sahip olabilecegini belirleyen en önemli bilesen ana karttir, çünkü ana kart üzerindeki elektronik bilesenler, bilgisayara hangi tür islemciler takilabilecegini, maksimum bellek kapasitesinin ne kadar olabilecegini, bazi bilesenlerin hangi hizlara çikabilecegini, hangi yeni donanim teknolojilerini destekleyebilecegini belirlemektedir. Burada ana kart ile ilgili sik kullanilan bazi teknik terimlerin bilinmesinde fayda vardir. Bunlar:
Yonga Seti: yonga seti (Chip Set), ana kartin "beynini" olusturan entegre devrelerdir. Bunlara bilgisayarin trafik polisleri diyebiliriz. Çünkü bu devreler islemci, önbellek, sistem veri yollari, çevre birimleri, kisacasi bilgisayar içindeki her sey arasindaki veri akisini denetler. Veri akisi, bilgisayarin pek çok parçasinin islemesi ve performansi açisindan çok önemli oldugundan, yonga seti de bilgisayarin kalitesi, özellikleri ve hizi üzerinde en önemli etkiye sahip birkaç bilesenden biridir. Eski sistemlerde bilgisayarin farkli bilesen ve islevlerini, çok sayida yonga denetlerdi. Yeni sistemlerde hem maliyeti düsürmek, hem tasarimi basitlestirmek, hem de daha iyi uyumluluk saglamak için bu yongalar tek bir yonga seti olarak düzenlendi. Günümüzde en yaygin yonga seti Intel tarafindan üretilmektedir. Intel kendi yonga setlerini, bunlarin destekledigi veri yolu teknolojilerini de temsil edecek sekilde PCI set ve AGP set olarak da adlandirmaktadir. Silicon Integrated Systems (SIS), Acer Labs Inc. (ALI), VIA gibi üretici firmalarin da gelistirdigi popüler yonga setleri vardir.
Veri Yolu: bilgisayarin içindeki bilesenler birbirleri ile çesitli sekillerde "konusurlar". Kasa içindeki bilesenlerin çogu (islemci, önbellek, bellek, genisleme kartlari, depolama aygitlari vs.) Birbirleri ile veri yollari araciligi ile konusurlar. Basitçe, bilgisayarin bir bileseninden digerine verileri iletmek için kullanilan devrelere veri yolu (BUS) adi verilir. Bu veri yollarinin ucunda da genisleme yuvalari bulunabilir. Sistem veri yolu denince, genelde ana kart üzerindeki bilesenler arasindaki veri yollari anlasilir. Ayrica ana karta takilan kartlarin islemci ve bellege erisebilmelerini saglayan genisleme yuvalarina da veri yolu adi verilir. Tüm veri yollari adres ve standart veri yolu olmak üzere iki bölümden olusur. Standart veri yolu bilgisayarda yapilan islemlerle ilgili verileri aktarirken, adres veri yolu, verilerin nerelere gidecegini belirler. Bir veri yolunun kapasitesi önemlidir, çünkü bir seferde ne kadar veri transfer edilebilecegini belirler. Örnegin, 16 bit’lik veri yolu bir seferde 16 bit, 32 bit’lik veri yolu 32 bit veri transfer eder. Her veri yolunun MHz cinsinden bir saat hizi (frekans) degeri vardir. Hizli bir veri yolu, verileri daha hizli transfer ederek uygulamalarin daha hizli çalismasini saglar. Kullandigimiz bazi donanim aygitlari da bu veri yollarina uygun olarak üretilir. Sadece iki donanim aygitini birbirine baglayan veri yoluna "port" adi verilir. (örnegin AGP = Advanced Graphics Port). Bugün bilgisayarlarimizda isa, PCI ve AGP veri yollari bulunmaktadir. Ana kartin üzerindeki farkli boyut ve renklerde yan yana dizilmis kart takma yuvalarindan bunlari taniyabilirsiniz.
ISA (Industry Standard Architecture): ana kartin kenarina yakin yerde bulunan uzun siyah kart yuvalari isa yuvasidir. 17 yildan beri kullanilan eski bir veri yolu mimarisidir. 1984’te 8 bit’ten 16 bit’e çikarilmistir. Ama bugün bile 8 bitlik kartlar olabilir. Örnegin bir ISA kartin, yuvaya giren iki bölmeli çikintisinin sadece bir kenarinda baglanti bacaklari varsa, bu 8 bitlik bir karttir. 90’lardan itibaren çogu aygitin daha hizli PCI modeli çiktigindan isa yavas yavas terk edilmeye baslanmistir. Hatta bugün isa veri yolu olmayan ana kartlar da bulunmaktadir. 1993’te Intel ve Microsoft, tak çalistir isa standardini gelistirmistir. Böylece isletim sistemi ISA kartlarin konfigürasyonunu, sizin jumper’larla, dip switch’lerle bogusmaniza gerek kalmadan otomatik yapmaktadir.
PCI (Peripheral Component Interconnect): ana kartta PCI yuvalari, isa yuvalarinin hemen yaninda bulunur; beyaz renkte ve ISA’ dan biraz daha kisadir. PCI veri yolu tak çalisir desteklidir. 1993’te Intel tarafindan gelistirilen bu veri yolu 64 bit’liktir, ama uyumluluk problemleri nedeniyle uygulamada genelde 32 bit’lik bir veri yolu olarak kullanilir. 33 veya 66 MHz saat hizlarinda çalisir. 32 bit ve 33 MHz PCI veri yolunun kapasitesi 133 MB/sn dir.
AGP (Advanced Graphics Port): sadece ekran kartlari için çikarilmis bir veri yoludur. Grafik agirlikli uygulamalar gelistikçe ( 3 boyutlu grafikler, tam ekran video gibi) islemci ile bilgisayarin grafik bilesenleri arasinda daha genis bir bant genisligine ihtiyaç dogmustur. Bunun sonucunda grafik kartlarinda isa’ dan bir ara veri yolu standardi olan VESA’ya, oradan da PCI’a geçilmistir. Ama bu da yeterli görülmeyince, grafik kartinin islemciye dogrudan ulasmasini saglayacak, ona özel bir veri yolu olan AGP, 1997 sonunda gelistirilmistir. AGP kanali, 32 bit genisligindedir ve 66 MHz hizinda çalisir. Yani toplam bant genis ligi, 266 MB/sn dir. Ayrica özel bir sinyallesme metoduyla ayni saat hizinda iki kat veya 4 kat daha hizli veri akisinin saglanabildigi 2xAGP ve 4xAGP modlari vardir. 2xAGP’de veri akis hizi 533 MB/sn olmaktadir. Ancak sistem veri yolu hizi 66 MHz ise, 2xAGP tüm bant genisligini kaplayip diger aygitlara yer birakmayacagi için 66 MHz’lik ana kartlarda 1xAGP kullanilir. 100 MHz ana kartlarda bant genisligi 763 MB/sn ’ye çiktigindan 2xAGP ile uyumludur. 1 GB/sn isteyen 4xAGP’nin ise 133 MHz’lik sistem veri yoluna sahip ana kartlarla uyumlu olup olmayacagini hep birlikte görecegiz. Peki bu kadar hiza ihtiyacimiz var mi? Günümüzün en agir 3d oyunlari bile bu hiza ihtiyaç duymamaktadir. Bu yüzden ayni kartin PCI ve AGP versiyonlari arasinda pek performans farki yoktur. Yine de grafik için daha gelismis bir veri yolu oldugu ve bize fazladan bir PCI yuvasi bos biraktigi için AGP kartlari tercih edilmektedir.
Portlar, Konektörler: bilgisayar ile çalisirken kasa kapali oldugundan ana karti görmeyiz. Ama çesitli aygitlari baglamak için kasanin arkasinda yer alan girisler (portlar) dogrudan ana karta baglidir. Eski ana kartlarda at form faktörü kullanilirken bu portlar birer kablo araciligi ile ana kart üzerindeki konektörlere baglanirdi, ama ATX form faktörü ile bu portlar ana kart ile bütünlesik duruma gelmistir. Yani ana kartin bir kenarinda bulunan bu portlar, tam kasanin arka kismindaki bosluklara denk gelmektedir. Bu yüzden kasalar da ana kart form faktörlerine uygun olarak üretilmektedir. Ana kartiniz ve kasaniz ATX formundaysa (artik tüm yeni bilgisayarlarda öyle) kasanin arkasinda tipik olarak bir klavye portu, bir fare portu, iki USB portu, iki seri PC (com) portu, bir paralel (LPT) portu göreceksiniz. Günümüzde klavye ve fare için artik PS/2 portu adi verilen küçük yuvarlak, 6 pinli portlar kullaniliyor. Aslinda fare seri portu da bir adaptör yardimiyla kullanabilir (veya zaten seri kablolu fareler vardir), ama farenin de kendine ait bir portu olmasi daha iyidir. Seri portlara genelde harici modemler baglanir, ama seri port kullanan baska aygitlar da vardir (yedekleme aygitlari, dijital kameralar gibi). Paralel porta ise yazici veya tarayici baglanir. USB portlara neredeyse her tür harici aygit baglanabilir. Ancak USB aygitlar yeni yeni yayginlasmaktadir. USB’nin özelligi, seri ve paralel portlara göre çok daha hizli olmasi ve USB aygitlar üzerindeki yeni USB portlari araciligi ile ucuca çok sayida aygitin zincirleme baglanabilmesidir. Bunlarin disinda, ana kart üzerine takilan (veya bütünlesik olan) grafik karti, ses karti, TV karti, SCSI karti gibi aygitlarin portlari da kasa arkasinda yer alir.
Ana kart üzerinde, kasa içinden ulasilabilen portlar da bulunur. Bunlar genel olarak iki adet IDE portu, bir disket sürücü portu, ana kart ile bütünlesikse SCSI portudur. Bu portlara takilan yassi kablolar araciligi ile ana karta sabit disk, CD sürücü, CD yazici, disket sürücü gibi dahili aygitlar baglanabilir. Bir IDE portuna bagli kabloya, üzerindeki iki konektör araciligiyla iki aygit baglanabilir. Bunlarin disinda, ana kart üzerinde islemciyi takmak için bir soket veya Slot bulunur. Soket, yassi dikdörtgen seklinde, islemcinin iki düzlem üzerinde (enine ve boyuna) uzanan ignelerin oturdugu yuvaya verilen addir. Günümüz ana kartlarinda pga370 tipinde 370 igneli Celeron islemciler için PGA soketleri, AMD K6-2 ve K6-3 islemciler için AGP ve 100 MHz sistem veri yolu destegi bulunan süper 7 soketleri, Cyrix (K6-2 ve eski Pentium MMX islemciler için) 66 MHz destekleyen Socket 7 tipi soketler bulunabilmektedir. Slot ise, genisleme yuvalarina benzer, uzun ince dikdörtgen seklindeki islemci yuvalarina verilen addir.
Önbellek: bugün bilgisayarlarda kullanilan tüm donanimlar 15 yil öncesine göre çok daha hizli. Ama her bir donanim bileseninin hizi esit ölçüde artmadi. Örnegin, islemcilerdeki performans gelisimi, sabit disktekilerden kat kat daha fazladir. Hani bir bilgisayarin gücü en zayif halkasi kadardir derler ya, islemci ve bellek çok hizli olsa da yavas kalan bir sabit disk ile bu performans artisini tam anlami ile yasamaniz mümkün degildir. Islemci bos bos oturup kendisine bilgi gelmesini bekler. Tabii bunu önlemek için bazi ara çözümler gelistirildi. Örnegin, yakin zamanda kullanilan bilgilerin sabit diskten önbellek (cache) adi verilen bir birime aktarilmasi, islemcinin ihtiyaç duydugunda sik kullanilan bilgileri bu önbellek alanindan almasi olanakli kilindi. Iste önbellekle menin esasi budur. Bir bilgisayarda çesitli bellek kademeleri vardir: birincil önbellek (L1 cache), ikincil önbellek (L2 cache), sistem bellegi (ram) ve sabit disk veya CD-rom. Diyelim ki islemci bir bilgiye ihtiyaç duyuyor. Önce gider, en hizli bellek türü olan L1 önbellege bakar. Bilgi orada varsa, gecikme olmaksizin bu bilgileri alir ve isler. L1 önbellekte yoksa L2’ye bakar ve bilgiler buradaysa nispeten küçük bir gecikme ile bilgileri alir. Orada da yoksa önbellege göre daha yavas kalan sistem bellegine, yine yoksa en yavaslari olan sabit diske veya CD-rom vb. Bilginin geldigi aygitlara bakar. L1 ön bellek en hizlisidir ve günümüz bilgisayarlarinda dogrudan islemci üzerinde yer alir. Bu önbellek küçüktür (genelde 64k’ya kadar. Pentium III, Pentium II ve Celeron islemcilerde 32k, AMD K6-2 ve k6-3 islemcilerde 64k). L2 önbellek biraz daha yavas ama biraz daha büyük olabilir. Pentium II ve III’lerde boyutu 512k’dir ve islemci ile islemci hizinin yari hizinda haberlesir. Ilk Celeron’larda yoktur; günümüz Celeron’larinda boyutu 128k’dir ve islemciyle ayni hizda haberlesir. AMD K6-2’lerde islemci üzerinde degil, ana kart üzerindeki bir yuvada 2gb’a kadar L2 önbellek bulunabilir ve veri yolu hizinda (66 veya 100 MHz) haberlesir. AMD K6-3’de 256k önbellek bulunur ve islemci ile ayni hizda haberlesir. AMD K6-3 L1 ve L2 önbellegi üzerinde bulundurdugu, ayni zamanda kullanildiklari ana kartlarda da sistem veri yolu hizinda çalisan bir önbellek daha bulundugu için 3. Düzey (l3) önbellegi literatüre sokmustur.
IRQ (KESME): (Interrupt Request) bir süre bilgisayar kullanan herkes su ünlü "IRQ çakismasi" tabirini duyar. IRQ ‘nun Türkçesi "kesme" dir. Yani islemci bir isle mesgulken, bilgisayarin bir yerinden baska bir donanimdan islemciye söyle bir emir geliyor: "benimle de ilgilen!" bu istek islemcinin isini böler. Tabii islemci ayni anda çok sayida isi birden yapabilir. Klavye ve fare kullanirken bir yandan ekrana gönderilen verileri isler, sabit diskten okuma yapar, modemin indirdigi dosyalara bakar vs. Ama islemciye isini görmesi için ihtiyaç duyan bir aygitin ona sinyal gönderebilmesi için özel bir hatta ihtiyaci vardir. Buna IRQ hatti adi verilir. Bilgisayarda 0’dan 15’e kadar numaralanan 16 IRQ hatti vardir. Iki aygit ayni IRQ hattini kullanmaya kalkarsa çakisma meydana gelir ve o aygitlar kullanilamaz. Aygitin birinin ayarlanarak bos olan bir hatta yönlendirilmesi gerekir.
DMA KANALLARI: (Direct Memory Access) dogrudan bellek erisim kanallari, sistem içinde çogu aygitin dogrudan bellek ile veri alisverisi için kullandigi yollardir. IRQ’lar kadar "ünlü" degillerdir, çünkü sayilari daha azdir ve daha az sayida donanimda kullanilirlar. Bu yüzden de daha az soruna yol açarlar. Bildiginiz gibi islemci bilgisayarin beynidir. Eski bilgisayarlarda islemci neredeyse her seyi üstlenirdi. Tabii, tüm donanim aygitlarina veri göndermek ve onlardan veri almak isini üstlendi. Ancak bu pek verimli olmazdi. Islemci veri transferi ile ilgilenmekten baska islemleri dogru dürüst yerine getiremezdi. DMA sayesinde bazi aygitlar kendi aralarinda veri transferi yapip bu yükü islemcinin üzerinden aldi. DMA kanallari normalde yonga setinin bir bölümünü olusturur. Bir bilgisayarda 8 DMA kanali bulunur ve 0’dan 7’ye kadar numaralandirilir. DMA’lar genelde ses kartlari, disket sürücüler, teyp yedekleme birimleri, yazici portu (LPT1), ag ve SCSI kartlari, ses özelligi olan modemler tarafindan kullanilirlar.
BIOS: (Basic Input/Output System) BIOS’ un açilimi temel giris çikis sistemi’dir. Bilgisayardaki en temel düzey yazilimdir. Donanim ile (özellikle de islemci ve yonga setiyle) isletim sistemi arasinda bir ara yüz görevi görür. BIOS sistem donanima erisimi ve üzerinde uygulamalarinizi çalistirdiginiz ileri düzey isletim sistemlerinin (Windows, Linux vs.) Yaratilmasini saglar. BIOS ayni zamanda bilgisayarin donanim ayarlarini kontrol eder. Bilgisayarin dügmesine bastiginizda boot etmesinden ve diger sistem islevlerinden sorumludur. BlOS da bir yazilimdir demistik. Bu yazilim ana kart üzerindeki BIOS yongasi üzerinde tutulur. Eskiden BIOS bir rom (Read Only Memory) idi. Yani sadece okunabiliyordu, üzerine yazilamiyordu. Daha sonra eklenen yeni donanimlara göre BlOS’ta güncelleme yapilmasinin gerekmesi üzerine Flash BIOS adi verilen yazilabilir/güncellenebilir BIOS yongalari kullanilmaya basladi. Böylece kullanicilar daha güncel bir BIOS sürümünü ana kart üreticisinin web sitesinden indirerek yükleyebilirler ( tabii yakin zamanlarda gündeme gelen Çernobil “Win CIH” virüsünü duymussunuzdur. Iste bu virüs de yazilabilir BlOS’lardaki bilgileri silerek bilgisayarin açilmasini engelliyor).
1.2.2 Merkezi Islem Birimi (Central Processing Unit-CPU)
Bilgisayarin çalismasini düzenleyen ve programlardaki komutlari tek tek isleyen birimdir. Ana kart üzerinde bulunur. Merkezi islem birimi, aritmetik ve mantik birimi ile kontrol ünitesinden olusur.
Aritmetik Ve Mantik Birimi (Arithmetic & Logic Unit -Alu) : dört islem, verilerin karsilastirilmasi, karsilastirmanin sonucuna göre yeni islemlerin seçilmesi ve kararlarin verilmesi bu birimin görevidir.
Kontrol Birimi (Control Unit-Cu): islem akisini düzenlemek, komutlari yorumlamak ve bu komutlarin yerine getirilmesini saglamak bu birimin görevidir.
Mikroislemci veya CPU (Central Processing Unit) olarak da adlandirilan islemciler, bilgisayarin beyni sayilir. Bilgisayarda yapilan islemler dogrudan veya dolayli olarak islemci tarafindan gerçeklestirilir. Eskiden islemci bilgisayarin en önemli parçasi iken bir bilgisayarin degerini belirleyen seyin performans ve sundugu imkanlar oldugunu düsünürsek artik en önemli parçalarindan biri diyebiliyoruz. Çünkü bir bilgisayarin performansini grafik karti, sabit disk, bellek gibi bilesenler de belirledigi gibi, özellikleri de kullanilan ana karta, çoklu ortam donanimlarina ve çevre birimlerine bagli. Bu yüzden hizli bir islemci ile yavas bir sabit disk veya grafik karti kullanmak veya yavas bir islemciyle hizli bir grafik karti veya sabit disk kullanmak pek anlamli olmuyor. Donanimlarin birbirine ayak uydurdugu, baska bir donanimin isini görmesi için nispeten daha az süre bekledigi sistemler dengeli sistemlerdir. .
__________________
