Akıllı telefonlardan bilgisayarlara, hatta televizyonlardan kombilere kadar, komut sistemiyle çalışan ve belli fonksiyonları bulunan bütün elektronik cihazların bir işlemciye sahip olmaları gerekir. İşlemcinin zarar görmesi hâlinde, cihazın fonksiyonları bozulacak veya tamamen çalışmaz hâle gelecektir. Bu bakımdan, başta bilgisayarlar olmak üzere fonksiyonel çalışma özelliğine sahip elektronik cihazların yapısını anlayabilmek için işlemcinin tanımını yapmakta fayda var:

İşlemci (CPU) Nedir?

CPU, bilgisayarın beyni niteliğindedir. Cihazın fonksiyonlarını belirleyen matematiksel işlemleri barındıran CPU, diğer sistem parçalarına elektronik devreler yoluyla sinyaller göndererek bu fonksiyonların gerçekleşmesini sağlar. Cihaz basit veya komplike bir sisteme sahip olabilir ancak sahip olduğu fonksiyonları yerine getirmek için bir işlemciye ihtiyacı vardır. Aritmetikleri ve mantıksal işlemleri elektrik frekanslarına çevirerek bilgisayarın fonksiyonlarını harekete geçirir.

İşlemci Nasıl İcat Edildi ve Geliştirildi?

İlk işlemci Intel firması tarafından 1970’li yıllarda geliştirildi. Intel, yarı iletken sistemler geliştiren bir firma olarak kuruldu ve işlemci de temelde bu özelliğe sahip olarak icat edildi. Andy Grove, Robert Noyce ve Moore yasası olarak bilinen teorinin mucidi olan Gordon Earle Moore tarafından 1968 yılında kurulan Intel, günümüzde de CPU piyasasının %80’ine sahiptir.

Intel’in ilk işlemcisi olan 4004, 1971 yılında geliştirilerek piyasaya sürüldü. 4004, silikon chip üzerine yerleştirilmiş bir transistörden ibaretti ve tek yongalı olarak üretilmişti. Ancak bu ürün Intel’e beklenen başarıyı getirmedi. Intel, daha sonra 8080 mimarisini ürünleri için benimseyerek bu mimariye sahip ürünleri piyasaya sürmeye başladı. Günümüzde bilgisayarların temel işlemci yapısını oluşturan 8086 mimarisi de 1979 yılında Intel ve IBM firmalarının işbirliğyile geliştirildi.

Windows’un ürettiği kişisel bilgisayarlarda da 8086 mimarisine sahip işlemciler kullanılıyordu. Intel ile Microsoft arasındaki işbirliği sayesinde, Windows 95 sürümünden itibaren bu işletim sistemine sahip olan cihazlarda Intel kullanılmaya başlandı. 

İşlemci Nasıl Çalışır?

CPU, Türkçeye “Merkezi İşlem Birimi” olarak çevrilen Centrap Processing Unit teriminin kısaltılmışıdır. Belirtildiği gibi, temel işlevi bilgisayarın birimleri arasındaki data akışını kontrol etmek ve sahip olduğu aritmetik kodlarıyla fonksiyonların yerine getirilmesini sağlamaktır. Bu çalışma sistemi de büyük ölçüde transistörler ile sağlanır.

Transistörler, yarı iletken ögelerden oluşurlar. Başka bir deyişle, farklı iletkenlerden oluşan bir devre sistemidir ve elektrik bu sistem yoluyla üretilir. Matematiksel değerlerle belirlenen komutlar, transistörler yardımıyla diğer devrelere iletilir.

Bilindiği gibi, bilgisayarlarda 1 ve 0 olmak üzere iki temel komut vardır ve bütün fonksiyonlar bu rakamlarla oluşturulan kombinasyonlara dayanır. Eğer devrede elektrik sinyali varsa 1, yoksa 0 ile ifade edilir. İşlemci bu sistemi kullanarak komutlar oluşturur. Her harfin, rengin ve ögenin ayrı bir komutu vardır. Nihayetinde, bu komutların bilgisayarda kapladığı alan bit olarak adlandırılır. MB, KB, GB, TB gibi ölçü birimleri işlemcinin bu komutları muhafaza ettiği alanı ifade etmektedir. 

İşlemci Mimari Yapısı Nedir?

İlk işlemci 1971 yılında piyasaya sürülmüş olsa da, CPU’nun mimari yapısı ilk olarak 1945 yılında John von Neumann tarafından yazılan bir raporda belirtilmiştir. Bu rapordaki mimari, günümüzde hâlâ geçerliliğini korumakta ve bilgisayarlarda kullanılmaktadır.

İşlemci, giriş birimleri ve çıkış birimleri arasında bir köprü görevi görür. Kendi içinde ise ön bellek, aritmetik mantık birimi ve kontrol birim olmak üzere üç farklı birime sahiptir. Giriş biriminden gelen komutları bu üç farklı birimde değerlendirerek elektrik frekansları yoluyla çıkış birimine iletir. Bu iletim işlemini mikrosaniye olarak adlandırdığımız sürede yapar.

Örnek vermek gerekirse, bir Word dosyasına yazı yazarken klavyenin tuşlarına basmamız gerekir. Klavye burada giriş birimidir. Giriş biliminden gelen komutlar işlemciye iletilir ve ekranda görüntülenir. İşlemci, klavyeden aldığı veriyi frekanslar ile çıkış birimi olan ekrana aktarmıştır.

İşlemci Hızı ve Megahertz Nedir?

1 ve 0’lardan oluşan elektriksel komutlar saat vuruşu ile belirlenir ve bu vuruş hızı işlemcinin bir saniyedeki çevrim hızını belirler. Bilgisayarların sistem özelliklerinde yer alan MHz ölçü birimi bu durumu ifade etmektedir.

Örnek vermek gerekirse, 530 Hz hızına sahip olan bir işlemci, saniyede 530 çevrim yapabilmektedir. İşlemcinin üzerinde Clock Generator adı verilen bir yonga vardır ve vuruşlar bu yonganın içerisindeki hassas kristaller yardımıyla üretilir. 

Hertz ise saniyede yapılan işlemin temel ölçüsüdür. Her çevrim bir Hertz ölçüsündedir. 1 Megahertz ise saniyede 1 milyon çevrimi ifade eder. Örneğin 100 MHz işlemci gücüne sahip bir bilgisayar saniyede 100 milyon çevrim yapmaktadır. 

İşlemci Ünitesinde Neden Fan Bulunur?

İşlemci, cihazın tüm iş yükünü çeken bir sistem parçasıdır. Tek saniyede milyonlarca farklı işlem yaptığı için ısınma hızı yüksektir ve eğer soğutulmazsa kullanılmaz hâle gelir. İşlemci ısındıkça frekanslar sağlıklı iletilemediği için sistem aksamaya başlayacak ve gerekli müdahale yapılmazsa işlemci yanacağı için cihaz kullanılmaz hâle gelecektir. Bu yüzden, ünitelerde işlemciyle eşzamanlı olarak çalışan bir fan bulunması gerekir. İşlemcinin üzerinde bu yüzden soğutucu metal ve fan bulunur.