Bu yazı, komut seti, bileşenleri ve komutları nasıl işlediği de dahil olmak üzere bir işlemcinin işleyişiyle ilgili temel kavramları kapsar. Bu makalede size bir işlemcinin yapısı ve çalıştırabileceği çeşitli komutlar hakkında bilgi vererek, dahili işlemlerine kapsamlı bir genel bakış sunacağız.
Bir İşlemcinin Tüm Talimatlarından Oluşan Setin Adı Nedir?
Bir işlemcinin yürütebileceği tüm talimatlar kümesine Komut Seti Mimarisi (ISA) adı verilir. ISA, verilerin nasıl işlendiği, saklandığı ve aktarıldığı da dahil olmak üzere bir işlemcinin anladığı komutları tanımlar. Yazılım ve donanım arasında arayüz görevi görerek işlemcinin belirli görevleri nasıl gerçekleştirmesi gerektiğini ayrıntılarıyla anlatır. Farklı işlemciler, her biri belirli işlem ve uygulama türleri için optimize edilmiş x86, ARM veya RISC-V gibi farklı ISA’lara sahip olabilir.
Bir İşlemcinin 3 Bileşeni Nedir?
Bir işlemci genellikle üç ana bileşenden oluşur:
- Aritmetik Mantık Birimi (ALU): Bu, işlemcinin toplama, çıkarma ve karşılaştırma gibi aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirmekten sorumlu kısmıdır.
- Kontrol Ünitesi (CU): Kontrol ünitesi işlemcinin işlemlerini yönlendirir. Bellekten talimatları alır, kodlarını çözer ve ardından bunları yürütmek için uygun bileşenlere sinyal gönderir.
- Registers: Kayıtlar, işlemci içindeki yürütme sırasında verileri geçici olarak tutan küçük, yüksek hızlı depolama alanlarıdır. Görevleri verimli bir şekilde gerçekleştirmek için işlemcinin ihtiyaç duyduğu işlenenleri, adresleri ve diğer anlık verileri depolarlar.
Ne Tür Komutlar Vardır?
Talimatlar olarak da bilinen, bir işlemcinin yürüttüğü komut türleri genel olarak aşağıdaki gruplara ayrılabilir:
- Veri Aktarım Talimatları: Bu komutlar, verileri kayıtlar, bellek ve giriş/çıkış aygıtları (örneğin, LOAD, STORE, MOV) arasında taşır.
- Aritmetik ve Mantık Talimatları: Bunlar toplama, çıkarma, çarpma gibi temel matematiksel işlemlerin yanı sıra AND, OR ve NOT (ör. ADD, SUB, AND, OR) gibi mantıksal işlemlerin gerçekleştirilmesini içerir.
- Kontrol Talimatları: Bu komutlar, atlamalar, dallar ve döngüler (örneğin, JMP, CALL, RET) dahil olmak üzere programın akışını kontrol eder.
- Giriş/Çıkış Talimatları: Bunlar, işlemci ile çevresel aygıtlar (örn. IN, OUT) arasındaki veri alışverişini yöneten komutlardır.
İşlemci Talimatları Nasıl İşler?
İşlemci, getir-kod çöz-yürüt döngüsü olarak bilinen bir döngüyü kullanarak talimatları işler:
- Fetch: Kontrol ünitesi, bir sonraki talimatın adresini takip eden program sayacını (PC) temel alarak bir sonraki talimatı bellekten alır.
- Decode: Hangi işlemin gerçekleştirilmesi gerektiğini ve hangi verinin dahil olduğunu belirlemek için talimatın kodu çözülür.
- Execute: İşlemci, genellikle aritmetik veya mantıksal görevler için ALU’yu içeren işlemi gerçekleştirir. Talimat yürütüldüğünde, program sayacı bir sonraki talimatı getirecek şekilde güncellenir ve döngü tekrarlanır.
Bu döngü saniyede milyonlarca kez gerçekleşerek işlemcinin karmaşık programları hızlı ve verimli bir şekilde yürütmesine olanak tanır.
İşlemci Nasıl Oluşturulur?
Bir işlemci, elektrik sinyallerinin akışını kontrol etmek için küçük anahtarlar gibi davranan milyonlarca veya milyarlarca transistör kullanılarak oluşturulur. Bu transistörler ALU, kontrol ünitesi ve kayıtlar gibi çeşitli bileşenlere entegre edilmiştir. İşlemciler genellikle devre tasarımlarının silikon üzerine kazındığı fotolitografi adı verilen bir işlem kullanılarak silikon plakalar üzerine kurulur.
Modern işlemciler, her biri aynı anda farklı görevleri yerine getirebilen birden fazla çekirdek ve daha hızlı erişim için sık erişilen verileri depolayan önbellekler de dahil olmak üzere karmaşık katmanlarla tasarlanmıştır. Bir işlemcinin tasarımı ve mimarisi onun performansını, güç tüketimini ve verimliliğini büyük ölçüde etkileyebilir.
Bu açıklamanın, komut setinden iç yapısına kadar bir işlemcinin temel öğelerini öğrenmenize yardımcı olacağını umuyoruz. Bu makalenin, işlemcilerin görevleri verimli bir şekilde gerçekleştirmek için komutları ve işlem talimatlarını nasıl işlediğine dair size daha net bir anlayış sağladığına inanıyoruz.