Bu yazı, yığın bilgisayarları, yazılım yığınları ve yığın veri yapıları da dahil olmak üzere bilgi işlemdeki yığınla ilgili kavramların çeşitli yönlerini kapsar. Bu terimlerin her birinin ne anlama geldiğini, işlevlerini ve bilgi işlem ortamlarında yığınların nerede kullanıldığını araştıracağız.
Yığın Bilgisayarı Nedir?
Yığın bilgisayarı, işlemlerin öncelikle talimatların yürütülmesi için bir yığın kullandığı bir tür bilgisayar mimarisidir. İşlenenlerin kayıtlarda saklandığı geleneksel kayıt tabanlı mimarilerin aksine, bir yığın bilgisayarı, işlenenleri bir yığına iter ve bunları çıkararak işlemleri gerçekleştirir. Yığın bilgisayarının temel özelliği, talimatların doğası gereği bu yığın yapısıyla çalışması ve genellikle PUSH (değerleri yığına yerleştirmek için) ve POP (yığından değerleri almak için) gibi işlemleri kullanmasıdır.
Bir yığın bilgisayarında, yığının üst kısmı aritmetik, mantık ve diğer hesaplamalar için kullanılır, bu da onu özyinelemeli prosedürlere ve iç içe geçmiş işlemlere dayanan programların yürütülmesinde verimli kılar. Bu tür bir mimari genellikle daha basit donanım tasarımıyla sonuçlanır ancak belirli işlemler için kayıt tabanlı bir sistemden daha fazla talimat gerektirebilir.
Stack Bilgisayarların Avantajları:
- Daha az kayıtla daha basit donanım tasarımı.
- Özinelemeli işlevler ve algoritmalar için idealdir.
- İşlemlerin çoğu yığının üstünde gerçekleştiği için adresleme modlarına duyulan ihtiyaç azalır.
Dezavantajları:
- Ekstra PUSH ve POP işlemleri nedeniyle belirli algoritmalar için potansiyel olarak daha az verimli.
- Yığın üstünde olmayan öğelere sınırlı erişim.
Yazılım Yığını nedir?
Yazılım yığını, tam bir uygulama veya sistem oluşturmak için birlikte çalışan bir dizi yazılım bileşenini veya teknolojisini ifade eder. Bu bileşenler tipik olarak her biri belirli bir işlevi yerine getiren üst üste katmanlanmıştır.
Örneğin, web geliştirmede yaygın bir yazılım yığını LAMP yığınıdır:
- Linux (İşletim sistemi)
- Apache (Web sunucusu)
- MySQL (Veritabanı)
- PHP (Programlama dili)
Yığındaki her katmanın tanımlanmış bir rolü vardır ve birlikte uygulamalar oluşturmak ve çalıştırmak için eksiksiz bir ortam sağlarlar. Farklı uygulamalar, tam yığın JavaScript geliştirme için MEAN (MongoDB, Express.js, Angular, Node.js) gibi farklı yazılım yığınları gerektirir.
Yazılım Yığını Kullanmanın Faydaları:
- Geliştirme karmaşıklığını azaltan, önceden yapılandırılmış, uyumlu araçlar.
- Uygulamaları yönetmek, dağıtmak ve ölçeklendirmek daha kolay.
- Her katman arasında sorumlulukların net bir şekilde ayrılması.
Yığın nedir?
Yığın, Son Giren İlk Çıkar (LIFO) ilkesine göre çalışan soyut bir veri yapısıdır; bu, yığına eklenen son öğenin ilk kaldırılacak öğe olduğu anlamına gelir. Bir yığını tabak yığını gibi düşünün; üstüne yerleştirilen son plaka, gerektiğinde çıkarılan ilk plakadır.
Bir yığın iki temel işleme izin verir:
- PUSH: Yığının en üstüne bir öğe ekleyin.
- POP: En üstteki öğeyi yığından çıkarın.
Yığınlar çeşitli algoritmalarda, programlama görevlerinde kullanılır ve genellikle düşük seviyeli sistem süreçlerinde uygulanır. İşlev çağrılarının, ifade değerlendirmesinin ve geri izleme algoritmalarının yönetilmesinde temeldirler.
Bir Yığın Özellikleri:
- LIFO sırası: En son eklenen öğe ilk kaldırılacak öğedir.
- Kısıtlı erişim: İşlemler için yalnızca üst öğeye erişilebilir.
Yığın Veri Yapısının Kullanımı Nedir?
Yığın veri yapısı çok yönlüdür ve çeşitli bilgi işlem problemlerinde ve sistemlerinde kullanım alanı bulur. Yaygın kullanımlardan bazıları şunlardır:
- İşlev Çağrısı Yönetimi: Bir işlev çağrıldığında, yerel değişkenleri ve dönüş adresi bir çağrı yığınına aktarılır, böylece işlev yürütüldükten sonra uygun geri dönüş sağlanır.
- İfade Değerlendirmesi: Yığınlar, özellikle işlenenlerin ve operatörlerin belirli bir sırayla işlenmesi gereken son ek veya önek gösteriminde matematiksel ifadeleri değerlendirmek için kullanılır.
- Geri izleme: Labirent çözücüler gibi birçok algoritma, önceki durumları ve kararları depolayarak geriye doğru izlemek için yığınları kullanır ve gerektiğinde algoritmanın geri dönmesine olanak tanır.
- Geri Alma İşlemleri: Geri alma işlevi sağlayan uygulamalar (örneğin, metin editörleri) genellikle önceki durumları depolamak için yığınlar kullanır ve kullanıcıların önceki sürümlere geri dönmesine olanak tanır.
Yığın Nerede Kullanılır?
Yığınlar bilgisayar bilimi ve mühendisliğindeki birçok alanın temelini oluşturur. Yığınların kullanıldığı ortak alanlar şunlardır:
- İşletim Sistemleri: Çekirdek ve sistem düzeyindeki işlemler, işlev çağrılarını, kesintileri ve planlamayı yönetmek için yığınları kullanır.
- Derleyiciler: Programların derlenmesi sırasında yığınlar, özellikle kapsamları ve blok yapılarını yönetirken sözdizimi ayrıştırmaya yardımcı olur.
- Web Tarayıcıları: Tarayıcılar web sayfalarının geçmişini yönetmek için yığınları kullanır ve “geri” ve “ileri” gezinme özelliklerini etkinleştirir.
- Bellek Yönetimi: Yığınlar, işlevlerin yürütme sırasında yerel değişkenler için alan ayırdığı dinamik bellek ayırma sürecinde çok önemlidir.
- Öyineleme: Özyinelemeli algoritmalar, ara sonuçları depolamak ve her özyinelemeli çağrıdan sonra dönüş noktalarını yönetmek için büyük ölçüde yığınlara dayanır.
Bu açıklamanın yığın bilgisayarların, yazılım yığınlarının ve yığın veri yapılarının net bir şekilde anlaşılmasını sağladığını umuyoruz. İster uygulamalar geliştiriyor ister algoritmalara dalıyor olun, bu kavramları anlamak verimli programlama ve sistem tasarımı için çok önemlidir.