MİKROİŞLEMCİLER NEDİR ? MİKROİŞLEMCİLER NASIL ÇALIŞIR ?

 MİKROİŞLEMCİLER

Yapısında bir CPU (Central Processing Unit / Merkezi İşleme Birimi), ön bellek ve input/ output (giriş / çıkış) birimleri bulunan devrelere mikroişlemci (microprocessor) denir. Bu üç temel unsur birbirlerine bus (iletişim yolları) ile bağlıdır (Şekil 1).

 

Şekil 1. Bir mikroişlemci sisteminin temel bileşenlerinin blok diyagramı

CPU (Central Process Unit)

 

-          Mikroişlemcinin beyni CPU'dur.

-          Veri akışı ve veri işleme bu birim sayesinde gerçeleşir.

-          Bu veri işleme genellikle CPU içerisinde yer alan ALU (Aritmetic Logic Unit / Aritmetik Mantık            Birimi) 'da uygulanır.

-          Bu birimde sayısal ve lojik işlemler yapılır.

-          Tüm dijital elektronik işlemler CPU’ların en temel işlemleridir.

-          CPU'ların içerisinde 8163264 bitlik registerler (kaydediciler) bulunmaktadır.

-          Register, bilgilerin geçici sürede depolanmasını sağlarlar.

-          CPU'lar, mikroişlemcinin hafızasındaki programları bulma, çağırma ve onları çalıştırma görevi               görürler.

-          Veri İşleme Adımları: Veriyi Getirmek (Fetch), Veriyi Çözmek (Dekode), Veriyi İşlemek (Execute), Veriyi Hafızata Geri Depolamak (Store)

-          Merkezi işlem birimi üç birimden oluşur.

1.      ALU: Aritmetik Mantık Birimi, hafıza biriminden gelen verilerin işlenmesinde görev alır. Bu işlemler aritmetik olarak toplama, çıkarma, bölme ve çapmadır. İkili sayı tabanındaki (binary) mantık işlemleri ise VE (AND), OR (VEYA) ve bit kaydırma işlemleridir.

2.      REGİSTER: Kaydediciler, hafızadaki veriler ALU tarafından işlenirken kullnılan geçici ve kalıcı saklayıcılardır. Registerler işlemcinin çekirdeğinde olduklarından verilere ulaşmak daha hızlı gerçekleşir.

3.      Control Unit: Kontrol birimi, işlemcinin çalışmasını yönlendiren birimdir. İşlemci içerisindeki ve dışarısındaki birimlerin senkron şekilde çalışmasını sağlar.

 

HAFIZA BİRİMİ (MEMORY)

RAM, ROM ve EEPROM hafızasının temel birimleridir.

· Mikroişlemciye yerleştirilen veriler önce belleğe girer ve sonra burada saklanır.

· CPU’ların doğrudan eriştiği birim bellektir.

· Bellekte üç tane birincil hafıza birimi vardır.

> RAM: Random Access Memory, mikroişlemcinin elektrik alması durumunda geçici hafıza olarak kullandığı birimdir. Elektrik kesildiği zaman bu veriler bir daha kullanılmamak üzere silinir. Sonuç Diğer bellek hücreleri gibi, RAM de verileri belirli bir sırada dizmez. Bu sebeple ismi rastgele erişim bellek olarak konulmuştur. RAM, dinamik Rastgele Erişim Bellek ve Statik Rastgele Erişim Bellek olmak üzere ikiye ayrılır.

> ROM: Read Only Memory, sadece okunabilir bir bellektir. Elektrik kesildiğinde bu bellekteki veriler silinmez. ROM üzerindeki yazılmış fabrikasyon yazılımlar kullanıcılar tarafından değiştirilip, silinemez.

> EEPROM: Elektrik ile defalarca yazılıp silinebilen bellektir. Elektrik kesildiğinde bu bellekteki veriler silinmez. Flash belleklerde bir EEPROM türüdür.

 

GİRİŞ/ÇIKIŞ BİRİMLERİ

· Giriş Çıkış birimleri mikroişlemci ile dış dünyanın sinyaller aracılığı ile haberleştiği birimdir.

· Bu giriş ve çıkışlar; giriş / çıkış portları, harici elektronik birimler, fiziksel cihazlar ve yazılımlar olabilir. CPU’daki veri akışının aktarılması, bellek ve giriş/çıkış birimlerinin bağlantılarını sağlayan üç çeşit bus (veri yolu) vardır. Bunlar;

1.            Address Bus: Verilerin okunacağı veya yazılacağı alanı belirten adres bilgilerinin iletilmesini sağlar.       Bu tek yönlü bir veri yoludur.

2.             Data Bus: CPU’dan bellek ve giriş / çıkış portlarına veya bu birimlerden CPU' ya çift yönlü bir hat         vardır.

3.             Control Bus: Mikroişlemcideki birimler arasında iletişimi sağlayan sinyalleri ileten, kontrol eden            veri      hattıdır. Her mikroişlemci farklı sayıda Control Bus'a sahiptir.

 

Şekil 2. Veri aktarımı ve giriş çıkış birimlerinin bağlantısı