CPU Nedir ve Ne İşe Yarar?

Bilgisayarınızın en önemli parçası, yalnızca birini seçmeniz gerekirse, merkezi işlem birimi (CPU) olacaktır. Bu, birincil merkezdir (veya "beyin") ve bilgisayarınızdaki programlardan, işletim sisteminden veya diğer bileşenlerden gelen talimatları işler.

1'ler ve 0'lar

Daha güçlü CPU'lar sayesinde, bir bilgisayar ekranındaki görüntüyü zar zor göstermekten Netflix'e, görüntülü sohbete, akışa ve giderek daha gerçekçi video oyunlarına geçtik.

CPU bir mühendislik harikasıdır, ancak özünde hala ikili sinyalleri yorumlamanın temel konseptine (1'ler ve 0'lar) dayanır. Şimdiki fark, delikli kartları okumak veya vakum tüpleri setleriyle işleme talimatları yerine, modern CPU'ların TikTok videoları oluşturmak veya bir elektronik tablodaki sayıları doldurmak için küçük transistörler kullanmasıdır.

CPU'nun Temelleri

CPU üretimi karmaşıktır. Önemli olan nokta, her bir CPU'nun milyarlarca mikroskobik transistörü barındıran (tek parça veya birkaç) silikona sahip olmasıdır.

Daha önce bahsettiğimiz gibi, bu transistörler, 1'ler ve 0'lardan oluşan makine ikili kodunu temsil etmek için bir dizi elektrik sinyali (akım "açık" ve akım "kapalı") kullanır. Bu transistörlerin pek çoğu olduğu için, CPU'lar giderek daha karmaşık görevleri eskisinden daha yüksek hızlarda yapabilirler.

Transistör sayısı, bir CPU'nun daha hızlı olacağı anlamına gelmez. Bununla birlikte, cebinizde taşıdığınız telefonun, belki de tüm gezegenin aya ilk gittiğimizde sahip olduğundan çok daha fazla bilgi işlem gücüne sahip olmasının temel nedeni budur.

CPU'ların kavramsal merdiveninde ilerlemeden önce, bir CPU'nun "komut seti" adı verilen makine koduna dayalı talimatları nasıl gerçekleştirdiğinden bahsedelim. Farklı şirketlerin CPU'ları farklı komut setlerine sahip olabilir, ancak her zaman değil.

Örneğin çoğu Windows PC ve mevcut Mac işlemciler, Intel veya AMD CPU olup olmadıklarına bakılmaksızın x86-64 komut setini kullanır. Ancak 2020'nin sonlarında piyasaya çıkan Mac'ler, farklı bir komut seti kullanan ARM tabanlı CPU'lara sahip olacak. Ayrıca ARM işlemcileri kullanan az sayıda Windows 10 bilgisayar da vardır.

İLGİLİ: İkili Nedir ve Bilgisayarlar Neden Kullanır?

Çekirdekler, Önbellekler ve Grafikler

Şimdi silikonun kendisine bakalım. Yukarıdaki şema, şirketin Core i7-4770S için CPU mimarisi hakkında 2014 yılında yayınlanan bir Intel teknik incelemesinden alınmıştır. Bu, bir işlemcinin neye benzediğine dair yalnızca bir örnektir - diğer işlemcilerin farklı düzenleri vardır.

Bunun dört çekirdekli bir işlemci olduğunu görebiliriz. Bir CPU'nun yalnızca tek bir çekirdeğe sahip olduğu zamanlar vardı. Artık birden fazla çekirdeğimiz olduğuna göre, talimatları çok daha hızlı işliyorlar. Çekirdekler ayrıca hiper iş parçacığı veya eşzamanlı çoklu iş parçacığı (SMT) olarak adlandırılan bir şeye sahip olabilir, bu da bir çekirdeğin PC'ye iki gibi görünmesini sağlar. Bu, tahmin edebileceğiniz gibi, işlem sürelerini daha da hızlandırmaya yardımcı olur.

Bu şemadaki çekirdekler, L3 önbelleği adı verilen bir şeyi paylaşıyor. Bu, CPU'nun içindeki yerleşik bellek biçimidir. CPU'larda ayrıca her bir çekirdekte bulunan L1 ve L2 önbellekleri ile düşük seviyeli bir bellek biçimi olan kayıtlar bulunur. Kayıtlar, önbellekler ve sistem RAM'i arasındaki farkları anlamak istiyorsanız, StackExchange'deki bu cevaba göz atın.

Yukarıda gösterilen CPU ayrıca sistem aracısını, bellek denetleyicisini ve CPU'ya giren ve çıkan bilgileri yöneten silikonun diğer parçalarını içerir.

Son olarak, ekranınızda gördüğünüz tüm bu harika görsel unsurları üreten işlemcinin yerleşik grafikleri var. Tüm CPU'ların kendi grafik yetenekleri yoktur. Örneğin AMD Zen masaüstü CPU'ları, ekrandaki herhangi bir şeyi görüntülemek için ayrı bir grafik kartı gerektirir. Bazı Intel Core masaüstü CPU'ları ayrıca yerleşik grafik içermez.

Anakart üzerindeki CPU

Şimdi bir CPU'nun altında neler olup bittiğine baktığımıza göre, PC'nizin geri kalanıyla nasıl bütünleştiğine bakalım. CPU, bilgisayarınızın ana kartındaki soket adı verilen şeyin içine oturur.

Sokete oturduktan sonra, bilgisayarın diğer kısımları CPU'ya "otobüsler" adı verilen bir şey aracılığıyla bağlanabilir. Örneğin RAM, CPU'ya kendi veri yolu üzerinden bağlanırken, birçok PC bileşeni "PCIe" adı verilen belirli bir veri yolu türü kullanır.

Her CPU'nun kullanabileceği bir dizi "PCIe hattı" vardır. Örneğin AMD'nin Zen 2 CPU'ları, doğrudan CPU'ya bağlanan 24 şeride sahiptir. Bu şeritler daha sonra AMD'nin rehberliğinde anakart üreticileri tarafından paylaştırılır.

Örneğin, bir x16 grafik kartı yuvası için tipik olarak 16 şerit kullanılır. Ardından, M.2 SSD gibi tek bir hızlı depolama cihazı gibi depolama için dört şerit vardır. Alternatif olarak, bu dört şerit de bölünebilir. M.2 SSD için iki şerit ve sabit sürücü veya 2,5 inç SSD gibi daha yavaş bir SATA sürücü için iki şerit kullanılabilir.

Bu 20 şerittir, diğer dördü de anakart için iletişim merkezi ve trafik denetleyicisi olan yonga seti için ayrılmıştır. Yonga seti daha sonra bir PC'ye daha fazla bileşenin eklenmesini sağlayan kendi veri yolu bağlantılarına sahip. Tahmin edebileceğiniz gibi, daha yüksek performanslı bileşenlerin CPU ile daha doğrudan bir bağlantısı vardır.

Gördüğünüz gibi, komut işlemenin çoğunu CPU yapar ve bazen grafikler bile çalışır (eğer bunun için oluşturulmuşsa). Bununla birlikte, CPU, talimatları işlemenin tek yolu değildir. Grafik kartı gibi diğer bileşenlerin kendi yerleşik işleme yetenekleri vardır. GPU ayrıca CPU ile çalışmak ve oyunları çalıştırmak veya grafik ağırlıklı diğer görevleri gerçekleştirmek için kendi işleme yeteneklerini kullanır.

En büyük fark, bileşen işlemcilerin belirli görevler göz önünde bulundurularak oluşturulmuş olmasıdır. Bununla birlikte, CPU, yapması istenen her türlü bilgi işlem görevini yapabilen genel amaçlı bir cihazdır. Bu nedenle, CPU PC'nizde üstündür ve sistemin geri kalanı onun çalışmasına güvenir.