Bilgisayar Donanımı ve CPU

Bilgisayar Donanımı

• Bilgisayar, önceden yüklenmiş programlar sayesinde bilgileri saklar, geri getirir, aritmetik ve mantıksal işlemler yapar.
• Donanım, bilgisayarın elektronik kısmı, yazılım ise program kısmıdır.
• Bilginin girişi, saklanması, işlenmesi ve çıkışı bilgisayarın gelişiminde değişmeyen 4 unsurdur:
  • Giriş birimleri: Klavye, Mouse, Kamera, Scanner, Fax-Modem vb.
  • Saklama: Hard disk, disket, cd-rom vb.
  • İşleme: Merkezi işlem birimi (CPU)
  • Çıkış: Monitör, yazıcı, plotter, modem vb.
• Donanım, merkezi işlem birimi (CPU) ve ona bağlı çevre birimlerinden oluşur.
• Çevre birimleri giriş (input) ve çıkış (output) olmak üzere ikiye ayrılır.

Merkezi İşlem Birimi (CPU)

• CPU, bilgisayarın en önemli parçasıdır ve mikro işlemci olarak da bilinir.
• CPU, komutları işler, hesaplamalar yapar, bilgi akışını kontrol eder, komutları yorumlar ve programları çalıştırır.
• Bilgisayarın toplama işlemi yapması için devreleri açıp kapatması gerekir, bu işlemler CPU'ya bağlı bir saat ile eş zamanlı yapılır (Kuarts Kristal).
• Saatin vuruşları Mega Hertz (Mhz) birimiyle ölçülür.
• 33 Mhz'lik bir bilgisayar saniyede 33.000.000 kez çalışır.
• Hız, mikro işlemcinin hızına ve birim zamanda işlediği sözcük boyuna bağlıdır ve mikro işlemci hızı, saniyede yapılan işlem sayısı ile ölçülür.
• Sözcük boyu 8, 16 veya 32 bit olabilir, mikro işlemciler belirli numaralarla ifade edilirler.

Mikro İşlemci Türleri

• 8080: 4.77 Mhz hız, 1 Mb bellek, 8 Bit sözcük boyu.
• 80286: 6-20 Mhz hız, 16 bite kadar bellek kontrolü, 16 Bit sözcük boyu, çoklu işlem.
• 80366: 33 Mhz'e kadar hız, 4 GB'a kadar bellek kontrolü, 80386 DX 32 Bit, 80386 SX 16 Bit sözcük boyu.
• 80486: 80386'a matematik işlemci eklenmiş hali, ön bellek denetleyicisi, 486 SX veya 486 DX adlandırması.
• 80586: Pentium (Latince 5), 60-400 Mhz işlem hızı.

Ana Bellek (RAM)

• RAM (Random Access Memory), giriş cihazından okunan veri, program sonuçları ve çıktıların tutulduğu yerdir.
• "Rastgele erişim" ifadesi, bellekteki herhangi bir adrese doğrudan erişimi ifade eder.
• Veriler geçici olarak tutulur, bilgisayar kapanınca silinir.
• Çok kullanıcılı sistemlerde farklı kullanıcıların verileri aynı kısma yerleşebilir. Temel görevleri:
  • Çalışan programların verilerini tutmak.
  • İşletim sistemi bileşenlerini tutmak.
  • Program sonuçlarını tutmak.
  • Sabit diske veya harici cihaza gönderilecek çıkış bilgilerini tutmak.
• Bellekteki her bölgenin bir adresi vardır.
• Bellek büyüklüğü, aynı anda çalışabilecek program sayısını ve hızını etkiler.
• Program, bellek kapasitesinden büyükse çalıştırılamaz.
• 640 KB'lik belleğe yaklaşık 3 defter dolusu yazı girilebilir.

Bellek Bölümleri ve Kapasiteleri

• Ana Bellek (Base Memory): 0 - 640 KB
• Uzatılmış Bellek (Extended Memory): 641 - 1024 KB
• Genişletilmiş Bellek (Expanded Memory): 1025 KB'tan yukarı

Ön Bellek (Cache Memory)

• Ana bellek ile CPU arasında yer alır ve ana bellekten daha hızlıdır.
• Sık kullanılan talimatları ve geçici bilgileri saklar, CPU'nun ana belleğe erişim süresini kısaltır.
• CPU önce dâhili ön belleğe, sonra harici ön belleğe bakar, bulunamazsa ana bellekten veriyi alır.

BIOS (Basic Input Output System)

• BIOS yongası, bilgisayarın açılışında parçaları kontrol eder.
• ROM (Read Only Memory) türünde bir programdır, bilgiler kalıcıdır.
• Yeni ana kartlarda Flash ROM'a kayıtlıdır ve değiştirilebilir.
• BIOS'un amacı, bilgisayar açılırken parçaları kontrol etmek ve sorun varsa kullanıcıyı uyarmaktır.
• BIOS setup ekranı ile disk sürücüleri gibi ayarlar değiştirilebilir.

Ana Kart (Motherboard)

• Bilgisayarın en önemli parçasıdır.
• Bellek, genişleme yuvaları, kartlar ve diğer elektronik parçalar üzerine yerleştirilir.
• Veri yolu, bilgisayarın içindeki birimler arasında bilgi taşır.
• Tüm elektriksel bileşenler ana karta bağlıdır.

Genişletme Yuvaları

• Genişletme kartlarının takıldığı soketlerdir (ses, ekran, modem, network kartları). Kartlar, bilgisayara yeni özellikler kazandırır.

Bilgisayar Kasası

• Parçaları bir arada tutan metal veya plastik kutudur.
• Desktop ve Mini Tower tipleri vardır.
• En önemli bileşeni güç kaynağıdır, elektriği dönüştürür.
• Soğutucu fan, parçaların ısınmasını engeller.
• PC'lerde güç kaynağı kapasitesi ortalama 200-250 watt'tır.

Bilgisayar Kasasının Arkasındaki Portlar

• Seri Port: 9 veya 25 iğne(pin), fare, modem, tarayıcı, yazıcı bağlanır, COM etiketiyle tanımlanır.
• Paralel Port: 25 delik, yazıcı ve teyp takılır, LPT etiketiyle tanımlanır.
• Monitör (Ekran) Portu: Monitör bağlantısı içindir.
• Klavye Portu: Klavye ve fare bağlantısı içindir.
• USB Portu: Yeni standart, 127 adede kadar cihazı zincirleme bağlar.
• Oyun Portu: Joystick bağlantısı içindir, ses kartının üzerindedir.

Ekran Kartı

• Ekrana ait işlemleri yapar, mikro işlemci ile iletişimi sağlar.

Grafik Kartları

• Oyun, çizim ve mimari işler için kullanılır.
• MDA: Tek renk, 720x320 Pixel
• CGA: 4 Renk, 400x200 Pixel
• EGA: 16 Renk, 600x400 Pixel
• VGA: 256 Renk, 800x600 Pixel
• SVGA: 256 Renk, 1024x768 Pixel
• Ekran grafik özelliği nokta (Pixel) sayısı ile belirlenir.

Ses Kartı

• Bilgisayardan daha kaliteli ses elde etmeyi sağlar.

Sabit Disk (Hard Disk) ve Disketler

• Bilgiler, bellekte işlenip değerlendirilir, ancak elektriğin kesilmesiyle silinir.

• Kalıcı saklama için manyetik ortama aktarılmalıdır, Hard diskler sabit, disketler taşınabilirdir.

• Hard diskler daha dayanıklı ve hızlıdır.

• Disk sürücü, bilgi depolamak için kullanılan temel birimdir.

• Veriler dönen diskte manyetik olarak saklanır (Dosya adını alır).

• Birden fazla sabit disk veya bölüm olabilir, ilk sabit disk C sürücüsüdür.

• D harfi genellikle CD-ROM sürücüsü içindir.

• Kapasite MB veya GB ile ölçülür, günümüzde 200-1000 GB arasındadır.

• Bazı üreticiler 1 GB'ı 1000 MB olarak tanımlar.

• Disket (floppy disk) manyetik ortamda veri saklar, formatlamak gerekir.

• 3.5” ve 5.25" boyutlarında, 3.5" disketlerin veri saklama kapasiteleri çift yoğunluklu (720 KB) ve yüksek yoğunluklu (1.44 MB) olarak ikiye ayrılır

• Disket sürücüler A ve B olarak adlandırılır, artık kullanılmamaktadır.

DVD (Digital Versatile Disc ya da Digital Video Disc)

DVD, ilk video uygulamaları için "Digital Video Disk" demekti, sonra veri saklama için "Digital Versatile Disk (Çok-yönlü Sayısal Disk)" anlamında kullanıldı.

• Görüntü, ses ve bilgiyi saklamaya yarar.

• DVD-ROM'lar CD-ROM'ların gelişmişidir, DVD Video'lar televizyona takılır.

• Bilgisayar DVD sürücüleri her iki formatı da okuyabilir/yazabilir.

• DVD Video'larda Mpeg-2 ve PCM sıkıştırması kullanılır.

• DVD-ROM'lar minimum 4.7 GB kapasitelidir, 17 GB'a kadar çıkabilir, 481 dakikalık hareketli görüntü saklayabilir ve CD-ROM'lardan daha hızlıdır.

• DVD video, video programlarını TV'de oynatır; DVD ROM, bilgisayar verisi tutar ve DVD ROM sürücü okur.

• Kaydedilebilir çeşitleri DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW'dır.

• DVD-R: Bir kez kayıt yapılabilir.

• DVD-RAM, DVD-RW ve DVD+RW: Binlerce kez kayıt.

• DVD-R: Organik boya polimeri kullanır, DVD sürücüleri ile uyumludur, ilk versiyon 3,95 milyar byte sonra 4.7 milyar byte kapasiteli.

• DVD-RW: Silinebilir, adres bilgisiyle yiv açarak kayıt yapar, ilk kapasite 4,7 milyar byte.

• DVD-RAM: 2.58 milyar byte, faz değişim teknolojisi kullanır, güncel sürücülerle uyumlu değildir, titreşimli yiv kullanır, kartuşlu gelir.

• DVD+RW: DVD-ROM'lar, CD'lerle, DVD-R ve DVDRW'lerle uyumludur, yansıtma farkları, bağlama sektörleri ve hata yönetimi yüzünden DVD-RAM'lerle uyumlu değildir.

Monitör(Ekran)

• Mikroişlemciden gelen sinyalleri görüntüye dönüştürür, bir çıkış birimidir.
• Netlik veya çözünürlük önemlidir, çözünürlük yatay ve dikey nokta sayısıdır.
• Yüksek çözünürlükte daha fazla bilgi sığar fakat görüntüler küçülür.
• Multisync monitörler değişik çözünürlüklerde çalışabilir.
• Büyüklük köşegen uzunluğuyla ölçülür, standart monitör 14" veya 15"tir.
• 1024x768'den yüksek çözünürlüklerde 17" veya daha büyük bir monitör seçilmelidir.
• Nokta aralığı görüntü netliği, ekran yüzeyindeki noktaların arasındaki mesafe ile belirlenir.
• Düşük nokta aralığı daha net görüntü demektir.
• Günümüzde genellikle 0.28 veya daha küçüktür.
• Ekran en az 60 kez tazelenmelidir, tazeleme frekansı yükseldikçe görüntü sabitlenir.
• Monitör ve görüntü kartı birlikte çalışır.

Klavye (Keyboard)

• Harf, rakam, özel karakter ve fonksiyon tuşları bulunur.
• Tuşlara basıldığında kod CPU tarafından değerlendirilir.
• F veya Q tipi olabilirler.
• Q KLAVYE: İngiliz klavyesi, Q harfi sol baştadır.
• F KLAVYE: Türkçe klavye, daktilolardaki gibi.
• Q TÜRKÇE KLAVYE: Türkçe Ö, Ç, Ş, I, G, Ü harfleri sağ tarafa yerleştirilmiştir.
• Bazı tuşlar ekrana karakter yazmaz, görüntü dışında etki oluşturur.
• İşlevleri programdan programa değişir, örneğin F1 tuşu yardım bilgisi getirir.
• Enter: İşi söylemek, komutu çalıştırmak, kelime işlemcilerde yeni paragrafa geçmek.
• Esc (Escape): İşi kesmek, vazgeçmek, Windows'ta iptal tuşunu temsil etmek.
• Fonksiyon tuşları: Belirli işlemi çabuk yapmak, F1 çoğu programda yardım getirir.
• Tab: DOS'ta 5 karakter sağa gitmek, Kelime işlemde paragraf girintisi, Windows'ta iletişim kutusunda düğmeler arası geçiş.
• Caps Lock: Sürekli büyük harf yazmak, ilgili ışık yanar, tekrar basınca küçük harf moduna geçer.
• Shift: Bir harf ile basıldığında büyük harf, rakam ile basıldığında üst kısımda belirtilen karakteri yazar.
• Ctrl ve Alt: Başka tuşlarla birlikte kullanılır, Ctrl+S dosyayı kaydeder, Ctrl+Alt+Del bilgisayarı resetler.
• Alt Gr: Q klavyelerde Türkçe karakterlere yer bulmak için kullanılır, 3. bir görev verir.
• Windows tuşu: Başlat menüsünü açar, kısayol tuşu olarak kullanılır, sol alttadır.
• Sağ fare tuşu: Windows'ta sağ fare tuşu ile aynı görevi görür.
• Back Space (Geriye Silme): İmlecin solundaki karakteri siler.
• Del (Delete): İmlecin sağındaki karakteri siler.
• İns (İnsert): Açık/kapalı, yazı yazılan karakterler sağdaki karakteri iter veya üstüne yazılır.
• Home: Satırın başına gitmek.
• End: Satırın sonuna gitmek.
• Page Up: Bir sayfa yukarı çıkmak.
• Page Down: Bir sayfa aşağı inmek.
• Pause: İşlemi durdurmak, tuşa basınca devam eder.
• Print Screen: DOS'ta ekranı yazıcıya gönderir, Windows'ta ekranın resmini panoya kopyalar.
• İmleç tuşları: İmleci hareket ettirmek.
• Nümerik klavye: Num Lock ile rakam veya imleç kontrolü yapılabilir.
• Yeni tip klavyelerde Sleep, Power gibi tuşlar da bulunur.

Mouse (Fare)

• Komut girişinde kullanılır.
• Mouse'un altındaki bilye, mouse okunu hareket ettirir.
• Genellikle sol tuşu kullanılır.
• Avuç içinde tutularak bilekten hareket ettirilir.

Yazıcı (Printer)

• Bilgileri kağıda yazdırır.
• Nokta Vuruşlu (Dot Matrix): Satıra yazdıkları karakter sayısına göre ayrılırlar;
  • 80 sütunluk, 136 sütunluk.
  • İğne sayısına göre yazım kalitesi değişir ,9 iğneli, 24 iğneli.
  • Hız birimi CPS (saniyede basılan karakter sayısı).
• Lazer Yazıcılar (Laser Printer): Yazım kalitesi ve hızı mükemmeldir, fotokopi makineleri gibi çalışırlar, satır satır değil sayfa sayfa basım yapar. Hız birimi PPM (dakikada bastığı sayfa sayısı) ile ifade edilir.
• Mürekkep Püskürtmeli Yazıcılar (İnkjet Printer): Karakterleri mürekkep püskürterek yazarlar, renkli ve grafik basımı iyidir.
• Çizici (plotter): Grafik çıktıları alır, renkli kalemler kullanır, mimarlık ve mühendislik uygulamalarında kullanılır.
• Tarayıcı (scanner): Fotoğraf, grafik ve yazıları okuyup bilgisayara aktarır, OCR ile değiştirilebilir.
• Masa üstü ve el tipi tarayıcılar vardır.
• SCSI kart veya paralel çıkış ile bağlanır.

Modem

• Telefon hatlarını kullanarak iletişim kurmayı sağlar, Modulation-demodulation kelimelerinden gelir.
• Sayısal veriyi analog veriye çevirir ve tekrar sayısal veriye dönüştürür.
• İnternet ve BBS gibi bilgi ağlarına erişmeyi sağlar, faks çekebilir ve telesekreter görevi görebilir.
• Harici tip olanlar seri port ile bağlanır.
• Dahili: Bilgisayarın içine takılır, kart şeklindedir.
• Harici: Kablo ile iletişim sağlanır.

İşletim Sistemleri ve Uygulamaları

• İşletim sistemleri, bilgisayar bilimlerinin temelidir.
• Bilgisayar ve kullanıcı arasında köprü görevi görür, donanıma en yakın yazılımdır.
• Bir bilgisayar sisteminin 4 bölümü:
  • Donanım (CPU, bellek, I/O üniteleri)
  • Sistem Yazılımları (İşletim Sistemi, Aygıt Sürücüleri)
  • Derleyiciler, Uygulama Yazılımları
  • Kullanıcı Yazılımları
• CPU en temel bileşendir.
• Disk, yazıcı, disket, terminal vs. I/O üniteleridir.
• Yazılım, donanım birimlerini yönetir ve kullanıcı işlerini yapar.
• Yazılım olmadan bilgisayar bir cihazdır.
• İşletim sistemi ve diğer yazılımların yüklenmesiyle işlevler yerine gelir.
• Bilgisayar yazılımları 2 ana grupta incelenebilir:
  • Sistem Yazılımları (System Software): İşletim sistemi, derleyiciler
  • Uygulama Yazılımları (Application Software): Çek, senet, stok programları gibi belirli işe çözüm sağlayan.
• İşletim sistemi, donanım ve yazılım kaynaklarını kontrol eder, kullanıcılara uygulama çalıştırma olanağı sağlar.
• Modern bilgisayar sisteminde CPU, RAM, saatler, terminaller, diskler, ağ birimleri, yazıcı, CD, disket, teyp üniteleri gibi I/O üniteleri bulunur.
• Programcıların donanımdan etkilenmemesi için yazılımların katmanlar şeklinde oluşturulması önemlidir.
• En alttaki katman donanımdır.
• Operatör kartları kart okuyucu cihazında okutur ve okunmuş seklini teyp bandına aktarırdı. Sonra sisteme derleyici bandını yükler.
• İşletim sistemi olmasaydı birçok işlemin manuel yapılması gerekirdi. Disket takma, disketi okuma, programı çalıştırma gibi.
• Kullanıcı sadece ENTER tuşuna basar, geri kalan işlemler işletim sisteminin sorumluluğundadır.
• Derleyiciler, editörler(editors), yararlı programlar (utility);, veri tabanı , iletişim vb sistem yazılımlarıdır.
• Aynı zamanda donanım üreticisi de olan bir firma tarafından yazılıp satılır.

İşletim Sistemi Tanımı

• Bütün bilgisayarlarda çalışan programlar işletim sistemine ihtiyaç duyar.
• İşletim sistemi ana belleğe yerleştirilir.
• Donanım ve yazılım kaynaklarının uyumlu ve verimli işletilmesini sağlar.
• Kullanıcı ile bilgisayar arasında bir arayüzdür.
• Programların çalıştırılabileceği bir ortam yaratır.

İşletim Sisteminin Yapısal ve İşleyiş Açısından Özellikleri:

• Kullanıcı ve donanım arasında aracıdır.
• Koordinatördür
• Kaynak paylaştırıcısıdır
• Gardiyandır
• Saymandır
• Hizmetçidir
• İşletim sistemleri üzerinde çalışacağı donanıma uygun tasarlanmalıdır.
• Modern bilgisayar sistemleri, işlemci(CPU) ve belleği paylaşmak için ortak bir yola bağlı olan birimlerden oluşur.
• Bilgisayar açıldığında bir başlatma programına gereksinim vardır. Bu program, sistemin bütün birimlerini başlama pozisyonuna getirir.
• Bu başlatma programı işletim sistemini( çekirdeğini) çekirdeğinde Yer alır belleğe yerleştirmelidir.
• En basit anlamıyla Kesinti (interrupt), işletim sisteminin o sırada yapmakta olduğu işi bırakıp, kesintiyi yaratan işe anahtarlanmasıdır.

İşletim Sistemlerinde Temel Kavramlar

a)Proses (Process) İşletim sisteminde anahtar kavramdır. Çalıştırılmakta olan bir programdır. 'kaynak program' durgun bir komutlar dizisi şeklindedir. proses bu komutlar dizisinin işletilmesi sırasındaki durumuna verilen isimdir. Çok işlemcili sistemlerde CPU, bellek ve diğer sistem kaynaklarının işlemler (prosesler) arasında paylaştırılmasını gerektirir.

b)Dosyalar(Files) İşletim Sisteminin temel bir fonksiyonu, disklerin, çevre üniteleri vs. ile ilgili özelliklerini tutmaktır. Dosya yaratmak, okumak veya yazmak için sistem çağrılarına ihtiyaç vardır. Dosya okunmadan önce mutlaka açılmalıdır. Dosyalar ile ilgili bilgiler " Dizinler (Directory)” şeklinde bir yapıdır.

Prosesler ve dosyalar hiyerarşik (iç içe dallanmış) bir yapıdadır. Proseslerin hiyerarşik yapıdaki yaşamları birkaç dakika sürer. dosyaların hiyerarşik durumdaki yapıları yıllarca sürebilir.

c)İş(Job) Kullanıcıların, bilgisayar sisteminde bağımsız bir bütün olarak ve belli bir sıra dahilinde işlenmesini istedikleri hizmetler kümesine “İş (Job)” denilebilir. Bilgisayarın sistemlerine gönderilen işler, bir veya birden fazla programın ayrı ayrı işletileceği alt adımlardan oluşabilir. İşler genellikle adımların art arda uygulanacağı biçimde düzenlenir. Her adım, bir öncekinin sonuçlanması üzerine işletime girer.

d) İstemci/Sunucu (Client/Server) Modern İşletim Sistemlerin de genel eğilim, çekirdek en düşük düzeye indirip kullanıcıları etkileyen utilityleri zenginleştirmektir. Dosyadan bilgi okumak için istemci proses'i dosya sunucusuna istem gönderir. File server işi yapar ve sonucu işlemciye gönderir.