Bilgisayar Donanımı ve Merkezi İşlem Birimi (CPU)

Bilgisayar Donanımı

• Bilgisayar, önceden yüklenmiş programlar sayesinde bilgileri saklayan, gerektiğinde geri getiren, aritmetik ve mantıksal işlemler yapan hızlı bir elektronik cihazdır.
• Donanım bilgisayarın elektronik kısmını, yazılım ise program kısmını ifade eder.
• Bilgisayarın gelişiminde değişmeyen dört unsur:
  • Bilgi girişi
  • Bilginin saklanması
  • Bilginin işlenmesi
  • Bilgi çıkışı
• Donanım, bilgisayarı oluşturan fiziksel parçaların tümüne verilen isimdir.
• Donanım, merkezi işlem birimi (CPU) ve ona bağlı çevre birimlerinden oluşur.
• Çevre birimleri giriş (input) ve çıkış (output) birimleri olarak ikiye ayrılır.

Merkezi İşlem Birimi (CPU)

• CPU, bilgisayarın en önemli parçasıdır ve mikro işlemci olarak da bilinir.
• CPU'nun işlevleri arasında komutları işlemek, hesaplamalar yapmak, bilgisayarın bilgi akışını yönetmek yer alır.
• CPU, kullanıcı komutlarını yorumlar, uygun programları çalıştırır.
• Bilgisayarın toplama yapması için devreleri açıp kapaması gerekir; bu işlemler eş zamanlı olarak yapılır ve CPU'ya bağlı bir saat (kuartz kristal) tarafından kontrol edilir.
• Saatin vuruşları Mega Hertz (Mhz) ile ölçülür; Mhz değeri arttıkça bilgisayar hızı da artar.
• Bilgisayar hızı, mikro işlemcinin hızı ve birim zamanda işlediği sözcük boyuna bağlıdır.
• Mikro işlemci hızı, saniyede yapılan işlem sayısı ile ölçülür.
• Sözcük boyu, bilgisayarın birim zamanda işleyebildiği bit sayısıdır ve 8, 16, 32 olabilir.

Mikro İşlemci Türleri

• 8080, 4.77 Mhz işlem hızına, 1 Mb belleğe sahiptir ve 8 bit sözcük boyunu kullanır.
• 80286, 6-20 Mhz işlem hızına, 16 bit belleğe sahiptir ve çoklu işlem yapabilir.
• 80366, 33 Mhz işlem hızına, 4 GB belleğe sahiptir; DX modeli 32 bit, SX modeli 16 bit sözcük boyunu destekler.
• 80486, 80386'ya matematik işlemci eklenmiş versiyonudur ve ön bellek denetleyicisine sahiptir (486 SX/DX).
• 80586, Pentium olarak adlandırılır ve 60-400 Mhz işlem hızına sahiptir (Pentium, Latince'de 5 demektir).

Ana Bellek (RAM)

• RAM, giriş cihazlarından veya depolama birimlerinden okunan verileri, sonuçları ve çıktıları tutar.
• "Rastgele erişim" ifadesi, bellekteki herhangi bir adrese doğrudan erişilebilmeyi ifade eder.
• Veriler geçici olarak tutulur ve bilgisayar kapatıldığında silinir.
• Çok kullanıcılı sistemlerde, bir kullanıcının işi bittiğinde aynı bellek alanı diğer kullanıcılar için kullanılır.
• RAM, diğer saklama araçlarına göre daha pahalıdır.
• RAM'in temel görevleri:
  • Çalışan programların verilerini tutma
  • İşletim sistemi bileşenlerini tutma
  • Program sonuçlarını saklama
  • Çıkış bilgilerini saklama
• Bellekteki her bölgenin, verilere ulaşmak için bir adresi vardır.
• RAM büyüklüğü, aynı anda çalışabilecek program sayısını ve hızını etkiler.
• Bellek kapasitesinden büyük programlar çalıştırılamaz.
• 640 KB'lik RAM, yaklaşık 3 defter dolusu yazı saklayabilir.
• Bellek bölümleri kapasitelerine göre şöyle ifade edilir:
  • Ana Bellek (Base Memory): 0 - 640 KB
  • Uzatılmış Bellek (Extended Memory): 641 - 1024 KB
  • Genişletilmiş Bellek (Expanded Memory): 1025 KB'tan yukarısı

Ön Bellek (Cache Memory)

• Ön bellek, ana bellek ile merkezi işlem birimi arasında yer alır ve daha hızlıdır.
• Sık kullanılan talimat ve bilgileri geçici olarak saklar,"yaz-boz tahtası" gibi işlev görür.
• CPU'nun ana bellekten veri alma süresini kısaltarak bilgisayarı hızlandırır.
• CPU önce dâhili ön belleğe, sonra harici ön belleğe, en son ana belleğe bakar.

BIOS (Basic Input/Output System)

• BIOS, bilgisayarın açılışında parçaları kontrol eden programı içerir.
• ROM türünde bir bellekte saklanır ve bilgiler bilgisayar kapatıldığında silinmez.
• Yeni ana kartlarda Flash ROM'a kaydedilir ve hatalar giderilebilir.
• BIOS'un ilk görevi, açılışta parçaları kontrol etmek ve sorun varsa kullanıcıyı uyarmaktır.
• Açılışta özel bir tuşa basarak BIOS setup ekranına girilebilir ve ayarlar değiştirilebilir.

Ana Kart (Motherboard)

• Ana kart, bilgisayarın en önemli parçasıdır.
• Bellek, genişleme yuvaları, kartlar ve elektronik parçalar bu kart üzerine yerleştirilir.
• Veri yolu, birimler arasında bilgi taşıyan sistemdir.
• Bilgisayardaki tüm elektriksel bileşenler ana karta bağlıdır.
• Genişletme yuvaları, kartların takıldığı soketlerdir ve yeni özellikler kazandırır.

Bilgisayar Kasası

• Bilgisayar parçalarını bir arada tutan metal veya plastik kutudur.
• Eskiden yatık (desktop/slim), şimdi dik (mini tower) kasalar kullanılır.
• IBM, HP, Compag desktop kasaları tercih eder.
• Sunucu bilgisayarlarda genişleme olanağı fazla olan kasalar kullanılır.
• Güç kaynağı, şehir elektriğini bilgisayarın kullanabileceği enerjiye dönüştürür ve soğutucu fan içerir.
• Mikroişlemcilerde de soğutucu fan bulunur. Kişisel bilgisayarlarda güç kaynağı 200-250 watt'tır.

Bilgisayar Kasasının Arkasındaki Portlar

• Seri Port (Erkek Konnektör): 9 veya 25 pinli olup fare, modem, tarayıcı ve bazen yazıcı bağlanır (COM1, COM2...).
• Paralel Port (Dişi Konnektör): 25 delikli olup yazıcı ve teyp takılır (LPT etiketi).
• Monitör (Ekran) Portu: Monitör bağlamak içindir.
• Klavye Portu: Klavye ve fareyi bağlar.
• USB (Üniversal Seri Veri Yolu) Portu: Fareden klavyeye 127 adede kadar cihaz zincirleme bağlanabilir.
• Oyun Portu: Joystick bağlamak içindir (genellikle ses kartında bulunur).

Ekran Kartı

• Ekrana ait işlemleri gerçekleştirir ve mikro işlemci ile bağlantı kurar.

Grafik Kartı

• Grafik kartı özellikle oyun, çizim ve mimari projeler için kullanılır.
• Bazı grafik kartı isimleri:
  • MDA (Monochrome Display Adaptor): Tek renk, 720x320 pixel
  • CGA (Color Graphic Adaptor): 4 renk, 400x200 pixel
  • EGA (Enhanced Graphic Array): 16 renk, 600x400 pixel
  • VGA (Video Graphic Adaptor): 256 renk, 800x600 pixel
  • SVGA (Super Video Graphic Adaptor): 256 Renk, 1024x768 pixel
• Ekranda satır ve sütun yerine pikseller bulunur; piksel sayısı arttıkça görüntü kalitesi artar.

Ses Kartı

• Bilgisayardan daha kaliteli ses alınmasını sağlar.

Sabit Disk (Hard Disk) ve Disketler

• Bilgisayar belleğinde işlenen bilgiler, elektrik kesintisinde silinir; manyetik ortama aktarılması gerekir.
• En çok kullanılan manyetik ortamlar: Hard disk ve disket.
• Disketler çıkarılabilir, hard diskler sabittir.
• Disketlerin kapasitesi, okuma-yazma hızı düşüktür ayrıca daha dayanıksızlar.
• Sabit disk (hard disk), temel bilgi depolama birimidir ve veriler dönen disklerde manyetik olarak saklanır.
• Birden fazla sabit disk veya bölüm bulunabilir.
• İlk sabit disk C sürücüsüdür; diğerleri sırasıyla D, E, F şeklinde adlandırılır.
• Genellikle D harfi CD-ROM için kullanılır.
• Sabit diskin kapasitesi MB (Mega Byte) veya GB (Giga Byte) ile ölçülür ve günümüzde 200-1000 GB arasındadır.
• 1 GB = 1024 MB'tır (bazı üreticiler 1 GB'ı 1000 MB olarak tanımlar).
• Disket (floppy disk), manyetik ortamda veri saklayan taşınabilir bir araçtır.
  • Disket veya hard disk kullanmadan önce biçimlendirilmelidir (formatlama).
  • Biçimlendirme, disketi iz ve sektörlere ayırarak kullanıma hazırlar.
  • Boyutlarına göre ikiye ayrılırlar: 3.5” ve 5.25”.
  • Günümüzde 3.5” disketlerin kapasite standartları:
    • Çift yoğunluklu (Double Density-DD): 720 KB
    • Yüksek yoğunluklu (High Density-HD): 1.44 MB
  • Bilgisayarlarda disket sürücü A (ikinci sürücü varsa B) olarak adlandırılır ve artık çoğu bilgisayarda disket sürücü bulunmamaktadır.

DVD (Digital Versatile Disc ya da Digital Video Disc)

• DVD başlangıçta "Digital Video Disk" anlamına geliyordu, ancak veri saklama önem kazanınca "Digital Versatile Disk (Çok-yönlü Sayısal Disk)" anlamında kullanılmaya başlanmıştır.
• Görüntü, ses ve bilgiyi aynı ortamda saklamaya yarar.
  • DVD-ROM'lar, CD-ROM'ların gelişmiş bir türüdür.
  • DVD Video'lar ise TV'ye takılan DVD oynatıcılarda izlenir, ses ve görüntü içerir.
  • Bilgisayar DVD sürücüleri her iki formatı da okuyabilir/yazabilir.
• DVD Videolarda Mpeg-2 ve PCM sıkıştırması kullanılır.
  • MPEG-2 dekoderi olmayan bilgisayarda yazılım ile izlenebilir.
• Yazılımların artan kapasite ihtiyacı DVD-ROM'ları ortaya çıkarmıştır.
  • DVD-ROM'lar minimum 4.7 GB kapasiteye sahiptir ve 17 GB'a kadar çıkarılabilir.
  • 481 dakikalık hareketli görüntü tek medyaya kaydedilebilir.
  • Hızları CD-ROM'lara göre daha yüksektir.
• DVD video ve DVD ROM arasındaki fark:
  • DVD Video, video programlarını tutar ve TV'de çalışır.
  • DVD ROM ise bilgisayar verisi tutar ve DVD ROM sürücüsü ile okunur (Audio CD - CD ROM farkı gibi).
• DVD ROM'un kaydedilebilir türleri: DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW
  • DVD-R: Bir kez kayıt yapılabilir.
  • DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW: Binlerce kez kayıt yapılabilir.
  • DVD-R (organik boya, CD-R gibi): Tüm DVD sürücüleri ve oynatıcıları ile uyumludur. İlk versiyon 3,95 milyar byte iken sonra 4.7 milyar bytea ulaşmıştır.
  • DVD-RW (silinebilir biçim): Adres bilgisiyle birlikte yiv açarak kayıt yapar, ilk kapasitesi 4,7 milyar byte idi. Yüksek kapasitesi ve uyumluluğu avantajdır.
  • DVD-RAM: İlk kapasite 2.58 milyar byte'tır. Faz değişim teknolojisini kullanır ve güncel sürücülerle uyumlu değildir. Tek taraf DVD-RAM'ler kartuşlu ve kartuş içinde yazılabilirken, çift taraflı olanlar sadece mühürlü kartuş halinde elde edilebilir (Kartuş boyutları 124,6mm x 135,5mm x 8mm).
  • DVD+RW: DVD-ROM'larla, CD'lerle, DVD-R ve DVDRW'lerle uyumludur ancak DVD RAM'lerle uyumlu değildir. Genellikle DVD video playerlar ve DVD-ROM sürücülerle okunamaz.

Monitör (Ekran)

• Monitör, bilgisayarın sinyallerini görüntüye dönüştüren bir çıkış birimidir.
• Ekran çözünürlüğü, görüntülerin netliğini belirler ve yatay/dikey nokta sayısıyla ölçülür.
• Çözünürlük arttıkça ekrana daha çok bilgi sığar, ancak görüntüler küçülür.
• Multisync monitörler değişik çözünürlüklerde çalışabilir
• Monitör büyüklüğü köşegen uzunluğuyla ölçülür (14” veya 15” standarttır, yüksek çözünürlük için 17” veya daha büyük seçilmelidir).
• Nokta aralığı (görüntü netliği) ekran yüzeyindeki noktalar arasıdndaki mesafeye bağlıdır.
• Nokta aralığı ne kadar küçükse, görüntü o kadar nettir. Eski monitörlerde 0.39 mm iken, şimdi genellikle 0.28 veya daha küçüktür.
• Ekran tazeleme (ekrandaki görüntü saniyede en az 60 kez tazelenmelidir).
  • Tazeleme hızı arttıkça görüntü daha sabit olur.
  • Non-interlaced (titreşimsiz) monitörler tek seferde tarama yaptığı için gözü daha az yorar.
• Monitör ve görüntü kartı birlikte görüntülerin sergilenmesini sağlar.
  • Görüntü kartındaki bellek, monitörde görüntülenebilen renk sayısını belirler.
  • Renk sayısı görüntü kalitesini etkiler.

Klavye (Keyboard)

• Klavye, harf, rakam, özel karakter ve fonksiyon tuşları içeren bir giriş birimidir.
• Genellikle temel yönlendirme ve kumanda klavye aracılığıyla yapılır.
  • Tuşlara basıldığında kod, bilgisayarın CPU'su tarafından işlenmek üzere belleğe aktarılır ve ekranda yankısı veya sonucu görüntülenir.
• Klavyeler, harf dizilişine göre F veya Q tipi olurlar.
  • Q Klavye: İngiliz klavyesi (en sol başta Q harfi bulunur).
  • F Klavye: Türkçe klavye (daktilo dizilişi).
  • Q Türkçe Klavye: Q klavyede Türkçe karakterler sağ tarafa yerleştirilmiştir.
• Bazı tuşlar ekrana karakter yazmak yerine başka etkiler oluşturur.
  • Örneğin, F1 tuşu çeşitli programlarda yardım bilgisini getirir
• Enter Tuşu: Bilgisayara bir işi yapmasını söyler, kelime işlemcilerde yeni satır açar
• Esc (Escape) Tuşu: Yapılan işi yarıda keser, Windows'ta iptal düğmesini temsil eder.
• Fonksiyon Tuşları: Belirli işlemleri çabucak yapmak için kullanılır, F1 tuşu çoğu programda yardım bilgilerini ekrana getirir -Tab Tuşu: DOS ortamında 5 karakter genişliğinde boşluk bırakır, kelime işlemcilerde paragraf girintisi için, Windows'ta iletişim kutusu pencerelerinde ise düğmeler arası geçişte kullanılır
• Caps Lock Tuşu: Sürekli büyük harf yazmayı sağlar, tekrar basıldığında küçük harf moduna dönülür -Shift Tuşu: Harf tuşlarıyla birlikte basıldığında harfi büyük yazar, rakam tuşları ile basıldığında ise o rakam tuşunun üst kısmında belirtilen özel karakteri yazdırır
• Ctrl ve Alt Tuşları: Başka tuşlarla aynı anda basıldığında özel işlemleri gerçekleştirir, örneğin Ctrl+S dosyayı kaydeder, Ctrl+Alt+Del bilgisayarı yeniden başlatır
• Alt Gr Tuşu: Q klavyelerde Türkçe'ye özgü karakterlere yer açmak için kullanılır (Alt Gr + ilgili tuş).
• Windows Tuşu: Başlat menüsünü açar, ayrıca kısa yol tuşu olarak kullanılır.
• Sağ Fare Tuşu: Windows'ta sağ fare tuşu ile aynı görevi görür.
• Back Space (Geriye Silme) Tuşu: İmlecin solundaki karakteri siler.
• Del (Delete) Tuşu: İmlecin sağındaki karakteri siler.
• İns (Insert) Tuşu: Yazılan karakterlerin araya yerleşmesini veya üzerine yazılmasını sağlar.
• Home Tuşu: Satırın başına gitmeyi sağlar.
• End Tuşu: Satırın sonuna gitmeyi sağlar.
• Page Up Tuşu: Bir sayfa yukarı çıkmayı sağlar.
• Page Down Tuşu: Bir sayfa aşağı inmeyi sağlar.
• Pause Tuşu: İşlemi durdurur.
• Print Screen Tuşu: Ekran görüntüsünü yazıcıya gönderir veya panoya kopyalar.
• İmleç Tuşları: İmleci hareket ettirmeyi sağlar.
• Nümerik Klavye: Rakamları girmeyi veya imleci kontrol etmeyi sağlar (Num Lock ışığı ile).
• Yeni klavyelerde: Uyku modu, açma-kapama gibi ek tuşlar bulunabilir.

Mouse (Fare)

• Mouse, klavyeden farklı olarak genellikle komut girişinde kullanılır.
• Çalışan program, mouse kullanımına uygun yazılmış olmalıdır.
• Mouse altındaki bilye, mouse imlecinin hareketini sağlar.
• Genellikle sol tuşu kullanılır ve avuç içinde tutularak bilekten hareket ettirilir.

Yazıcı (Printer)

• Yazıcılar, bilgileri kağıda yazdırmaya yarayan elektronik ve mekanik cihazlardır.
• Karakterleri yazma şekillerine göre gruplandırılırlar.
  • vuruşlu (Dot Matrix): Karakter sayısı 80 veya 136 sütun olabilir, yazma kalitesi iğne sayısına göre değişir (Pim), hız birimi CPS (Saniyede basılan karakter sayısı),
  • Lazer: Yazım kalitesi ve hızı yüksektir, sayfa sayfa basım yapar, hız birimi PPM (Dakikada basılan sayfa sayısı),
  • Mürekkep Püskürtmeli (Inkjet): Karakterleri mürekkep püskürterek oluşturur ve renkli basımda daha iyidir -Çizici (plotter): Grafik çıktıların alınmasında kullanılır, mimarlık ve mühendislik uygulamalarında kullanılır

Tarayıcı (Scanner)

• Tarayıcı (scanner), fotoğraf, grafik ve düz yazıları okuyup bilgisayara aktarır.
• Düz yazılar, OCR (optik karakter tanıma) ile değiştirilebilir.
• Masa üstü ve el tipi tarayıcılar bulunmaktadır. -Seri port ile bağlananlar, yazıcının takıldığı paralel çıkışlardan bağlananlara göre daha ekonomiktir

Modem

• Bilgisayarın telefon hatlarını kullanarak iletişim kurmasını sağlar.
• Modulation-demodulation kelimelerinin kısaltılması ile oluşur.
• Dijital veriyi analog veriye çevirir/ analog veriyi tekrar digital veriye çevirir.
• İnternet ve BBS gibi ağlara erişimi sağlar.
• Faks ve telesekreter özelliği de olabilir.
• Harici tip modemler seri port ile bağlanır.
• İki kısımda incelenebilir:
  • Dahili: Bilgisayarın içine takılır.
  • Harici: Kablo ile iletişim sağlanır

İşletim Sistemleri ve Uygulamaları

• İşletim sistemleri, bilgisayar bilimlerinin temel konularından biridir ve bilgisayar sistemlerinin gelişimiyle paralel gelişmiştir.
• Kullanıcı ile bilgisayar arasında köprü görevi görür, donanıma en yakın yazılım birimidir.
• Bir bilgisayar sisteminin genel yapısı dört bileşenden oluşur:
  • Donanım (İşlemci, bellek, giriş/çıkış birimleri)
  • Sistem Yazılımları
    • İşletim Sistemi Yazılımları
    • Aygıt Sürücüler
  • Derleyiciler, Uygulama Yazılımları
  • Kullanıcı Yazılımları (Kullanıcıların geliştirdikleri yazılımlar)
• CPU temel bileşen olup, disk, yazıcı, terminal vb. donanım kısmıdır.
• Yazılım, hem donanım birimlerini yönetir hem de kullanıcı işlerini yapar.
• Yazılım olmadan sistem sadece elektronik kartlar ve kablolardan ibaret bir cihazdır.
• İşletim sistemi ve diğer yazılımların yüklenmesiyle sistem gerekli işlevleri yerine getirebilir.
• Bilgisayar yazılımları iki ana grupta incelenebilir:
  • Sistem Yazılımları (System Software): Bilgisayarın işletilmesini sağlar (işletim sistemi, derleyiciler).
  • Uygulama Yazılımları (Application Software): Kullanıcı işlerine çözüm sağlar (çek, senet, stok kontrol, bordro, kütüphane kayıtları, banka hesapları vb.)
• İşletim sistemi, tüm donanım ve yazılım kaynaklarını kontrol eder, kullanıcılara ait uygulamaları da yönetir.
• Modern bilgisayar sistemleri karmaşık bir yapıya sahiptir ve birçok bileşenden oluşur:
  • İşlemci, gerçek bellek, saatler, terminaller, diskler, bilgisayar ağı birimleri, yazıcı üniteleri, CD sürücüsü, disket ve teyp üniteleri gibi.
• Yazılımların katmanlar şeklinde oluşturulması (layered system), sistemin yönetilmesini kolaylaştırır.
• En alttaki katman donanımı, ikinci katman işletim sistemini oluşturur.
• İşletim sisteminin temel işlevi, donanımın karmaşıklığını kullanıcıya yansıtmamak ve kullanıcının işini kolaylaştırmaktır.
• İşletim sistemi olmayan bir bilgisayarda, bir programı (örneğin "ZIPZIP") çalıştırmak için çok sayıda karmaşık komut vermek gerekir.
• İşletim sistemi olan bir bilgisayarda ise program adını yazıp Enter tuşuna basmak yeterlidir.
• Bazı yazılımlar "Uygulama Yazılımları" olarak adlandırılır: Derleyiciler, editörler, virüs temizleyiciler, veritabanı yönetim sistemleri ve bilgisayar ağı yazılımları.
• İşletim Sistemi donanım ile yazılımı kontrol eder; hem donanım üreticisi, hem yazılımcı tarafından yazılıp pazarlanır.

İşletim Sistemi Tanımı

• İşletim sistemi, genel amaçlı bilgisayarlarda çalışan programlardır ve programların çalıştırılabilmesi için RAM'e yerleştirilmesi gereklidir.
• Bir işletim sisteminden beklenen hizmet, donanım ve yazılım kaynaklarının uyumlu ve verimli bir şekilde birlikte işletilmesidir.
• işletim sistemini, bir bilgisayar sisteminde kullanıcı ile iletişim kurarak, donanım ve yazılım nitelikli kaynakların kullanıcılar arasında adil bir biçimde paylaştırılmasını ve donanım ile yazılım birimlerinin etkin bir biçimde kullanılmalarını sağlayan sistem programları topluluğuna denir
• İşletim Sistemi, bilgisayar donanımı ile bilgisayar kullanıcısı arasında bir arayüz (interface) görevini gören programlar topluluğudur. Bu programlar topluluğunun genel amacı, bilgisayar