Bilgisayar Donanımı ve Merkezi İşlem Birimi (CPU)

İşte sağlanan metinden oluşturulan ayrıntılı çalışma notları:

Bilgisayar Donanımı

• Bilgisayar, önceden yüklenmiş programı izleyerek bilgileri saklayan, geri getiren, aritmetik ve mantıksal işlemler yapan hızlı bir elektronik cihazdır.
• Donanım, bilgisayarın elektronik kısmıdır; yazılım ise program kısmıdır.
• Bilgisayarın gelişiminde 4 temel unsur değişmeden kalmıştır:
  • Bilginin girişi (klavye, fare gibi giriş birimleri ile)
  • Bilginin saklanması (hard disk, disket gibi hafıza birimleri ile)
  • Bilginin işlenmesi (merkezi işlem birimi veya CPU ile)
  • Bilginin çıkışı (monitör, yazıcı gibi çıkış birimleri ile)
• Donanım, bilgisayarı oluşturan fiziksel parçalardır ve merkezi işlem birimi ile çevre birimlerinden oluşur.
• Çevre birimleri, giriş birimleri (input devices) ve çıkış birimleri (output devices) olarak ikiye ayrılır.

Merkezi İşlem Birimi (CPU)

• CPU, bilgisayarın en önemli parçasıdır; mikro işlemci olarak da bilinir.
• CPU komutları işler, hesaplamalar yapar ve bilgisayarın içindeki bilgi akışını yönetir.
• Bilgisayarın bir toplama işlemini yapabilmesi için devreleri açıp kapatması gerekir.
• Bu işlemler çok kısa sürede ve eş zamanlı yapılır.
• CPU'ya bağlı olan ve bu eş zamanlı işlemi gerçekleştiren bir saat (kuvars kristali) bulunur.
• Saatin her vuruşunda bilgisayar elektriksel işlemler yapar.
• Saatin ürettiği darbeler MegaHertz (MHz) ile ölçülür.
• MHz değeri arttıkça bilgisayarın hızı artar.
• Bilgisayarın hızı işlemcinin hızına ve birim zamanda işlediği sözcük boyuna bağlıdır.
• İşlemcinin hızı saniyede yapılan işlem sayısı ile ölçülür.
• Sözcük boyu, bilgisayarın birim zamanda işleyebildiği bit sayısıdır ve bu değer 8, 16 veya 32 olabilir.
• Mikro işlemciler belirli numaralarla ifade edilirler.

Mikro İşlemci Türleri

• 8080 işlemcisi 4.77 MHz hızında çalışır, 1 MB belleği kontrol eder ve 8 bit sözcük boyunu destekler.
• 80286 işlemcisi 6-20 MHz hızlarında çalışabilir, 16 bite kadar belleği kontrol edebilir ve çoklu işlem yeteneğine sahiptir.
• 80366 işlemcisi 33 MHz'e kadar çıkabilir ve 4 GB'a kadar ana belleği kontrol edebilir.
• 80386DX 32 bit, 80386SX ise 16 bit sözcük boyunu kullanabilir.
• 80486, 80386'ya matematik işlemci eklenmiş versiyonudur, ön bellek denetleyicisine sahip olup 486SX veya 486DX olarak adlandırılır.
• 80586, Pentium olarak bilinir, Latince'de 5 anlamına gelir ve 60-400 MHz arasında işlem hızı sunar.

Ana Bellek (RAM)

• RAM (Random Access Memory), giriş cihazından veya depolama biriminden okunan veri ve programları, sonuçları ve çıktıları geçici olarak saklar.
• Rastgele erişim, bellekteki herhangi bir adrese doğrudan erişebilme anlamına gelir.
• RAM'deki veriler geçicidir, 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 deyimlerini ve verilerini saklamak
  • İşletim sistemi bileşenlerini tutmak
  • Programlar tarafından üretilen sonuçları saklamak
  • Sabit disklere veya harici cihazlara gönderilecek çıktıları saklamak
• Bellekteki her bölgenin bir adresi vardır, bu adresler sayesinde verilere tekrar ulaşılabilir.
• RAM'in büyüklüğü, aynı anda çalışabilecek program sayısını ve programların hızını etkiler.
• Bir program, bellek kapasitesinden büyükse çalıştırılamaz.
• 640 KB RAM'e sahip bir bilgisayara yaklaşık 3 defter dolusu yazı girilebilir.
• 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'den yukarısı

Ön Bellek (Cache Memory)

• Ön bellek, ana bellekten daha hızlıdır ve merkezi işlem birimi ile ana bellek arasında yer alır.
• CPU'nun ana bellekten veri alırken harcadığı zamanı azaltarak bilgisayarı hızlandırır.
• CPU, veri alması gerektiğinde önce dâhili ön belleğe, sonra harici ön belleğe, en son ana belleğe bakar.
• Bu süreç, ön belleğe göre daha yavaştır.

BİOS(Temel Giriş Çıkış Sistemi)

• BIOS, bilgisayarın açılışında parçaları kontrol eden ve kullanıma hazır hale getiren bir programdır.
• ROM üzerindedir ve bilgiler bilgisayar kapatıldığında silinmez.
• Yeni ana kartlarda Flash ROM üzerine kayıtlıdır ve içeriği değiştirilebilir.
• BIOS'un ilk görevi, açılışta bellek gibi parçaları kontrol etmek ve bir sorun varsa kullanıcıyı uyarmaktır.
• Açılış sırasında özel bir tuşa basılarak BIOS setup ekranına girilebilir ve sabit disk sürücü tipi gibi ayarlar değiştirilebilir.

Anakart (Motherboard)

• Anakart, bilgisayarın en önemli parçalarından biridir.
• Bellek, genişleme yuvaları, kartlar ve diğer elektronik parçalar üzerine yerleştirilir.
• Veri yolu, bilgisayarın içindeki birimler arasında bilgi taşır.
• Elektriksel bileşenler ana karta bağlıdır.

Genişletme Yuvaları ve Kartları

• Genişletme yuvaları, ses, ekran, modem, ağ kartları gibi genişletme kartlarının takıldığı soketlerdir.
• Genişletme kartları bilgisayara yeni yetenekler kazandırır.
• Bilgisayarın veri yolunun tipini belirler.

Bilgisayar Kasası

• Bilgisayar kasası, parçaları bir arada tutan metal veya plastik bir kutudur.
• Önceleri yatık kasalar kullanılırken, günümüzde dik tip kasalar yaygındır.
• IBM, HP ve Compaq gibi firmalar genellikle yatık kasaları tercih ederler.
• Sunucu bilgisayarlarda genişleme olanakları fazla olan kasalar kullanılır.
• Güç kaynağı, kasanın en önemli bileşenidir ve elektrik enerjisini bilgisayarın kullanabileceği hale dönüştürür.
• Soğutucu fan, parçaların aşırı ısınmasını engeller.
• Güç kaynağının kapasitesi ortalama 200-250 watt'tır.

Bilgisayar Kasasındaki Portlar

• Seri portlar 9 veya 25 iğneye sahip olabilir.
• Seri portlara fare, modem, tarayıcı ve bazen yazıcı bağlanır. Bilgisayar bu portları COM etiketleriyle görür.
• Paralel portlarda 25 delik bulunur ve yazıcı ve teyp birimleri takılır. Bilgisayar bu portları LPT etiketiyle tanımlar.
• Monitör portu monitörü bağlamak içindir ve görüntü kartının üzerinde yer alır.
• Klavye ve fare portları da bilgisayara bağlanır.
• USB portu, fareden klavyeye kadar tüm cihazları zincirleme bağlar ve 127 adede kadar cihaz eklenebilir.
• Oyun portu, joystickleri bağlar ve genellikle ses kartının üzerindedir.

Ekran Kartı

• Ekran kartları, ekrana ait işlemleri gerçekleştirir ve mikro işlemci ile iletişim kurar.

Grafik Kartı Türleri

• Grafik kartı oyun, çizim ve mimari tasarım amacıyla kullanılır.

  • MDA (Tek renk, 720x320 piksel)
  • CGA (4 renk, 400x200 piksel)
  • EGA (16 renk, 600x400 piksel)
  • VGA (256 renk, 800x600 piksel)
  • SVGA (256 renk, 1024x768 piksel)

• Ekranın grafik özelliği, her biri ayrı duyarlı olan piksellerden oluşur.

• Piksel sayısı arttıkça görüntü netleşir.

Ses Kartı

• Bilgisayardan daha kaliteli ses alınmasını sağlar.

Sabit Disk ve Disketler

• Bilgiler bilgisayarın belleğinde işlenir, ancak kalıcı olarak saklanması için manyetik ortama aktarılması gerekir.
• Sabit diskler (hard diskler) bilgisayarda sabitken disketler taşınabilir.
• Disketlerin kapasitesi ve hızı düşüktür, sabit disklere göre daha dayanıksızdır.
• Sabit diskler, bilgi depolamak için kullanılan temel birimdir ve veriler dönen diskte manyetik olarak saklanır
• İlk sabit disk C sürücüsü olarak adlandırılır, sonraki diskler ise D, E, F gibi harflerle ifade edilir.
• Disk kapasitesi MB veya GB ile ölçülür.
• Günümüzde sabit diskler 200-1000 GB kapasiteye sahip olabilir.

Disket

• Disket (floppy disk), manyetik ortamda veri saklayan taşınabilir bir araçtır.
• Disket veya hard disk ilk kullanımdan önce formatlanmalıdır.
• Disketler boyutlarına göre 3.5” ve 5.25” olarak ikiye ayrılır.
• 3.5” disketler için yaygın veri saklama standartları:
  • Çift yoğunluklu (Double Density-DD): 720 KB
  • Yüksek yoğunluklu (High Density-HD): 1.44 MB
• Disket sürücüler A (ve varsa ikinci sürücü B) olarak adlandırılırdı, fakat günümüzde kullanılmamaktadır.

DVD

• DVD (Digital Versatile Disc veya Digital Video Disc), ilk olarak video uygulamaları için ortaya çıkmıştır.
• Zamanla veri saklama amacı da ön plana çıkmış ve “Çok-yönlü Sayısal Disk" anlamında kullanılmaya başlanmıştır.
• DVD-ROM'lar CD-ROM'ların gelişmiş versiyonu iken, DVD Video'lar TV'ye takılan DVD oynatıcılarda izlenir.
• Bilgisayar ortamındaki DVD sürücüleri her iki formatı da okuyabilir, yazabilir.
• DVD Video'larda Mpeg-2 ve PCM veri sıkıştırması kullanılır.
• Minimum 4.7 GB kapasiteye sahiptirler ve bu 17 GB'a kadar çıkarılabilir.
• DVD video, video programlarını tutar ve DVD oynatıcı ile çalışır, DVD ROM ise bilgisayar verisini tutar ve DVD ROM sürücü tarafından okunur.
• DVD ROM'un kaydedilebilir çeşitleri: DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW.

DVD Çeşitleri

• DVD-R: Tekrar yazılamaz.
• DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW: Binlerce kez kayıt yapılabilir.
• DVD-R, organik boya polimer teknolojisini (CD-R gibi) kullanır ve DVD sürücüleriyle ve oynatıcılarla uyumludur.
• DVD-RW silinebilir formattır, adres bilgisiyle birlikte yiv açarak kayıt yapar.
• DVD-RAM, faz değişim teknolojisini kullanır ve güncel sürücülerle uyumlu değildir.
• DVD+RW, DVD-ROM'larla ve diğer formatlarla uyumludur, ancak DVD-RAM'lerle uyumlu değildir.

Monitör(Ekran)

• Monitör, bilgisayarın mikroişlemcisinden gelen sinyalleri görüntüye dönüştürür ve bir çıkış birimidir.
• Çözünürlük, ekrandaki yatay ve dikey nokta sayısı ile ölçülür.
• Yüksek çözünürlükte daha fazla bilgi sığar, ancak görüntüler küçülür. Multisync monitörler farklı çözünürlüklerde çalışabilir.
• Monitör büyüklüğü köşegen uzunluğuyla ölçülür ve standart monitörler 14" veya 15" büyüklüğündedir.
• Nokta aralığı (dot pitch), görüntü netliğini etkiler ve ne kadar küçükse görüntü o kadar net olur.
• Ekran tazeleme frekansı en az 60 Hz olmalıdır.
• "Non-interlaced" monitörler gözü daha az yorar.
• Monitör ve görüntü kartı birlikte çalışarak görüntülerin sergilenmesini sağlar.
• Görüntü kartı ana karta bağlanan bir genişleme kartıdır.
• Monitörde görüntülenebilen renk sayısı görüntü kartındaki bellek miktarıyla sınırlanır.
• Daha fazla renk, daha iyi görüntü demektir.

Klavye

• Klavye, harf, rakam, özel karakterler ve fonksiyon tuşlarının bulunduğu bir giriş birimidir.
• Bilgisayar klavye aracılığıyla yönlendirilir.
• Tuşlara basıldığında, kod belleğe aktarılır ve sonuç ekrana gelir.
• Klavyeler F veya Q tipi olabilir.
  • Q Klavye, İngiliz klavyesi olarak da bilinir ve Q harfi sol başındadır.
  • F Klavye, Türkçe klavye olarak da bilinir ve harf dizilişi daktilolardaki gibidir.
  • Q Türkçe Klavye, Q klavyede Türkçe karakterlerin sağ tarafa yerleştirilmiş halidir.
• Klavyedeki bazı tuşlar doğrudan karakter yazmaz, ancak farklı etkiler oluşturur.
• Fonksiyonları programdan programa değişebilir.

Klavye Tuşları ve Fonksiyonları

• Enter tuşu, bir komutu çalıştırmak veya kelime işlemcilerde yeni paragrafa geçmek için kullanılır.
• Esc (Escape) tuşu, bir işlemi yarıda kesmek veya vazgeçmek için kullanılır ve Windows'ta iptal düğmesini temsil eder
• Fonksiyon tuşları (F1, F2 vb.) belirli işlemleri hızlıca yapmak için kullanılır; örneğin F1 çoğu programda yardım bilgilerini açar.
• Tab tuşu DOS ortamında imleci sağa kaydırır, Windows'ta iletişim kutularında düğmeler arası geçişi sağlar.
• Caps Lock tuşu büyük harf modunu açıp kapatır.
• Shift tuşu, harfleri büyük yazmak veya tuş üzerindeki ikinci karakteri yazmak için kullanılır.
• Ctrl ve Alt tuşları başka tuşlarla birlikte kullanılarak özel işlemleri yerine getirir.
• Alt Gr tuşu, Q klavyelerde Türkçe'ye özgü karakterlere erişmek için kullanılır.
• Windows tuşu Başlat menüsünü açar ve klavyenin sol alt köşesindedir.
• Sağ fare tuşu, Windows'ta sağ fare tuşu ile aynı işlevi görür.
• Back Space tuşu imlecin solundaki karakteri siler.
• Del (Delete) tuşu imlecin sağındaki karakteri siler.
• Ins (Insert) tuşu, karakterlerin arasına yeni karakter eklemek veya var olan karakterlerin üzerine yazmak için kullanılır.
• Home tuşu satırın başına, End tuşu ise satırın sonuna gitmeyi sağlar.
• Page Up ve Page Down tuşları sayfalar arasında gezinmeyi sağlar.
• Pause tuşu işlemi durdurur ve Print Screen tuşu ekran görüntüsünü alır.
• İmleç tuşları ekrandaki imleci hareket ettirir.
• Nümerik klavye, Num Lock ışığına bağlı olarak rakam girişi veya imleç kontrolü için kullanılır.
• Yeni klavyelerde Sleep, Power gibi ek tuşlar da bulunabilir.

Fare(Mouse)

• Fare, komut girişinde kullanılır ve mouse kullanımına uygun programlarla çalışır.
• Altındaki bilye, göstergenin hareketini sağlar ve sol tuşu sıklıkla kullanılır.

Yazıcı (Printer)

• Yazıcı, bilgileri kağıda yazdırmayı sağlar ve birçok tür ve marka yazıcı bulunur.
• Yazma şekillerine göre gruplandırılabilirler.
  • Nokta Vuruşlu Yazıcılar, satıra yazdıkları karakter sayısına göre ayrılırlar.
  • CPS (Character Per Seconds) ile hızları belirtilir.
  • Lazer Yazıcılar, yüksek kalitesi ve hızıyla öne çıkar ve sayfa sayfa basım yapar.
  • PPM (Page Per Minute) ile hızları belirtilir.
  • Mürekkep Püskürtmeli Yazıcılar, renkli ve grafik baskıda daha iyidir.

Çizici (Plotter)

• Çiziciler, grafik çıktıların alınmasında kullanılır ve mimarlık ve mühendislik uygulamalarında tercih edilir.

Tarayıcı (Scanner)

• Tarayıcılar, fotoğraf, grafik ve yazıları bilgisayara aktarır. Kelime işlem programları ile değiştirilebilirler.
• Masa üstü ve el tipi tarayıcılar bulunur.
• Bilgisayara SCSI kartı veya paralel çıkış ile bağlanırlar.
• Paralel çıkıştan bağlanan tarayıcılar daha ekonomiktir.

Modem

• Bilgisayarın telefon hatlarını kullanarak iletişim kurmasını sağlar.
• Sayısal veriyi analog veriye dönüştürerek iletişim sağlar.
• İnternet ve BBS gibi ağlara erişim sağlar, faks çekebilir ve telesekreter görevi görebilir.
• Harici modemler seri port ile bağlanır.
• Dâhili modemler bilgisayarın içine takılır ve kart şeklindedir.
• Harici modemler dışarıdan eklenir ve kablo aracılığıyla iletişim sağlar.

İşletim Sistemleri ve Uygulamaları

• İşletim sistemleri, bilgisayar bilimlerinin temel konularındandır ve bilgisayar sistemlerinin gelişimiyle paralel gelişmiştir.
• Kullanıcı ile bilgisayar arasında köprü görevi görür ve donanıma en yakın yazılım birimidir.
• Bir bilgisayar sisteminin 4 temel bileşeni vardır:
  • Donanım (işlemci, bellek, giriş/çıkış birimleri gibi)
  • Sistem Yazılımları (işletim sistemi, aygıt sürücüler)
  • Derleyiciler, Uygulama Yazılımları = Kullanıcı Yazılımları
  • Yazılım (software), hem donanım birimlerini yönetir hem de kullanıcıların işlerini yapmalarını sağlar.
• Bilgisayar sistemleri uygun bir işletim sistemi ve diğer yazılımların yüklenmesi ve çalıştırılması sonra işlevlerini yerine getirebilir.
• Bilgisayar yazılımları genel olarak 2 ana gruptadır:
  • Sistem Yazılımları (işletim sistemi, derleyiciler)
  • Uygulama Yazılımları (kullanıcıların işlerine çözüm sağlayan programlar)
• İşletim sistemi, en temel sistem programıdır ve donanım ve yazılım kaynaklarını kontrol eder.

Modern Bilgisayar Sistemleri

• Bir veya birden fazla işlemci, gerçek bellek, saatler, terminaller, diskler, ağ birimleri, yazıcı üniteleri, CD sürücüsü, disket ve teyp üniteleri gibi I/O ünitelerinden oluşmaktadır.
• Bu karmaşıklığı programcılara yansıtmamak gerekir.
• Bu nedenle işletim sisteminin görevleri şunlardır: donanımın karmaşıklığını kullanıcıya yansıtmamak ve daha elverişli bir ortam hazırlayıp, kullanıcının kolayca işini yapmasını sağla
• İşletim sistemi olmayan bir bilgisayarda "ZIPZIP" isimli oyunu çalıştırmak çok zordur ve bu sistemi hayal etmek gerekir.
• Oysa, işletim sistemi olan bilgisayarlarda çalıştırmak istenilen uygulamanın adını yazıp Enter tuşuna basmak veya simgesine (icon) tıklamaktır

İşletim Sistemi Tanımı

• Donanım üreticisi, kullanıcılara, verimliliği kolay bir şekilde kullandıracak bir yazılım sunmak zorundadır
• Bu nedenle bir İS (işletim sistemi) yazılması ve pazarlanması gerekir.
• İS aynı zamanda kullanıcılarına kendi çözümlerini de geliştirebildikleri olanakları sağlamak zorundadır.
• İşte tüm bu gereksinimleri, İS tanımı içinde toplayabiliriz.

İşletim Sistemlerinin İşlevleri

• Kullanıcı ile donanım arasında bir aracıdır.
• Karmaşık işlemlerin önceden belirlenmiş bir sırada yapılmasını sağlayan bir koordinatördür.
• Merkezi işlem birimi, ana bellek ve giriş-çıkış birimleri gibi bilgisayar kaynaklarının, kullanıcılar arasında paylaşımını sağlayan bir kaynak paylaştırıcısıdır.
• Bütün kaynakları koruyan bir gardiyandır.
• Kaynak kullanımını takip eden bir saymandır.
• Bilgileri düzenli tutan ve kullanımı kolaylaştıran bir hizmetçidir.
• Modern bilgisayar sistemi, işlemci (CPU) ve belleği paylaşmak için birçok üniteden oluşur.
• Bilgisayar açıldığında başlatma programına (boot) ihtiyaç duyar ve bu program sistemin birimlerini hazırlar.
• Başlatma programı, İşletim Sisteminin çekirdeğinde (Kernel) yer almalı ve onu belleğe yerleştirmelidir.
• Sonra işletim sistemi ilk işi (proses) işletmeli ve bazı işlevlerin tamamlanmasını beklemeye başlamalıdır.
• En basit anlamıyla kesinti (interrupt), İşletim sisteminin o sırada yapmakta olduğu işi bırakıp, kesintiyi yaratan işe (proses) anahtarlanmasıdır.
• İS olmadan hangi işlerin yapılamayacağını görmek gerekir ve bir İS’nin neler sağlayabileceği bu şekilde daha çok anlaşılabilir.

İşletim Sistemleri - Temel Kavramlar

• Proses, çalıştırılmakta olan program olarak tanımlanabilir
• Dosya(File), işletim sisteminde ki temel yapı taşlarından birisidir Ör: resim ,video.txt dokümanı vb.
• İş (Job), programcıların ,program kümelerine iş denir. İş bilgisayar sistemine bir bütün olarak gönderilir.

İşletim Sistemi Modelleri

• İstemci/Sunucu (Client/Server) - İş bölümünü tanımlar ve sunucu, istemcilere dağıtır
• Terminal, son uca karşılık gelir ve bu sistemler iki türlüdür:
  • Kendi işletim sistemini kullanarak sunucuya bağlananlar
  • Sadece monitör ve klavyeden oluşan sistmeledir.
• Boot (Yeniden başlatma), İşletim sisteminin yaptığı işleri sonladırma işlemidir.
• Uyandırma çağrısı, sistemin kendini test etmesi işlemidir, ROM'da saklanır
• Boot loader, ön yükleyici bellek içine işletim sistemini yükleyerek onun başlamasına izin verir.

İşletim Sistemlerinin Tarihçesi

• Charles Babbage ilk sayısal bilgisayarı İngiliz olarak tasarlamıştır, ancak geliştirilememiştir.
• Birinci nesil işlem sistemleri ,İkinci dünya savaşı sırasında yapılmıştır
• O dönemde tasarım,programlama ve bakım hepsi aynı gruptaydı kontrol paneli kullanılırdı işletimi yoktu
• İkinci nesile gelindiğinde Transistörler geliştirildi ve satılmaya başlandı
• Üçüncü nesile gelindiğimdede 360 mainframes mimarisi geldi
• Dördüncü nesile gelindiğinde ise LSI devrimleri kişisel bilgisayarlar hayatımıza girdi, MS Dos vb işletim sitemleri çıktı