Bilgisayar Donanımı ve Yazılımı

• Bilgisayar Sistemleri: Donanım ve Yazılım

Bilgisayar Sistemleri

• Bilgisayar sistemleri, donanım ve yazılım olmak üzere iki temel unsurdan oluşur.
• Donanım, elle dokunulabilen ve gözle görülebilen fiziksel parçalardır (ekran, klavye, kasa, fare, kablolar vb.).
• Yazılım, donanım elemanlarını programlar aracılığıyla harekete geçiren sanal unsurdur (işletim sistemleri, ofis yazılımları, grafik programları vb.).
• BIOS/OS sistemi, donanım ve yazılım arasındaki iletişimi sağlayan bir arayüzdür (bağdaştırıcı).

Bilgisayar Donanımı

• Bilgisayar donanımının temel bileşenleri: ekran, klavye-fare, ve sistem kasasıdır.
• Ekran, sistemdeki olayları görsel olarak aktarır.
• Sistem kasası içindeki temel elemanlar: mikroişlemci, anakart, bellek kartı, ekran kartı, sabit disk, ses kartı, CD/DVD sürücüler ve bağlantı elemanlarıdır.
• İlaveten, modem, Ethernet kartı, TV kartı gibi kartlar da bulunabilir; bu kartlar anakart üzerinde ya da ek olarak takılabilirler.

Anakart

• Tüm bilgisayar parçalarını üzerinde barındıran ve parçalar arası iletişimi sağlayan elektronik devredir.
• Üzerinde işlemci, RAM, ses kartı, ekran kartı, modem, Ethernet kartı, TV kartı gibi kartların takılabileceği yuvalar bulunur.
• Klavyeler, sabit diskler, disket sürücüler, seri-paralel port denetleyicileri ve bunların koordinasyonunu sağlayan yonga setleri (entegre devreler) içerir.
• Kartlar üzerindeki veri akışı "bus" adı verilen elektronik iletişim yollarıyla sağlanır. Buslar System Bus ve I/O Bus olarak ikiye ayrılır.
• System Bus işlemci ve RAM arasındaki veri akışını sağlarken, I/O Bus çevre birimleri ile iletişim sağlar.
• Genişleme kartlarının takılabildiği yuvalara slot denir; VESA, EISA, ISA, PCI, PCI Express ve AGP gibi çeşitleri bulunur.
• Modern anakartlarda PCI slotları ve PCI-E ekran kartı soketleri yaygındır.
• Anakartta ilk göze çarpan mikroişlemci ve ardından kuzey/güney köprüleri gelir. Bu köprüler veri yolunu yöneten entegrelerdir.

Mikroişlemciler

• Mikroişlemciler, bilgisayarın beyni olarak bilinir ve merkezi işlem birimi (CPU) olarak adlandırılır.
• Veriyi program dahilinde işleyen elektronik elemanlardır.
• Transistörlerden oluşur (bir mikroişlemcide yüz milyonlarca transistör bulunur).
• Program komutlarını bellekten alır, çözer (yapılması gerekeni anlar) ve uygular (sistem elemanlarını harekete geçirir).
• Veri yolu, adres yolu ve kontrol yolu ile bölümler arası iletişim sağlanır.
• Mikroişlemciler, kaydediciler, aritmetik-mantık birimi (ALU) ve kontrol birimi olmak üzere üç ana birimden oluşur.
• Bu birimler programlara göre etkileşime geçerek veriyi işler.

Kaydediciler

• Komutların işlenmesi sırasında verinin manevrasında kullanılırlar.
• Üç ana gruba ayrılırlar: genel amaçlı, özel amaçlı ve saklı kaydediciler.
• Verinin geçici olarak tutulması, sayaç vazifesi görmesi ve adreslerin üzerinde çalışılması gibi işlemlerde kullanılırlar.
• A (akümülatör), B, C, D ve X, Y genel amaçlı kaydedicilere örnektir.
• PC (program sayıcısı), bayraklar (flags) ve yığın işaretçiler özel kaydedicilerdir.
• Bellekte hangi komutun çalışacağını PC gösterir, SP ise bellekte verinin atılacağı yeri belirtir.
• Bayraklar, komutların işlenmesi sırasındaki gidişatı yönlendirir.
• Gelişen olaylarda yardımcı eleman olarak devreye giren saklı kaydediciler de bulunur (bellek adres tutucuları, bellek veri tutucuları vb.).

Aritmetik ve Mantık Birimi (ALU)

• Mikroişlemcide aritmetik ve mantık işlemlerinin yapıldığı çok önemli bir bölümdür.
• Akümülatörle bellekten veya kaydedicilerden alınan veriler arasında işlemler yapılır.
• Toplama, çıkarma, bölme ve çarpma gibi aritmetik işlemler gerçekleştirilir.
• Çarpma, akümülatördeki verinin sola kaydırılması; bölme ise sağa kaydırılması anlamına gelir.
• Lojik kapılar, toplayıcılar, çıkarıcılar ve kaydıran kaydediciler işlemleri gerçekleştirir.
• Dahili ve harici veri yolları ile diğer birimlerle bağlantı sağlanır.
• SUM (çıkar), MUL (çarp) ve DIV (böl) işlemlerinin yanı sıra akümülatörü silme, tamamlama, kaydırma ve yönlendirme işlemleri de yapılır.
• AND, OR, EXOR ve NOT gibi mantıksal komutlarda verilebilir.

Kontrol Birimi

• Merkezi İşlem Biriminin üçüncü bölümüdür ve sistem işleyişinden sorumludur.
• Komut kodunun bellekten getirilmesi, çözülmesi, ALU tarafından işlenmesi ve sonucun kaydedilmesi için gerekli sinyalleri üretir.
• Dahili ve harici elemanlar bu kontrol sinyalleri ile yönetilir.
• Zamanlama denetimi, komut kod çözücüsü ve kesme mantık birimi gibi işlevleri vardır.

Mikroişlemci Özellikleri

• Mikroişlemcileri ayıran temel unsurlar işlevleri ve özellikleridir.
• İşleyebileceği kelime uzunluğu (bit sayısı).
• Tek bir komutu işleme hızı.
• Adresleyebileceği bellek büyüklüğü.
• Kaydedici çeşitleri.
• Desteklediği komutlar.
• Adresleme modları.
• Ön bellek sistemleri.
• İş hattı tekniği ve süper ölçekli mimari.
• Dallanma tahmini.

Mikroişlemci Bağlantıları

• Dış dünyaya pin adı verilen ayaklarla bağlanır.
• Yüz milyonlarca transistör barındırdığı için ısınma sorunları oluşur; soğutma sistemleri kullanılır.
• Mikrodenetleyiciler (MCU) ve dijital sinyal işlemciler (DSP) mikroişlemcilerin torunlarıdır; üzerlerinde RAM/ROM bulunur.

PCI ve PCI-E Portları

• PCI, 1990'larda Intel tarafından geliştirilen, yaygın bir veri yoludur; 33 MHz hızında çalışır.
• Tak ve çalıştır (Plug’n Play) özelliğine sahiptir.
• Güncel anakartlarda 3-4 PCI slotu bulunur (ses, modem, Ethernet, TV-Radyo kartları için).

Chipsetler

• Kuzey ve Güney köprülerinden oluşan, anakart üzerindeki bilgi akışını denetleyen işlem denetleyicilerdir.
• Kuzey köprüsü işlemci, ekran kartı ve bellek iletişimini yönetirken; Güney köprüsü BIOS, USB, seri/paralel portlar, diskler, PCI slotları, vb. denetler.

Giriş/Çıkış Portları

• Bilgisayara dışarıdan bağlanan birimlerin (yazıcı, fare, tarayıcı vb.) özel arabirim kabloları ile bağlandığı soketlerdir.
• Paralel ve seri olmak üzere iki çeşittir.
• Günümüzde standart bir bilgisayarda 1 adet paralel ve 2 adet seri port bulunmaktadır.
• USB kullanımı da artmaktadır.
• Paralel (LPT) Port: Çoğunlukla yazıcıları bağlamak için kullanılır.
• Seri (COM) Port: Veriler seri olarak gönderilir; modem, fare, yazıcı gibi aygıtlar bağlanır.
• USB (Universal Serial Bus): Tak ve çalıştır özellikli arabirimdir; joystick, klavye, telefon, tarayıcı gibi çevre birimleri bağlanabilir.
• IDE Bağlantı Noktaları: Sabit disk ve CD/DVD-ROM sürücüler arasındaki iletişimi sağlar.
• Floppy Bağlantı Noktası: Disket sürücünün iletişimini sağlar.
• İşlemci Yuvası: CPU'nun anakarta bağlandığı noktadır.
• RAM Yuvaları: RAM belleklerinin anakarta bağlandığı noktalardır.

BIOS - ROM Bellek

• BIOS (Temel Giriş/Çıkış Sistemi), bilgisayarın açılmasını sağlayan ve POST programını içeren programdır.
• Sistem açılışında testler yapar, aygıtları denetler ve kesme adreslerini saklar.
• Bilgiler ROM bellekte saklandığı için kalıcıdır.
• BIOS, işletim sistemi ile birlikte çalışarak donanım-yazılım arasında köprü kurar.

RAM Bellek

• Bellek, çalışan programların komutlarını, aygıt bilgilerini ve geçici verileri saklar.
• Bilginin depolandığı alan ne kadar büyük ise, işlem o kadar rahat yapılır.
• Elektronik aygıtlardır ve manyetik disklere göre hızlıdırlar.
• İşletim sisteminin, uygulamaların ve kullanılan verinin hızlı erişim için tutulduğu yerdir.
• Bilgisayar kapandığında RAM'deki veriler silinir.
• Kapasiteleri MB (Megabayt) ile ölçülür.
• Bellek Hızı: İşlemcinin belleğe ulaşma süresini ifade eder (nano saniye, ns).
• RAM Belleğin Görevi: CPU, RAM belleği karatahta gibi kullanır. Programlar önce RAM'e yüklenir.

RAM Bellek Çeşitleri

• SDRAM: Sistem veriyolu hızıyla aynı hızda çalışır.
• DDR SDRAM: SDRAM'in bant genişliğinin iki katını sunar.
• RD RAM: 16 bitlik seri veri yoluna sahiptir.

Giriş-Çıkış Birimleri

Ekran Kartı

• İşlemciden aldığı veriyi ekrana aktarır.
• Yüksek renk desteği, çözünürlük, tazeleme hızı (Hz), bellek miktarı (Mb) ve 3D desteği önemlidir. Anakart üzerindeki AGP ya da PCI-E slotları ile bağlanır.
• Grafik İşlemcisi (GPU): Görüntü hesaplamalarını ve işlemlerini yapar.
• Görüntü Belleği (Video RAM): Görüntü ile ilgili hesaplamaları tutar.
• Dijital Analog Çevirici (RAMDAC): Dijital verileri monitörde görüntülenecek analog verilere dönüştürür.
• Ekran Kartı Çıkış Bağlantıları: VGA-OUT (CRT), DVI-OUT (Dijital), VIDEO-IN/OUT (Televizyon vb).

Ses Kartı

• Bilgisayardaki dijital ses verilerini analog sinyallere, analog sesleri de dijital sinyallere dönüştürür.
• Mikrofon ya da müzik aygıtlarından gelen sesleri işler, müzik dinleme, ses kaydı yapabilme vb. işlevleri yerine getirir.
• Anakartla bütünleşik (onboard) olarak gelir.
• Ses Kartının Çalışması: Analog sinyaller ses kartına aktarılır; analog dijital çevirici tarafından dijital sinyallere dönüştürülür; dijital sinyal işlemcisi tarafından veriler işlenir ve anakarta aktarılır.
• Ses Kartı Çıkış Bağlantıları: Line In, Microphone In, Line Out, Rear Out, Joystick/MIDI port.

Fax-Modem Kartı

• Telefon hatlarından gelen analog sinyalleri dijital verilere, dijital verileri analog sinyallere çevirir.
• Modemler kiralık hatlar veya normal telefon hatları (analog sinyaller 300-3000hz arasında)üzerinden veri iletir.
• Fax-Modem Kartının Çalışma Prensibi: Modemler, Dijital bilgiyi analog sinyale dönüştürerek analog hatlardan iletmesini sağlar (Modulation). Karşı taraftaki modem bilgiyi tekrar dijitale dönüştürür (Demodulation).
• Fax-Modem Çıkış Bağlantıları: Phone(Telefon) ve Line(Telefon Hattı) ve Mic(Mikrofon) SPK(Hoparlör) çıkışlarıdır.

Ethernet Kartı

• Bilgisayar ağlarında iletişimi sağlar.
• Ethernet kartının çıkış noktaları RJ-45 veya BNC konektörlere uygun olarak tasarlanmıştır.

TV-Radyo Kartı

• Televizyon yayınlarını bilgisayarda seyredilmesini sağlar.
• TV kartı ile televizyondaki tüm özellikler bilgisayar ortamına aktarılır.
• TV kanallarına bağlanma, Video kayıtı ve televizyon izleme mümkündür.

Güç Kaynağı

• Elektriği doğru akıma çevirerek bilgisayarın çalışması için gerekli enerjiyi sağlar.
• Voltajı dengeleme görevini üstlenir (110-220 Volt, 200-350 Watt).
• 12 volt ve 3-5 volt seviyelerinde elektrik sağlar.
• Güç Kaynağının'nın Kablo Bağlantıları: 24 Pin Main Connector, 4 Pin Power Connector, 4 Pin Peripheral Power Connector, 4 Pin Floppy Drive Connector, 5 Pin SATA Connector, 6 Pin PCI Express Connector.

Giriş Birimleri

• Dış ortamdan bilgisayar ortamına veri girişi yapmak için kullanılan birimlerdir.

Klavye (Keyboard)

• Bilgi girişi yapılan en yaygın girdi aygıtıdır.
• Üzerindeki tuşlar ile bilgisayara sinyaller gönderilmesini sağlar.
• Tuşa basıldığında klavye içerisindeki mikroişlemci hangi tuşa basıldığını bilgisayara iletir.
• Q klavye yaygın iken Türkiye'de Q ve F klavyeler de kullanılır.
• F Klavye: Türkçe dokümanlar için daha uygundur. Çünkü harfler Türkçe yazım diline uygun olarak sıralanmıştır.
• Temel Tasarımları: Metal kontaklı, köpük elemanlı, kauçuk kubbeli, zarlı, kapasitif temelli tuşlardır.

Fare (Mouse)

• Klavyeden sonra en yaygın girdi aygıtıdır.
• Fare desteği programlar içine yerleştirilmeye başlanmıştır.
• Çeşitleri: Seri soketli, PS/2 soketli ve USB soketli fareler.
• Çalışma sistemine göre: Standart (Mekanik), Optik ve Kablosuz fareler.

Mikrofon

• Ses kaydetmek için kullanılır.
• Çeşitleri: Masa üstü, yakaya takılan veya kulaklık ve mikrofonun bir arada bulunduğu türleri mevcuttur.

PC Kamera (Webcam)

• Karşılıklı olarak görüntülü sohbet imkânı sağlayan cihazlardır.

Tarayıcı (Scanner)

• Kağıt üzerindeki resimleri, fotoğrafları, yazı bilgisayara aktarmak için kullanılır.
• Çeşitleri: Elle tutulan, Yaprak beslemeli, Tambur(Drum), Düzyataklı-Masaüstü(Flatbed) Tarayıcılar.

Oyun Çubuğu (Joystick)

• Oyun çubuğu temelde aynı işlemine sahiptir farkli şekillerde işletilir.
• Üzerinde bulunan tuşlarla bilgisayara komut verilmesi sağlanır.

Barkod Okuyucu

• Etiketin bilgisini bilgisayara aktaran cihazdır.

Optik Okuyucu

• Kodlanan bilgilerin okunabilmesini sağlar.

Çıkış Birimleri

Ekran (Monitör)

• Ekran kartından gelen görüntü bilgilerini kullanıcıya yansıtır.
• Katot ışınlı (CRT), LCD veya Plazma monitörler kullanılır.
• Temel Özellikleri:
• Piksel (Pixel): Ekranda görünen en küçük birimdir.
• Çözünürlük: Ekranda görüntülenebilen piksel sayısıdır.
• Ekranın Tazelenme Hızı: Ekranda resmin yenilenme sayısıdır (Hz).
• Görüntü Alanı: Ekranın boyutlarıdır (inç).
• Nokta Aralığı (Dot Pitch): Pikseli oluşturan noktaların mesafesidir.
• Görüntü Kontrolleri: Parlaklık/Kontrast, Yatay/Düşey Kaydırma, Görüntü Şekillendirme.