Mikrobilgisayar ve Assembler

Transkript

1 Mikrobilgisayar ve Assembler Mikrobilgisayar ve Assembler Öğr. Gör. Serkan KORKMAZ Birecik MYO 1

2 Mikrobilgisayar ve Assembler Mikrobilgisayar ve Assembler Bilgisayar Nedir? 2

3 Mikrobilgisayar ve Assembler Mikrobilgisayar ve Assembler Bilgiyi giriş olarak alan, bunu belli bir kurala göre işleyen ve sonucu çıktı olarak veren sisteme basit olarak bilgisayar denir. Makine olarak tanımlanan bilgisayar veriyi belli bir düzen dahilinde işler. 3

4 Mikrobilgisayar ve Assembler Mikrobilgisayar ve Assembler Veri ; İşlenecek bilgidir. Verinin işleniş düzenini veya kuralları donanımın dışında komutlar koyar. Komutlar ve veriler sayısal bilgiyi oluşturmaktadır. Komutlar ve veriler dışarıdan verilebildiği gibi, kendi depolarından da temin edilebilirler. 4

5 Mikrobilgisayar ve Assembler Mikrobilgisayar ve Assembler Sayısal değerler belli bir formatta sisteme yerleştirilmek zorundadır. Sistemdeki herhangi bir fiziksel ve mantıksal parametreler ikilik sayılarla ifade edilmektedir. 5

6 Mikrobilgisayar ve Assembler BİLGİSAYAR NEDİR? mantıksal ve aritmetiksel işlemler işlemlerin sonucunu saklama 6 saklanan bilgilere ulaşılma

7 Mikrobilgisayar ve Assembler Bilgisayarın Genel Yapısı Bellek Giriş Birimleri M.İ.B Çıkış 7

8 Mikrobilgisayar ve Assembler Bilgisayarın Bileşenleri Donanım: Bilgisayarların fiziksel kısımlarına donanım denilmektedir. Yazılım: Donanımı kullanmak için gerekli programlardır. 8

9 Mikrobilgisayar ve Assembler Yazılım Sistem Yazılımları: Bilgisayarı yöneten, denetleyen, kontrol eden yazılımlardır. Örnek=Windows 9 Uygulama Yazılımları: Kullanıcının özel gereksinimlerini karşıladığı yazılımlardır. Örnek:Office

10 Mikrobilgisayar ve Assembler BİLGİSAYARIN TARİHÇESİ İnsanoğlu; beyin ve kas kuvvetini kullanarak sürekli yaptığı ve sonuçlanması uzun zaman alan işleri kolaylaştırmak ve hızlandırmak için tarihi süreç içerisinde bazı araçlar geliştirmiştir. Abaküs Sürgülü hesap cetvelleri gibi 10

11 Mikrobilgisayar ve Assembler BİLGİSAYARIN TARİHÇESİ Bu tip aletler hesaplamalarda yardımcı olmuştur fakat elle yapılan hesaplamaların yerine konulmamıştır. Büyüklük ve karmaşıklık yönünden insanlar tarafından elle yapılan hesaplamalarda iki ciddi sınırlama ortaya çıkmıştır Belli bir hıza sahip olan insan beyni ile yapılan çalışmalar sınırlıdır. Basit toplama/çıkarma işlemleri kısa sürede yapılabilmesine rağmen üssel ve karmaşık ifadelerin elle yapılması zor ve uzun zaman alacaktır.

12 Mikrobilgisayar ve Assembler BİLGİSAYARIN TARİHÇESİ 2. Ortaya çıkacak hataların düzeltilmesi için tekrar tekrar denemeler yapılacak buda uzun zamanla birlikte maliyeti artıracaktır. Kısacası; İşlemler uzun zaman alacak Maliyet artacak Her seferinde sonuçların sağlaması yapılacak 12

13 Mikrobilgisayar ve Assembler BİLGİSAYARIN TARİHÇESİ Basit bir hesaplama yapılmak istendiğinde; herhangi bir hesaplayıcının esası: 1. Fiziksel anlamların sayısal değerlerle ifade edilmesi (taşların toplanması, kağıt üzerine işaret koyma) 2. Gerekli hesaplamanın yapılması için ifadelerin işletilmesi 13

14 Mikrobilgisayar ve Assembler ABAKÜS Günümüzde bilgisayar denilen aletin gelişim sürecine bakıldığında çok eskilere gidilmesi gerekmektedir. 14

15 Mikrobilgisayar ve Assembler ABAKÜS M.Ö 1000, 4000 ya da 2600 yıllarında Çinliler tarafından kullanıldığı kabul edilmiştir. Günümüzde ilk öğretimde sayı saymayı ve basit matematiksel işlemleri öğrenmek içinde kullanılan bu aygıt teller üzerine dizili boncuklardan meydana gelmektedir. 15 Bilişim teknolojisinin demode olmayan ve günümüzde hala kullanılan ilk örneklerindendir.

16 Mikrobilgisayar ve Assembler SÜRGÜLÜ CETVEL 16

17 Mikrobilgisayar ve Assembler SÜRGÜLÜ CETVEL 1621 yılında rahip ve matematikçi William Oughtred tarafından icat edilmiştir. Bu aygıtın üzerinde hareket ettirilebilir bir parça bulunuyordu ve sağa sola hareket ettirdikçe sabit bir büyüklükten çıkarma ve ekleme yapılabiliyordu. 17

18 Mikrobilgisayar ve Assembler PASCALLINE 18

19 Mikrobilgisayar ve Assembler PASCALLINE Hesap makinesi sayılabilecek ilk ciddi icat Fransız matematikçi Blaise Pascal tarafından geliştirilmiştir yılında Pascalline adlı hesap makinesini icat etmiştir. Toplama ve çıkarma işlemleri (elde ve ödünç alma) 19

20 Mikrobilgisayar ve Assembler LEIBNIZ ÇARKI 20

21 Mikrobilgisayar ve Assembler LEIBNIZ ÇARKI Alman matematikçisi olan Gottfried Wilhelm Leibniz, 1671( ) yılında Leibniz Çarkı adlı aygıtı icat etti. Bu aygıt; toplama ve çıkarma işlemlerinin yani sıra bölme, çarpma ve karekök alma işlemlerini de yapabiliyordu. 21

22 Mikrobilgisayar ve Assembler DOKUMA TEZGAHI 22

23 Mikrobilgisayar ve Assembler DOKUMA TEZGAHI 1801 DE Joseph Maria Jacquard dokuma tezgahlarında desenlerin kontrolünün delikli kartlar yardımıyla düzenlemeyi başarmıştır. 23

24 Mikrobilgisayar ve Assembler Fark Makinesi-Analitik Makine 24

25 Mikrobilgisayar ve Assembler FARK MAKINASI Charles Babbage Fark Makinesini 1830 yılında icat etti. 25

26 Mikrobilgisayar ve Assembler Analitik Makine Analitik Makine buhar gücü kullanarak otomatik olarak çalıştırılacak ve diğer hesaplatıcılardan daha fazla fonksiyona sahip olacaktı. Analitik makine da mantıksal işlem birimi, veri depolama birimi, giriş çıkış üniteleri kullanmayı planlıyordu. Bu mantık günümüzdeki bilgisayar temel prensibi olmuştur. Bu sebepten dolayi Babbage ye bilgisayarın babası denilmiştir. 26

27 Mikrobilgisayar ve Assembler İLK PROGRAMCI 27

28 Mikrobilgisayar ve Assembler İLK PROGRAMCI Lovelance kontesi Ada Augusto Analitik Makine prensibinde Babbage ile beraber çalışmış, ve ona yardımcı olmuştur. Analitik makine için programlar yazmıştır. Bu sebeple ilk programcı olarak kabul edilmektedir. 28

29 Mikrobilgisayar ve Assembler İKİLİ SAYI SİSTEMİ Bugün bilgisayarlar ikili sayı sistemine göre çalışmaktadır. İkili sistem 1854 yılında Matematikçi George Boole tarafından bulunmuştur. Bu sistemde 0 ve 1 sayısından başka sayı yoktur. 29

30 Mikrobilgisayar ve Assembler 30 Bit/Byte 1 Bit 0 ya da 1'den (kapalı devre=0, açık devre=1) oluşur. Bir Byte 8 Bittir Byte = 1 KiloByte [KB] 1024 KB = 1 MegaByte [MB] 1024 MB = 1 GigaByte [GB] 1024 GB = 1 TeraByte [TB] 1024 TB = 1 PetaByte [PB] 1024 PB = 1 ExaByte [EB]

31 Mikrobilgisayar ve Assembler HESAPLAMA MAKİNESİ 31

32 Mikrobilgisayar ve Assembler HESAPLAMA MAKİNESİ 1890 da Herman Hollerith tarafından, delikli kartlarla bilgilerin yüklenebildiği ve bu bilgiler üzerinde toplama işlemlerinin yapılabildiği bir elektro mekanik araç geliştirdi. Bu hesaplayıcı ABDnin 1890 nüfus sayımında başarılı biçimde kullanıldı.. Hollerith yöntemi başarı kazanınca bir şirket kurdu 32 ve daha sonra üç firma işle birleşerek 1924 yılında adını IBM olarak değiştirdi.

33 Mikrobilgisayar ve Assembler Z3 - MARK I Bilgisayarlar konusunda en önemli ve hızlı gelişmelerin 2. Dünya Savaşından sonra başladığı görülüyor de Konrad Zuse Z3 isimli elektrik motorları ile çalıştırılan mekanik bir bilgisayar yaptı. Bu (Z1, Z2, Z3 ve Z4 serisi) program kontrollü ilk bilgisayardır. 33 Howard Aiken IBM ile işbirliği yapmak suretiyle 1944de MARK I i tamamladı.

34 Mikrobilgisayar ve Assembler MARK I Bu bilgisayar küçük kapasiteli olmasına rağmen o günün koşullarında büyük bir başarı olarak kabul edildi. MARK I e bilgiler delikli kartlarla veriliyor ve sonuçlar yine delikli kartlarla alınıyordu. Babbage ın analitik makinesine benzer şekilde çalışıyordu. Mark I saniyede 5 işlem yapabiliyordu. 18 m uzunluğunda ve 2,5 m yüksekliğinde idi. Mark- I insan müdahalesi olmadan sürekli olarak, hazırlanan programı yürüten ilk bilgisayar idi. Bununla birlikte Mark I elektronik bir bilgisayar değildi. 34

35 Mikrobilgisayar ve Assembler ENIAC 35

36 Mikrobilgisayar ve Assembler ENIAC Mark I den kısa bir süre sonra Pensilvanya Üniversite sinde ENIAC ( Elektronik sayısal Hesaplayıcı ve Doğrulayıcı ) isimli sayısal elektronik bilgisayar 1946 yılında tamamlandı. ENIAC askeri amaçla üretildi ve top mermilerinin menzillerini hesaplamak için kullanıldı. 36

37 Mikrobilgisayar ve Assembler ENIAC 18,000 adet elektronik tüp kullanılan ENIAC; 150 kwatt gücünde idi ve 50 ton ağırlığıyla 167 m 2 yer kaplıyordu. Saniyede 5000 toplama işlemi yapabiliyordu. Mark-I den 1000 kat daha hızlıydı. Bu bilgisayar ile elektronik bilgisayara geçiş başlamış ve mekanik donanım yerini elektronik devrelere bırakmıştır. 37

38 Mikrobilgisayar ve Assembler EDSAC İlk program depolamalı bilgisayar olan EDSAC Cambridge Üniversitesinde üretilmiştir.(1949) Bu gelişmeyi ACE adlı bilgisayar takip etmiştir. 38

39 Mikrobilgisayar ve Assembler UNIVAC I Ticari amaçlarla kullanılabilen ve seri halde üretimi yapılan ilk bilgisayar UNIVAC I oldu. Bu bilgisayarın giriş-çıkış birimleri manyetik bant idi ve bir yazıcıya sahipti. Univac 1956 yılında transistör kullanılarak üretilen ilk bilgisayardır. 39

40 Mikrobilgisayar ve Assembler arasında üretilen bilgisayarlarda vakum tüpleri kullanıldı. Bu tüpler bir ampul büyüklüğünde, çok fazla enerji harcamakta ve çok fazla ısı yaymakta idiler. Veri ve programlar magnetik teyp ve tambur gibi bilgi saklama araçlarıyla saklandı. Veriler ve programlar bilgisayara delgi kartları ile yükleniyordu.

41 Mikrobilgisayar ve Assembler Bu yıllarda üretilen bilgisayarlarda transistörler (10 bin adet) kullanıldı. COBOL, FORTRAN, ALGOL yüksek düzeyli diller ve işletim sistemleri geliştirildi. 41

42 Mikrobilgisayar ve Assembler Bu yıllar arasında, üretilen bilgisayarlarda entegre devreler kullanıldı, onbinlerce devre küçük bir silikon chip'e yerleştirildi. Düşük maliyet, yüksek güvenirlilik, ufak boyutlar, düşük enerji harcaması ve hızlı olması bu chip'lerin mikro-bilgisayar yapımında kullanılmasına neden oldu. 42

43 Mikrobilgisayar ve Assembler 1970 den sonra 1970'li yıllardan sonra, büyük çaplı tümleşik devreler kullanılmaya başlandı. Bilgisayar donanımında bu teknolojinin kullanılması bilgisayarın hesaplama hızlarını ve güvenirliliğini arttırmış ve hacimleri çok küçültmüştür. Mikroişlemci denilen tek bir tümleşik devre yongalarının bilgisayarlara uygulanması ile tek kullanıcılı ucuz bilgisayarlar üretilmiştir. 43

44 Mikrobilgisayar ve Assembler Bilgisayar Kullanımı Hakkında İstatistiksel Veriler Dünya daki Bilgisayar Sayısı 1990 yılında 98 milyon 1995 yılında 222 milyon 1998 yılında 364 milyon 2000 yılında 820 milyon Türkiye deki Bilgisayar Sayısı yılında 780 bin 2005 yılında 9 milyon 2010 yılında 15 milyon

45 Çalışma Açısından Bilgisayarlar D2 Ölçme sistemi ile hesaplama sistemi birbiriyle ilgili olmasına rağmen aynı değillerdir. Suyun sıcaklığı ve gürültünün şiddeti ile evdeki lambaların ölçülmesi aynı değillerdir. Birisi ölçülebilir, diğeri sayılabilirdir. Ölçülen büyüklükler 3.8, gibi değerler alabilirken sayılan büyüklükler 1, 8,12 gibi sayılarla ifade edilirler. Kısacası ölçülen büyüklükler analog sayılan büyüklükler sayılarla ifade edilir.

46 Analog Bilgisayarlar D2 Analog bilgisayarlar, kayıt yapmada bir tam değerin başlangıcından sonuna kadar sürekli fonksiyonları kullanırlar. Bir çok ölçüm ve denetim cihazı, sürekli sinyallere bağlı olarak analog çalışırlar. Örneğin, uçak vb. sistemlerde basınç ve ısı değerini gösteren analog bilgisayarlar gibi

47 Sayısal Bilgisayarlar D2 Kesikli veya süreklilik arzetmeyen bilgiyi yorumlarlar. Kesikli bilgi hesaplama terminolojisinde kullanılırlar. Evet/hayır, 0/1 gibi Özel amaçlı bilgisayarlar hariç, günümüzde hemen hemen tüm bilgisayarlar sayısal sisteme dayanmaktadır.

48 Karma(hybrid) Bilgisayarlar D2 Analog ve sayısal bilgisayarların her iki özelliğini de kendinde bulunduran bilgisayarlardır. Uygulama özelliklerine göre bu cihazlar tasarlanmaktadırlar.

49 Fiziksel Açıdan Bilgisayarlar D2 Bilgisayarların fiziksel olarak birbirinden ayrılmasında; Büyüklüğü Maliyeti Hızı Göz önüne alınmaktadır.

50 Fiziksel Açıdan Bilgisayarlar D2 Mikrobilgisayar Minibilgisayar Mainframe Süper bilgisayar Olmak üzere sınıflandırılabilirler.

51 D2 Fiziksel Açıdan Bilgisayarlar

52 Mikro Bilgisayarlar D2 İçerisinde Cpu Bellek (RAM ve ROM) BUS I/O port Bulunduran ve genelde PC olarak adlandırılan bilgisayar çeşididir.

53 Mini Bilgisayarlar D2 Daha güçlü veri depolama ve işleme özelliğine sahip bilgisayarlardır. Veriler ve programlar büyük disk ortamlarında saklanırlar. Bir ana bilgisayar ve bunlara bağlı terminaller(workstation) den oluşan bir yapıdadırlar. Bankalar, bilimsel araştırmalar ve şirketlerde kullanılırlar.

54 Mainframe Bilgisayarlar D2 Çok büyük kapasiteli veri saklama ortamları ve bunları çok büyük hızlarla işleyebilecek sistem elamanlarına sahip çok büyük ölçekli bilgisayarlardır. Mini bilgisayarların yapamadığı işlemleri hızlı bir şekilde gerçekleştirirler. Birden fazla büyük veri depolama ortamları, yazıcı /terminaller bulunur. Genellikle büyük maliyetli bilimsel çalışmalarda(nasa), üniversitelerin araştırma merkezlerinde kullanılırlar.

55 D2 Mainframe Bilgisayarlar

56 Süper Bilgisayarlar D2 Ölçek olarak mainframe bilgisayarlardan büyük değil, fakat yaptığı iş ve maliyet olarak diğerlerinden ayrıdırlar. Çok hassas ölçümlerde, Hava tahminlerinde Uzay araştırmalarında kullanılırlar. Birden fazla bilgisayar bir araya getirilerek oluşturulabileceği gibi tek olarak ta satılabilirler.

57 D2 Süper Bilgisayarlar

58 D2 Süper Bilgisayarlar

59 Mikroişlemci D2 Bir bilgisayarın kalbi olup, merkezi işlem birimi gibi çalışır. İşlemcinin fonksiyonları; Program komut kodlarının bellekten alınıp getirilmesi Kodun çözülmesi Kodun çalıştırılması Giriş çıkış işlemlerinde kullanılan sinyallerin üretilmesi Senkronizasyonun sağlanması Sonuçların gözlenmesi Olarak sayılabilir.

60 Mikroişlemci D2 Mikroişlemci içinde Kaydediciler (registers) Komut kod çözücüsü Aritmetik ve mantık Birimi Frekans üreteci( ardışıklığı sağlamak amacıyla) Sayıcılar, Bölücüler(zamanlama ve kontrol elemanları) Gibi konfigürasyonlar mevcuttur.

61 Mikroişlemci D2 Değişik bir ifadeyle bir CPU şu işleri yapar; Sistemdeki tüm elemanlar ve birimlere zamanlama ve kontrol sinyali sağlar. Bellekten komut alıp getirir. Komutun kodunu çözer Komutun operandına göre veriyi kendisine veya I/O birimine aktarır. Aritmetik ve mantık işlemlerini yürütür. Program işlenirken diğer donanım birimlerinden gelen kesme taleplerine cevap verir.

62 Mikroişlemci D2 Donanımsal olarak CPU; Kullanıcı yada programcı tarafından yazılan programları meydana getiren komutları yorumlamak ve yerine getirmek için gerekli olan tüm mantıksal devreleri içerir. Bu devreler genelde transistörlerden meydana gelmektedirler. Transistörlerin mikroelektronik yöntemlerle katman şeklinde bir araya getirilme teknolojileri CPU nun performansına doğrudan tesir eder.

63 Mikroişlemci D2 İlk CPU, 1971 yılında hesap makinesi amacıyla üretilen Intel firmasının 4004 adlı ürünüdür. 4 bitlik bir işlemci idi. (bir defada işleyebileceği veri ) Daha sonraları (1973) 8008 işlemcisi tasarlanmış olup bu işlemci 8 bitlik bir işlemciydi te İntel 8080 adlı işlemcisini, Motorola da 6800 adlı işlemcileri piyasa sürmüşlerdir. Bu tarihlerde yapısal ve işlevsel olarak farklı olmayan iki adet işlemci daha piyasaya sürülmüştür. MOS firmasının çıkardığı 6502 Zilog firmasının çıkardığı Z-80 işlemcisi

64 D2 Mikroişlemciler Üretim Yılı Kaydedici Sayısı Kaydedici Büyükl üğü Veriyolu Geniş liği Adres Yolu Geniş liği Adresleme Kapasi tesi İntel K Motorola K Zilog Z K Mostek K

65 Mikroişlemci D2 8 bitlik, Z-80 ve 8080 işlemcileri hesaplama yapmak amacıyla tasarlandıklarından dolayı chip içerisinde bol miktarda kaydedici vardır. Bu yüzden bu tip işlemcilere kaydediciye dayalı işlemciler adı verilmektedir ve 6502 işlemcileri ise belleği sık kullandıklarından dolayı belleğe dayalı işlemciler adını almaktadırlar. Belleğe dayalı işlemcilerin komut yapısı daha anlaşılabilir ve adresleme modları daha fazladır.

66 Mikroişlemci & Mikrodenetleyici D2 Araştırma Ödevi 1: Mikroişlemci ve mikro denetleyici arasındaki farklar ve benzerlikler nelerdir? Örnekler üzerinden açıklanacak. adresine gönderilecek. (Word belgesi halinde isim soy isim eklenmiş olarak)

67 D2 Söylediklerinizi duyurmak için kimseyi kolundan tutmayınız ; Zira insanlar sizi dinlemeye arzulu değillerse, onları tutacak yerde çenenizi tutmanız daha hayırlıdır. Chesterfield

68 Embedded(Gömülü)Sistem Nedir? Embedded Computing System de amaç; elektronik cihaza bir işlevi sürekli tekrar ettirmektir. Sistem içindeki program buna göre hazırlanmıştır. PC lerde (Desktop veya Laptop) kullanıcının yüklediği programa göre farklı işlemler yapılır. Embedded systemlerde ise program sistem belleğine bir kez yazıldıktan sonra genellikle değiştirilmez. 1

69 Nerelerde Kullanılır? Kişisel Tüketim Cihazlarında; CepTelefonu Çağrı Cihazı Dijital Fotoğraf Makinesi Video Kaydedici Kaset Oynatıcı Hesap Makinesi DVD oynatıcı 2

70 Nerelerde Kullanılır? Radyo, TV Alarm Sistemleri Çamaşır Makinesi v.s Fax, fotokopi makineleri Yazıcılar Otomobiller(ABS, Yol haritası v.s) Osiloskop v.s 3

71 Mikroişlemci Nedir? Çokça duyduğumuz 80386, 80486, Pentium, Celeron,AMD Athlon birer mikroişlemcidir. İntel, AMD, Cyrix ve Motorola üretici firmalardır. Çoğu zaman CPU (Central Processing Unit) olarak adlandırılırlar.(merkezi İşlem Birimi) 4

72 Bir bilgisayarın blok diyagramı Giriş Biriml eri (Fare, Kalvye,vs.) CPU Çıkış Birimleri (Monitör, Yazıcı, v.s) CPU, giriş(input), çıkış(output),ve Hafıza (memory) ile veri alışverişi için BUS denilen yolları kullanır. Data Bus(Veri Yolu) Hafıza (RAM; ROM; HDD) Adress Bus (Adres Yolu) 5

73 Bir Mikroişlemcinin Blok Yapısı Çevresel üniteler I/O CPU Kontrol Unit RAM ALU ROM 6

74 Bu üniteler CPU chip inin (Chip=yonga)dışında anakart üzerine yerleştirilirler yılları arasında INTEL, NEC ve MOTORALA Chip üreticileri birçok mikro işlemci geliştirmiştir. İntel: 4004, 8088, 8075, 8086, Motorola: 6800, 6809, Gelişen tümdevre teknolojisi sayesinde mikroişlemci kartların yerini mikro denetleyiciler almaya başlamıştır. CPU: Mikro işlemci. MCU: Mikrocontroller, mikrodenetleyiciler. 7

75 Mikrodenetleyici Mikro işlemcili sistem içerisinde bulunması gereken RAM, ROM,ALU (Aritmetic, Logic Unit), I/O gibi ünitelerin tek bir chip içerisinde bulundurulmasıyla oluşan yapıya Mikrodenetleyici denir. PC ler genel amaçlı bilgisayarlardır. MCU lar ise özel amaçlı bilgisayar olup, genellikle tek bir programı çok hassas çalıştırmak amacıyla tasarlanırlar. 8

76 Mikrodenetleyici Blok Diyagramı Tek Chip MCU Çevresel Üniteler LED,LCD, Sensörler I/O PORTA/PORTB Kontrol Unit ALU RAM ROM 9

77 Mikroişlemcili sistemde bus bağlantısı blok diyagramı 10

78 Mikrodenetleyiciler; veri giriş aygıtlarından gelen analog veya dijital verileri ALU ve Kontrol Ünitesi vasıtasıyla değerlendirdikten sonra, I/O portları vasıtasıyla kontrol ettiği cihazlara gönderirler. Port çıkışları genellikle çok az güç çeken LED ve LCD displaylerdir. MCU lar çok düşük güç harcarlar (50 mw) CPU lar ise (50W) büyük güç harcarlar. 11

79 CPU ve MCU arasındaki farklar Mimari yapıları farklıdır. Çoğu Mikroişlemci CISC (Complex Instruction Set Computer) mimarisini kullanırken, Mikrodenetleyiciler RISC(Reduced Instruction Set Computer) mimarisini kullanırlar. Bu mimari yapı dolayısıyla CPU larda komut sayısı fazladır. (genelde 100 den çok). MCU larda ise azdır.(genelde <50) Güç tüketimi CPU larda fazla, MCU larda düşüktür. Komutların işlenmesi açısından CPU lar daha yavaştır. Tek bir masayı bir yerden bir yere sürekli naklediyor olsaydınız hangi aracı kullanırdınız? a) TIR veya Kamyon b) Küçük bir kamyonet veya sepetli motor 12

80 Temel Mikroişlemci Özellikleri Mikroişlemcinin bir defada işleyebileceği kelime uzunluğu Kelime Uzunluğu veya bit uzunluğu, paralel olarak işlenen veri bitlerinin sayısıdır. Kelime, işlemcideki genel amaçlı kaydedicilerin büyüklüğü ve aynı zamanda her bir bellek alanı kapasitesidir. Büyük kelime uzunluğu, aynı zamanda bir çok işlemin birlikte yapılması demektir. İşlemciler, her bir saat çevriminde senkronize olarak o anda komut kuyruğunda bulunan komutları ve bunlara göre de bellekteki verileri işlerler. 13

81 Temel Mikroişlemci Özellikleri Bilgi bitleri, mikroişlemcinin tipine göre 8 lik, 16 lık, 32 veya 64 lük gruplar halinde işlenirler. Küçük hesap makineleri gibi bilgisayarlarda bilgiler 4 er bit (nibble) işlenir. Normal bilgisayarlarda 8 (byte), 16(word), ve 32 (doble word) işlenir. Kelime uzunluğu büyük olanlarda, aritmetik işlemlerin doğruluğu daha yüksektir. Eğer işlemcinin kelime uzunluğu, tek bir kelime ile ele alınan belirli bir iş için yetersizse, işlemci tek bir verinin işlenmesi için daha fazla zaman harcayacak ve verim düşecektir. 14

82 Temel Mikroişlemci Özellikleri Tek Bir komutun İşlenme Hızı Mikroişlemcinin hızı saat frekansı ile doğrudan ilgilidir. Fakat saat frekansı her zaman gerçek çalışma hızını yansıtmaz. İşlemci hızını etkileyen unsurlar: a) Çalışma çevriminin uzunluğu Algetir-kod çöz- işlet- geri yaz MIPS (million instruction per second) b)cpu nun devre teknolojisi ve planı AMD lerde saat frekansı Intel işlemcilerde ise önbellek miktarı fazla. 15

83 Temel Mikroişlemci Özellikleri Tek Bir komutun İşlenme Hızı c) İşlemcinin bir defada işleyebileceği kelime uzunluğu d)işlemci komut kümesi e) Denetim düzeni f) Bilgisayar belleğine ve G/Ç cihazlarına erişim hızı 16

84 Temel Mikroişlemci Özellikleri Mikroişlemcinin Doğrudan Adresleyebileceği Bellek Büyüklüğü Bilgisayar sistemlerindeki ana bellek mikroişlemci tarafından adres yolu vasıtasıyla adreslenir. Adres yolu hattı ne kadar çoksa adresleme kapasitesi de ona göre büyük olur. Adres yolu doğrudan mikroişlemci yapısıyla alakalı olup, işlemciye göre standarttır. 17

85 Temel Mikroişlemci Özellikleri Programcının Üzerinde Çalışabileceği Kaydedici Çeşitleri Programcı işlem sırasında verileri bu kaydediciler üzerinde tutar. Kaydedici sayısının fazla olması manevra kolaylığı ve esnekliği sağlar. Kaydediciler genelde 3 gruba ayrılır. Genel amaçlı kaydediciler Özel amaçlı kaydediciler Gizli kaydediciler 18

86 Temel Mikroişlemci Özellikleri Programcının kullanabileceği değişik türde komutlar. Mikroişlemci hızını etkileyen komutlar: Veri manevra komutları G/Ç komutları Aritmetik komutlar Mantıksal komutlar Test komutlarından oluşurlar. Komutların çokluğu belli bir elastikiyet sağlar Asıl olan, komutun az saykılla işlemi tamamlamasıdır. 19

87 Temel Mikroişlemci Özellikleri Programcının Bellek Adreslerken Gerek Duyacağı Farklı Adresleme Modları Adresleme modları, üzerinde çalışılan bir verinin belleğe nasıl ve ne şekilde yerleştirileceği veya, Üzerinde çalışılacak bir bellekten nasıl ve hangi yöntemle çağrılacağını belirler. Doğrudan adresleme Dolaylı adresleme İndexli adresleme türleri, Programcıya kolaylık sağlar Bu tür adresleme modları, bir mektubun gideceği yere; Birisinin eliyle mi? Bir nesne baz alınarak mı? Sokak ve evler eklenerek mi? Gönderileceği mantığıyla benzerdir 20

88 Kaydediciler Mikroişlemci mimarisinde önemli bir yer tutar. Doğrudan işlemci mimarisini belirleyen elemanlardan birisidir. Kaydediciler, verinin manevrasında ve geçici olarak tutulmasında birinci dereceden görevlidirler. Yapılan iş, ham bilgi girdinin hızlı bir biçimde işlenerek kullanılabilir çıktıya dönüştürülmesi olacağına göre, bu sistemde mutlaka verileri geçici olarak üzerinde tutacak bir grup veri saklayıcıya yani kaydediciye- ihtiyaç olacaktır. İşlemci içerisinde bir program yürütülürken, işlemcinin içerisinde, yani yanı başında (işlemci dışındaki elemanlara erişim yavaş olacağından dahili elemanlar tercih edilir.) kaydedicilere gerek duyulur. 21

89 8 bit işlemci kaydedici blok şeması Program Sayıcısı Veri Yolu Akümülatör X indis Kaydedicisi Y indis Kaydedicisi Kontrol Yolu Yığın Kaydedicisi Bayraklar Adres Yolu

90 ALU ALU, mikroişlemcide aritmetik ve mantık işlemlerinin yapıldığı en önemli birimlerinden birisidir. Aritmetik işlemler denilince başta toplama, çıkarma bölme, çarpma, mantık, işlemleri denilince AND, OR, EX-OR ve NOT gibi işlemler akla gelir. Komutlarla birlikte bu işlemleri, mantık kapılarının oluşturduğu toplayıcılar, çıkarıcılar ve kaydıran kaydediciler (shift register) gerçekleştirilirler. Bu devreler dahili veri yolu vasıtasıyla birbirlerine, bir başka veriyolu ve tamponlar vasıtasıyla kaydedicilere ve zamanlamakontrol birimine bağlanmışlardır. ALU da gerçekleşen tüm bu işlemler kontrol sinyalleri vasıtasıyla zamanlama ve kontrol biriminin gözetiminde eşzamanlı olarak yapılır.

91 Bellek Akümülatör Geçici kaydedici ALU Bayraklar