BĠLGĠSAYAR MÜHENDĠSLĠĞĠNE GĠRĠġ BĠLGĠSAYAR MÜHENDĠSLĠĞĠ NEDĠR? BĠLGĠSAYAR MÜHENDĠSLĠĞĠ NEDĠR? Bilgisayar mühendisliği, bilgi işlem teknolojisi ile ilgilenen elektrik mühendislerinin yeni bir alana kayması sonucu ayrı bir mühendislik disiplini olarak ortaya çıkmıştır. Bilgisayar mühendisliğinin özünde bilgisayarlar ve bilgisayar sistemlerinin oluşturulması ve tasarlanmasıdır. Ayrıca bunun yanında son zamanlarda ağ tasarımı ve bu ağlarda çalışacak yazılımların tasarımı çalışma amacına dahil olmuştur. Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 1 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 2 BĠLGĠSAYAR MÜHENDĠSLĠĞĠ NEDĠR? Bilgisayar bilimcileri bilgisayar tarafından kullanılan yazılımı tasarlamakla ilgilenir. Elektrik-Elektronik mühendisleri genel olarak bilgisayarlardan başka diğer uygulamalarda kullanılan donanımlar yapar ve tasarlarlar. Donanım (Elektrik-Elektronik Mühendisliği) Donanım ve Yazılım (Bilgisayar Mühendisliği) Yazılım (Bilgisayar Bilimleri) Bilgisayar mühendisleri, yazılımın etkin tasarımını yapar, karmaşıklığını anlar ve buna uygun olarak donanım geliştirir. Bilgisayar Mühendisleri Nerelerde ÇalıĢırlar? Bilgisayar mühendisleri IBM, Dell gibi bilgisayar şirketlerinde çalışmaktadır. Bunun yanında hemen hemen tüm elektronik sistemler kendi bünyesinde bilgisayar kontrolüne sahip olduklarından bu sistemlerin çalıştırılmalarında da görev alabilirler. Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 3 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 4 1
Teare ve Ver Planck Yaklaşımı Adım 1: Problemi tanımla; Problemi tam olarak keşfetmek ve tanımlamak için orijinal soruyla ilintili gerçekleri toparla ve analiz et. Adım 2: Ele alınışını planla; Probleme uygulanabilecek ilke, değer ve temel pratiklerin neler olduğunu belirleyin. Bu şekilde bir yaklaşım ışığında gerçekler ve ilişkili yöntemleri planlayın. Adım 3: Planı işletin; bir karara veya sonuca ulaşmak için planı uygula. Çoğunlukla karar, problemi sonlandırmaz ama problemin yeni bir görünüm kazanması için sorunu açık hala getirir. Adım 4: Çözüme geçmeden önce bir bütün olarak işi denetleme; ilk aşamada sistematik olarak daha sonra gerçekçi bir şekilde kullanıma göre ve son olarak da bu alandaki tecrübe genel bilgiye başvurarak sonuçların üzerinden gidin. Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 5 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 6 Adım 5: mümkünse öğren ve genelleştir; eldeki değerin ne öğretebildiğini ve gelecek problemlerde kullanılmasının ne öğretebileceğini anlamak için görüş al. Polya Yaklaşımı Adım 1: Problemi anlayın. Bilinmeyen nedir? Veri nedir? Koşul nedir? Koşulu sağlamak mümkün mü dür? Koşul bilinmeyeni belirlemede yeterlimidir? Adım 2: Problemin çözümü için plan ulaştırın. Bu problemi daha önceden gördünüz mü? Ġlişkili problemleri biliyor musunuz? Tüm verileri kullandınız mı? Koşulu tümüyle kullandınız mı? Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 7 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 8 2
Adım 3: Planı uygulamaya koyun. Çözüm planını uygulamaya koyarken her adımınızı kontrol edin. Adımın doğru olduğunu açıkça görebiliyor musunuz? Bunun doğruluğunu ispatlayabiliyor musunuz? Adım 4: Elde edilen sonucu gözden geçirin. Sonucu kontrol edebilir misiniz? Daha farklı sonuç elde çıkarabilir misiniz? Sonucu ve yöntemi başka problem için kullanabilir misiniz? Cevap anlamlı görülmekte midir? Hesap makinaları 1623 Wilhelm Shickord, ilk hesap makinası, 1642 Blaise Paskal, Pascalina hesap makinası 1822 Arithmometre 1850 Keyboard 1913 Elektro-Mechanical Arithmometre Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 9 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 10 Programlanabilirlik Vauconsan 1738-1749 da Android isimli metal silindir vasıtası ile giriş yapılabilen ilk hesap makinesi yapıldı. Jacguard 1804 de ilk programlanabilir makine yapıldı. Charles Babbage 1823 de Difference Engine isimli ilk dijital hesap makinesi yapıldı. Bu makine önceden yazılmış program ile çalışmaktaydı. Babbage Analytic Engine adlı makineyi geliştirdi. Bu makine kartlar üzerine delinmiş şekilleri (delikleri) okuyabilen ilk makinedir ve bilgisayarın atası olarak kabul edilir. (1910 April 8) Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 11 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 12 3
Ada Byram Aka (Lady Lovelace) ilk programcıdır. (Ada Augusta, Countess of Lovelace ) 20.Yy. dikkatler mekanik tasarımdan analog elektronik dizayna yoğunlaştı. Howard Mark I: Howard Aiken tarafından 1944 yılında IBM laboratuarında yapıldı. Ağırlığı 5 ton ve 750 0000 parçadan oluşmaktaydı. Toplama işlemini 0,3 s de, çarpma işlemini 6 s de ve sinüs hesaplaması 1 dk yapılabilirdi. Haftada bir kezse bozulurdu. Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 13 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 14 ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Computer): 1943-1945 yılları arasında Eckert ve Mauchly tarafından yapıldı. Ġlk olarak tamamı elektronik olarak çalışan genel amaçlı, analitik hesap makinesi ve bilgisayardır. Ağırlığı 30 ton, kapladığı alan 72 m 2 ve 1800 vakum tüpünden oluşmaktaydı. Dakikada 120 karakter okuyup, toplama işlemini 120 μs de, bölme işlemi 6 ms sürerdi. Doğruluk oranı %20 idi. EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer): Eckart, Mouchly, John ve Neuman tarafından ENIAC ın gelişmiş modeli olarak tasarlandı. Ġçerisinde kaydedilmiş işletim sistemi ile çalışmaktaydı. Okuma-yazma hafızası vardı Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 15 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 16 4
IBM 701: 1953-1954 de yapıldı ve 30 adet satıldı. IBM 650: 120 adet satıldı. Ġlk mikroişlemci Intel tarafından 1971 de yapıldı. Ġlk PC Apple tarafından 1977 de yapıldı. Intel 80x86 mikroişlemcisini yaptı. Ġlk PC piyasasına giren firmalar: Altair, Processor Technology, North Star, Tondy, Commodere, Apple. Tanım: Hafızasında kayıtlı emirler doğrultusunda çalışan, giriş kabul edebilen, bilgileri belirtilen kurallar gereğince manipüle (işlem) eden, elde edilen sonuçları dışarı verebilen ve bu bilgileri gelecek kullanımlar için saklayabilen (depolayabilen) elektronik alet. Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 17 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 18 En gelişmişinden en basitine bilgisayarlar şu dört ana işlemi yapmak zorundadır; 1.Dışarıdan bilgi alma, 2.Bilgi depolama, 3.Bilgi üzerinde çeşitli işlemleri yapma, 4.Bilgiyi dış ortama verme. Ġşlemci CPU; Process Giriş Çıkış Hafıza Bilgisayarı oluşturan temel birimler Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 19 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 20 5
Hafıza Ünitesi Verilerin depolandığı birimdir. Hafıza birimi çok sayıda posta kutusunun birleşimi gibi düşünülebilir. Bu kutuların bir adresi vardır ve her bir kutu sadece bir bilgiyi veya bir emri depolar. Eğer bu bilgi veya emir bir kutu için fazla ise (8 bit) birden fazla kutu kullanılır. Merkezi İşlem Birimi (CPU) İşlemci biriminin iki farklı fonksiyonu vardır; 1.Tüm bilgisayarın çalışmasını kontrol etmek, 2.Veriler üzerinde aritmetik ve mantıksal işlem yapmak (ALU). Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 21 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 22 Giriş/Çıkış (I/O) Ünitesi Bilgi girişinin (klavye, fare, tarayıcı vb.) ve çıkışını (ekran, yazıcı vb) yapıldığı ünitedir. Klavye Ekran Fare Ġnsan bölgesi Tarayıcı A/DC D/AC Sensor Saat Fiziksel bölge Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 23 Yazıcı Plotter Grafik... Compilers Editors Resource İşlemci Interpreters Çeviriciler Kütüphane Memory telefon hattı Utilities Ġşletim sistemi Floppy Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 24 CD Diğer işlemciler Modem Diğer bilgisayarlar Dış hafıza birimleri 6
Bilgisayar donanım bileşenlerinin çalışabilmesi için insana ve yazılıma ihtiyaç vardır. Yazılımlar; insanlar ve donanımlar arasında veya donanımlar arasında etkileşimi sağlayacak mekanizmalardır. Bunlardan birisinde meydana gelecek eksiklik sistemin çalışmasında aksaklıklar meydana getirmektedir. İnsan Tarafı: Ġnsanlar bilgisayara bilgi girişi için klavye, fare, tarayıcı v.b. cihazlar kullanırlar. Bilgisayarlardan ekran, yazıcı, çizici, hoparlör v.b. cihazlarla bilgi alırlar. Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 25 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 26 Fiziksel Taraf: Bilgisayarı kullanan insan, makine vb aygıtlara fiziksel çevre denir. Fiziksel taraf bilgisayarlarla çeviriciler yardımı ile haberleşirler. Örneğin ölçülen basınç, sıcaklık gibi değerler A/DC kullanılarak sayısal değerlere dönüştürülür. Hafıza Üniteleri: Bilgisayarların hafızaları depolama aygıtları yardımıyla arttırılabilir. Bu aygıtlara hafıza üniteleri denir ve bunlar harici hard disk (sabit disk), floppy, CD vb. Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 27 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 28 7
Haberleşme üniteleri: Bilgisayarların dış ortamlarla haberleşmesini sağlayan birimleridir. Bunlar, modem, ağ bağlantısı vb. DSL modem Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 29 Donanım: Bilgisayarın fiziksel aparatlarına denir. Bu aparatlar plastik, mekanik ve elektronik parçalardan oluşmaktadır. Yazılım: Bilgisayarı çalıştırmak için kullanılan programlar ve diğer uygulama programlarına denir. Bilgisayarı çalıştıran programlara işletim sistemi yazılımları denir. Yüksek seviyeli dillerin makine dillerine çevirimi translator programı aracılığı ile yapılır. Kullanıcılar için yazma (editing), depolama ve depodan alma programlarına utility programı denir. Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 30 Kullanıcıdan elektronik aksamlara kadar bilgisayar sistemi bir bütündür, bu bütünlük yanda şematize edilmiştir. Kullanıcı (Ġnsan) Oyunlar, eğitim programları, internet,. Ġşletim sistemi: Hafıza yönetimi, Dosya yönetimi, Donanım yönetimi Makine dili Micro programlama Fiziksel aletler Elektronik Uygulama Yazılımları Sistem Yazılımları Donanım Bilgisayar bir bütün olarak aşağıdaki şekildeki gibi sadeleştirilebilir. Giriş BİLGİSAYAR Program Çıkış Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 31 Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 32 8
Program bir bilgisayara ne yapacağını söyler. 5 BİLGİSAYAR 15 Girişi oku: 5 Girişe 10 ekle (+) Sonucu yaz (15) Dr.Eyüp GÜLBANDILAR 33 9