Bilgisayar mimarisi nedir?

Bilgisayar mimarisi, bilgisayar donanımının mantıksal organizasyonudur. Bilgisayar donanım özelliklerinin nasıl tanımlanabileceğini ve birbirleriyle nasıl etkileşime girdiklerini açıklayan bir dizi ilkedir. Bilgisayar mimarisi, diğer bileşenlerin yanı sıra CPU’nun mikro mimarisini de kapsar. Bir bilgisayarın mimarisi, performansını, yeteneklerini ve sınırlarını belirler.

Mimarinin farklı alanlarda farklı anlamları vardır. Bilgisayar mimarisi hakkında konuşulurken, genellikle bir bilgi işlem cihazının mantığına atıfta bulunulur. Genellikle bilgisayar çiplerinin veya işlemcilerinin tasarımına, birimlerine ve çalışma yöntemlerine rehberlik eden temel ilkeleri ifade eder. Bu blog yazısında, ne olduğu, örnekler, avantajlar ve dezavantajlar ve çok daha fazlası dahil olmak üzere bilgisayar mimarisi ile ilgili tüm sorularınızı yanıtlayacağız.

Bilgisayar mimarisi nedir?

Bilgisayar mimarisi, bir bilgisayarın nasıl çalışacağını ve ne için kullanılabileceğini belirlemesi açısından önemlidir. Bilgisayarın performansını, güç tüketimini, boyutunu ve maliyetini belirler.

Bir bilgisayar mimarisi, donanım ve yazılımın bir kombinasyonu veya ikisinden sadece biri olabilir. Bir donanım mimarisi, bir bilgisayar mantığının uygulanmasıdır, yazılım mimarisi ise bir bilgisayarın işlevselliğinin uygulanmasıdır. Ancak, yazılım mimarisi büyük ölçüde donanım mimarisine bağlıdır.

Bilgisayar mimarisi ve yazılım mimarisi

Bilgisayar mimarisi ve yazılım mimarisi terimleri aynı değildir ve tamamen farklı anlamlara sahiptir. Bilgisayar mimarisi fiziksel bir aygıtı çalıştıran mantık iken, yazılım mimarisi bir aygıtın işlevselliğini yönlendiren mantıktır.

Bilgisayarların mimarisine dayanarak tasarlanabilir ve inşa edilebilirler. Bu nedenle, ortaya çıkan bilgisayar türü, yetenekleri ve işlevselliği vb. ona bağlı olacağından, içinde bulunan farklı bileşenleri ve ayrıca mevcut mimari türlerini ayırt etmek önemlidir.

Mimarinin ana bileşenleri

Bilgisayar mimarisinin birkaç ana bileşeni vardır:

• CPU: merkezi işlem birimi veya mikroişlemcidir. Bu bölüm, ISA’nın farklı talimatlarını ve yazılımın yürütülmesi için kullandığı verileri yürütmekten sorumludur. Yani, işletim sistemi de dahil olmak üzere bilgisayar programlarının yürütülmesinden sorumludur.
• Veriyolu: Bilgisayarın parçalarını birbirine bağlayan ve veri yolu, adres yolu ve kontrol yolu gibi çeşitli tip ve özelliklerde olabilen bileşenleri ifade eder.
• Ana bellek: Genellikle yürütülecek programların, yani bir işlem için gerekli olan ve CPU tarafından talep edilecek veri ve talimatların kaydedildiği RAM belleğidir.
• G/Ç: Elbette bilgisayarların ayrıca bir bilgi giriş ve çıkış sistemine, yani veri gönderip alacakları portlara ihtiyacı vardır. Bu, kullanıcı için çok önemlidir, aksi takdirde bilgisayarla etkileşime giremeyecektir.

Kısacası, mimarinin temel bileşenleri, bir bilgisayarın tanımının parçası olan bileşenlere karşılık gelir.

Bilgisayar mimarisi türleri

Birkaç tür bilgisayar mimarisi vardır:

• Birincisi, veri akışı mimarisidir. Veri akışı mimarisi, verilerin hesaplamanın farklı aşamalarından geçtiği paralel bir mimaridir. Bu mimaride, bir hesaplamanın sonucu başka bir hesaplama için girdi olarak kullanılır.
• İkinci örnek, von Neumann mimarisidir. Von Neumann mimarisi, hesaplamanın sıralı olarak yürütüldüğü sıralı bir mimaridir. Hesaplama sıralı olarak yapılır. Bu mimaride bir merkezi işlem birimi (CPU), bellek ve giriş-çıkış aygıtları bulunur.
• Üçüncü örnek Harvard mimarisidir. Bu mimari, von Neumann mimarisinin değiştirilmiş bir versiyonudur. İki ayrı hafızası vardır: biri program talimatları ve diğeri veri için.
• Dördüncü örnek, değiştirilmiş Harvard mimarisidir. Veri akışı mimarisi ile Harvard mimarisinin bir birleşimidir. Bu mimaride bir program hafızası ve bir veri hafızası vardır.

Veri akışı mimarisi

Veri akışı mimarisinde veriler, hesaplamanın farklı aşamalarından geçer. Bu mimaride, bir hesaplamanın sonucu başka bir hesaplama için girdi olarak kullanılır. Veri akışı mimarisi, verilerin farklı hesaplama aşamalarından geçtiği paralel bir mimaridir. Bu mimaride, bir hesaplamanın sonucu başka bir hesaplama için girdi olarak kullanılır. Hesaplama, bir işlemci ağı, bir ara bağlantı ağı ve bir tür depolama kullanılarak paralel olarak yapılır.

Von Neumann mimarisi

Von Neumann mimarisi, hesaplamanın sıralı olarak yürütüldüğü sıralı bir mimaridir. Hesaplama sıralı olarak yapılır. Bu mimaride bir merkezi işlem birimi (CPU), bellek ve giriş-çıkış aygıtları bulunur. CPU’nun bir talimat kaydı ve bir veri kaydı vardır. Bellek, hesaplama sırasında talimatları ve verileri tutan bir depolama aygıtıdır. Ayrıca verileri ve talimatları depolamak için kullanılır. Giriş ve çıkış cihazları dış dünya ile iletişim kurmak için kullanılır. Klavyeler, ekranlar, yazıcılar, tarayıcılar ve diğer cihazları içerir.

Harvard mimarisi

Bu mimari, von Neumann mimarisinin değiştirilmiş bir versiyonudur. İki ayrı hafızası vardır: biri program komutları, diğeri ise veriler içindir.

Değiştirilmiş Harvard mimarisi

Veri akışı mimarisi ile Harvard mimarisinin bir birleşimidir. Bu mimaride bir program hafızası ve bir veri hafızası vardır.