Bilgisayar Mimarisi Nedir?
Bilgisayar mimarisi, bilgisayar sistemlerini kurmak ve analiz etmekle ilgilenen bir disiplindir. Bu alan, donanım ve yazılım arasındaki köprüyü oluşturur ve sistemin tüm bileşenlerinin nasıl çalıştığını inceler.
Temel Bileşenler
Bir bilgisayar sistemi üç ana bileşenden oluşur:
- İşlemci (Processor): Komutları işleyen, hesaplamaları yapan merkezi birim
- Bellek (Memory): Verilerin ve programların geçici olarak saklandığı alan
- Giriş/Çıkış (I/O): Sistemin dış dünya ile iletişim kurduğu birimler
Donanım-Yazılım Arayüzü
Bilgisayar mimarisinin en kritik kısmı, donanım ve yazılım arasındaki arayüzdür. Bu arayüz, komut seti mimarisi (Instruction Set Architecture - ISA) olarak bilinir.
Üst Seviye Dil (HLL) → Derleyici → Assembly (ASM) → Makine Kodu → Donanım
Komut Seti Mimarisi (ISA)
ISA, donanım ve yazılım arasındaki sözleşmedir. Şunları tanımlar:
- İşlemcinin hangi komutları desteklediği
- Register'ların sayısı ve boyutu
- Bellek adresleme modları
- Veri tipleri ve formatları
Performans Metrikleri
Bilgisayar mimarisinde performans değerlendirmesi için kullanılan temel metrikler:
- Clock Frequency (Saat Frekansı): İşlemcinin saniyedeki çevrim sayısı (GHz)
- CPI (Cycles Per Instruction): Komut başına düşen çevrim sayısı
- Execution Time: Program çalıştırma süresi
- Throughput: Birim zamanda işlenen iş miktarı
CPU Time = Instruction Count × CPI × Clock Cycle Time
Mimari Tasarım İlkeleri
İyi bir bilgisayar mimarisi tasarımında dikkat edilmesi gereken noktalar:
- Sadelik ve düzenlilik
- Küçük olan daha hızlıdır
- İyi tasarım iyi bir uzlaşma gerektirir
- Yaygın durumları hızlı yapın
Mimari Çeşitleri
Modern bilgisayar mimarileri:
- CISC (Complex Instruction Set Computer): Karmaşık komut seti (örn: x86)
- RISC (Reduced Instruction Set Computer): İndirgenmiş komut seti (örn: ARM, RISC-V)
- VLIW (Very Long Instruction Word): Çok uzun komut kelimesi
- EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing): Açık paralel komut işleme