Temel Bilgisayar Yapısı ve Devreleri

Temel Bilgisayar Yapısı ve Devreleri

Bilgisayar mimarisi:

• Yazaçlar
• Zamanlama ve denetim
• Buyruk kümesi (Instruction Set) ile tanımlıdır.

Bilgisayar donanımına komut vermek için onun dilinden konuşmalısınız.Bilgisayarın kullandığı dilin kelimeleri buyruklardır (instruction).Bir sayısal bilgisayarın, kullanıcı tarafından kullanımı “program” ve verilen “veri” ile mümkün olur.Program çeşitli görevleri yapan komutlardan oluşur.Komutlar(buyruk), veriler ile beraber bellekte bulunur.

Buyruk kodu (Instruction Code)

Kelime haznesi : instruction-set

Kullanıcı: Program aracılığı ile bilgisayarı denetler.

Bilgisayar buyruğu:

• Binary koddur
• Bir dizi mikroişlemden oluşur
• Her bilgisayar kendine ait buyrukları işletebilir.

Mikroişlem: bilgisayar belleğindeki bir buyruğun parçasıdır.

• Buyruklar(komutlar) belleğin bir kısmında , veriler ise başka bir kısımda bulunmaktadırlar.
• 4096 kelimelik bir bellek birimi için 12 bit adres uzunluğu gerekmektedir. Çünkü 2¹²=4096 dır.
• Eğer her bir buyruğu 16 bit bellek kelimesine yerleştirecek olursak işlem kodu için 4 bit yerimiz kalır. Böylece 24 =16 buyruk tanımlanır.

 

Buyruk Formatı

 

I: Kip Biti
OP:Operasyon kısmı yapılan işlemin tanımlandığı
bit grubudur.
Adres kısmı ise, tanımlanan moda göre, operand adresinin tanımlandığı bitlerdir.

 

• Denetim 16 bit buyruğu , belleğin program kısmından okur.
• Buyruğun 12 bit adres kısmını kullanarak belleğin veri kısmından 16 bit veriyi okur.
• Sonra işlem kodu tarafından belirlenen işlemi icra eder.
• Tek bir işlemci yazacı bulunan bilgisayarlarda bu işlemci yazacına birikeçte denir.
• İşlem bellekten alınan veri ile AC nin içeriği arasında gerçekleştirilir

 

Buyruk Biçimleri

 

• Bir buyruğun adres kısmında bir veri varsa buna derhal , ani buyruk adı verilir.
• Bir buyruğun adres kısmında bir verinin adresi varsa bu buyruk doğrudan adrese sahiptir.
• Yukarıdaki iki ihtimal dışında ki bütün ihtimallere sahip buyruklar dolaylı adrese sahiptir.

Doğrudan Adreslemeli Buyruk:

Doğrudan adres için kip biti
I= 0 olur.

Bu buyruk bellekte 50 adresinde bulunuyor.

İşlem kodu ADD toplama işlemi buyruğunu gösteriyor.

Adres kısmı ise 550 nin ikili karşılığıdır.

Denetim 550 adresinde bulunan veriyi AC nin içeriğine toplar.

 

 

Dolaylı Adreslemeli Buyruk:

Dolaylı adres için kip biti
I= 1 olur.

Bu buyruk bellekte 50 adresinde bulunuyor.

İşlem kodu ADD toplama işlemi buyruğunu gösteriyor.

Adres kısmı ise 550 nin ikili karşılığıdır.

Denetim 550 adresine giderek verinin adresini bulmaktadır.

Bu durumda verinin gerçek adresi 1100 dür. 1100 adresinde bulunan veriyi AC nin içeriğine toplar.

 

BİLGİSAYAR YAZAÇLARI

DR ve AR anabellek okuma ve yazma işlemlerinde veri ve adres bilgisini tutmakla görevlidir.
IR komutun saklanması, operasyonunun yorumlanıp, mikroişlemlerin başlatılması görevini yapar.
PC, bilgisayarda saklı bulunan programın komutlarının okunmasıyla görevli olup, koşulan komuttan sonraki komutun adresini gösterir.

TR geçici verinin saklanabileceği hızlı bellektir.

INPR ve OUTR 8 bitlik karakterin, kesinti işlevi yoluyla, bilgisayar akümülatörüne okunması ve yazılmasıyla görevlidir.

ORTAK VERİ YOLU SİSTEMİ

Temel bilgisayar sekiz yazaç, bir ana bellek ve kontrol biriminden oluşmaktadır.

Bu yapıda ikili bilgiler, 16 bit hat grubu yoluyla elemanlar arasında transfer edilmektedir.

İkili bilgi aktarımı şu şekilde yapılır: Bellek elemanların çıkışları S2 S1 S0 seçim girişleri ile kontrol edilen MUX (3X8) tarafından hat grubuna bağlanır.

Örneğin, DR’nin çıkışı 3 ise, S2 S1 S0 =011 DR’nin çıkışının seçilmesini sağlar. Böylece, DR’nin içeriği hat grubuna verilir. Bu içerik hangi yazaca yüklenecekse, onun “yükle” kontrolü aktive edilir.

Örnek: AC’nin yükle hattı aktive edilirse AC<DR 16 bitlik bilgi transferi sağlanır. Yazaçlarda üç kontrol işareti vardır: Yükle, arttır ve temizle. Böylece, belleklerin bilgi içeriği kontrol edilir.

AR ve PC anabellekteki adreslerin tanımlanmasını sağlar. Eğer içerikleri 16 bit veri yoluna aktarılırsa, en anlamlı 4 bit 0000 olarak alınır. Bilgi alırken 12 önemsiz biti alırlar.

INPR ve OUTR veri yolunun en az anlamlı 8 bitini kullanırlar.

INPR herhangi bir cihazdan bir karakter alır bunu AC ye aktarır.

OUTR AC’den karakter alır ve çıkış cihazına gönderir.

Anabellek okuma ve yazma : AR ve DR ile yapılır. Okuma operasyonunda AR anabellek adresini tutar, anabelleğin oku kontrolü aktive edilir. Son olarak da, bu içerik DR’ye aktarılacağından, onun “yükle” kontrolü aktive edilerek transfer gerçeklenir. Yazma işleminde ters işlem yapıldığı hatırlanmalıdır.

Gösterilen yapının diğer bir özelliği de aynı saat darbesinde iki mikroişlemin yapılabileceğinin gözlenmesidir:
DR <AC , AC < DR
Yukarıdaki şekilde DR ve AC arasındaki bağlantı bu transferleri sağlar.

ALU’da E bayrağı (flag) toplama işleminin eldesi, çıkarmanın ödüncü, taşma vb. değerleri göstermekte kullanılır.

BİLGİSAYAR BUYRUKLARI

Temel bilgisayarın üç buyruk kod biçimi vardır.

Bellek adreslemeli: ilk bit doğrudan ve dolaylı adreslemeyi belirtir.  I=0 doğrudan adresleme, I=1 dolaylı adresleme

Yazaç adreslemeli: Buyruk işlem kodları 111 dir. En soldaki 0 dır. AC üzerinden bir işlem veya AC nin test edilmesi işlemlerini yapar. Bellekten veriye gerek yoktur, geriye kalan 12 bit yapılacak işlem için kullanılabilir.

Giriş çıkış adreslemeli:bellekten veriye gerek duymaz. G/Ç işlem tipini belirtmek için 12 bit kullanılır.