Bilgisayarın Gelişimi
Analitik Makine, 1830'lu yıllarda Charles Babbage'ın temelini attığı mekanik bilgisayarlardır. Analitik Makine'yi bir önceki çalışması Fark
Makinesinden ayrı tutan nitelik delikli kartlar kullanılarak yapılmasıydı.
Herman Hollerith 1889 senesinde ilk defa elektriksel olarak veri işleyen bilgisayarı geliştirdi. Herman Hollerith 1896 senesinde IBM şirketini kurdu ve bilgisayara IBM100 adını verdi.
1942 senesinde ilk elektronik bilgisayar ABC (Atanasoff-Berry Computer) adını aldı. Günümüz bilgisayarlarının ilk örneği kabul edilen ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Computer), ABC (Atanasoff-Berry Computer)'nin teknolojisini kullanılarak geliştirilmiştir. 30 ton ağırlığında olup, USA ordusu tarafından kullanılmıştır.
Intel tarafından 1978 senesinde 8086 işlemcileri yapıldı, 1981 senesinde ise DOS işletim sistemini çalıştırabilen bilgisayarlar tanıtıldı.
Bilgisayar İletişimi
Bilgisayarlarda iletişimde işin içine rakamlar, kodlar girmeye başlıyor. Bilgisayarlar ikili sayı sistemini yani 1 ve 0 rakamlarını kullanırlar. Bilgisayarların bu iki sayıdan anladığı bir dil yoktur.
1 = Elektrik Sinyali var, Veri var
0= Elektrik Sinyali yok, Veri Yok
Bit ve Byte Kavramları
Üsttede dediğim gibi bilgisayarla ikili sayı sistemini kullanırlar. İkili sayı sistemi sadece 1 ve 0 rakamlarından oluşur. Bütün iletişim bu iki sayının çeşitli kombinasyonları sayesinde sağlanır.
Bit : Bir tane 1 veya 0'dan oluşur, bilgisayarın algılayabileceği en küçük veri ölçüsüdür.
Nibble : 4 tane bitten oluşur.
Byte : 8 tane bitten oluşur, klavyede bastığımız her tuş 1 byte'dır.
Word : 16 tane bitten oluşur.
Şimdi ise bunların bazılarını örnek olarak görelim.
Gördüğünüz gibi TurkHackTeam
kelimesi 12 harf, klavyede her harf ve rakam 1 byte demiştik. O zaman Not defterimiz 12 byte olmalı.
Ve gördüğünüz gibi (mavi renkle dikdörtgen içine alınmış yer) 12 byte yazıyor.
* Şimdi ise birde veri depolama olaylarına göz atalım ;
Veri depolama birimlerinin ne kadar veri barındırabileceği byte ve bit'lerle belirtilir.
ASCII
Metin karakterlerinin ikili sayı sistemindeki değerine ASCII denir.
İngilizce alfabesindeki tüm harfleri kapsayan değer 128 koddan oluşur.
Bu görselde bize ASCII tablosunu gösteriyor.
Şimdi bir tane not defteri açalım ve değerleri ALT + kombinasyonuyla deniyelim.
Görselde gördüğümüz THT kelimesini Yazmak İçin;
T'nin değeri : 84 ~> ALT + 84
H'nin değeri : 72 ~> ALT + 72
T'nin değeri : 84 ~> ALT + 84
Kombinasyonlarını yapabiliriz.
Veri Yolu (BUS)
Bilgisayarlar veri aktarımında Veri Yolu (BUS) ismi verilen yolları kullanırlar.
Bu veri yollarının genişliği, bilgisayarın aynı zamanda ne kadar veri iletebileceğini gösterir.
32 bit'lik veri yolu ~> aynı zamanda 32 bit veriyi iletebilir.
64 bit'lik veri yolu ~> aynı zamanda 64 bit veriyi iletebilir.
Bilgisayardaki tüm donanımlar birbirleriyle Veri Yolu (BUS) ile iletişim kurup, birbirlerine bağlıdırlar.
İşlemci
İşlemci, eylemleri parçalara bölerek işler. Bu parçalara ise Döngü adı verilir. İşlemcinin döngüleri işlemesi biraz vakitini alır. 1 saniyede işlenebilen döngü sayısı, işlemcinin hızını (GHz) gösterir. 1 GHz hız ile çalışan bir işlemci, saniyede 1 milyar döngü işleyebilir.
İçerisinde mikro işlemci bulunur ve mikro işlemcinin de içerisinde 7 tane farklı birim vardır.
1-) Control Unit (CU) : İşlemciye gelen ve işlemciden işlenmiş bir şekilde çıkan işlermlerin düzenlemesini yapar. Kısaca bir organizatör. İşlemcinin meşgul mü, müsait mi ? gibi durumlarını inceler.
2-) Prefect Unit : Control Unit'ten geçen işleme komut göndermekle görevlidir. Kısaca iş verir. ( Verilen işleri L1 cache'ye bırakır.)
3-) Decode Unit : Gelen komutu bir alt bölüm yani Execution Unit'e taşımadan önce thread'lara böler.
4-) Execution Unit : Kendi içinde Aritmetic Logic Unit (ALU) ve Floating Point Unit (FPU) adında 2 ayrı birim barındırır.
a) Aritmetic Logic Unit (ALU) : İşlemci içindeki mantıksal ve matematiksel işlemleri yapan bölümdür. Bir işlemcide birden çok Aritmetic Logic Unit (ALU) bulunabilir.
b) Floating Point Unit (FPU) : İşlemcide Floating Point Unit (FPU) ileri düzey matematiksel işlemleri yapan bölümdür.
5-) Register : Control Unit (CU) ve Execution Unit için geçici bir bellektir. Kısaca karalama defteri olarak bilinir. Çok hızlı bir birimdir.
6-) Cache : Layer 1 (L1), Layer 2 (L2) ve Layer 3 (L3) olmak üzere 3 bölümden oluşur. Kısacası cache işlemcinin not defteri ve görev listesidir.
a) L1 Cache : En hızlı çalışan önbellektir. Hesap yaparken en çok kullanılan veriler burada tutulur.
b) L2 Cache : L1'e göre biraz daha yavaştır. L1 mantığıyla kullanılır. L1'de yer kalmadığı vakit L2'ye geçilir. L1'den daha kapasitelidir.
c) L3 Cache : L1 ve L2'den yavaştır. Fakat en kapasiteli bellektir. L1 ve L2 mantığıyla kullanılır.
7-) Bus Interface Unit : Adress Bus ve Data Buss'lara erişimi yapar. İşlemcinin kısaca giriş ve çıkış kapısıdır.
İşlemci Teknolojileri
İşlemcinin bir komutu işlemeye başlamadan hemen önce, süren komutun bitmesini beklemez.
Prefect Unit, Decode Unit'e işi gönderirken meşgul mü ? değil mi ? gözetmez.
L1 cache'de boş yer buldukça işi gönderir.
Pipelining teknolojisi daha fazla adım eklenerek Hyper-Pipelined olarak geliştirilmiştir.
SuperScaler
Execution Unit'in işlemcide birden çok bulunduğu teknolojidir.
Execution Unit'in artık işleri belli bir sıraya göre değil, karışık bir şekilde olabiliyor.
Tek bir Floating Point Unit (FPU) vardır; ortak kullanılabilir. Ancak Aritmetic Logic Unit (ALU) sayısı artış göstermiştir.
Out-Of-Order Execution
Y işleminin sonucuyla bağlantılı olan X işleminin tamamlanması durumunda kullanılır.
X işlemi, Y işleminin olmasını beklerken bunu bu sefer pipeline'de değil, buffer (reservation veya instruction buffer)'larda bekler.
X işlemi, Y işlemi yapılırken sırada değil, kenar bölümde bekletilir.
Branch Prediction
Perfect Unit, işlemleri başarılı olma durumlarına göre, sıradaki işleri dallandırma işlemini uygulayarak (Branching) pipeline'a gönderir.
Normalde işlemin sonucu beklenen sonuçtan başka olarak yanlış ya da hatalı çıktıysa, sırada bekleyen işlemler öncelikle durdurulur ve pipeline'den çıkarılır.
Bu vakit kaybının yaşanmasın diye, aynı ya da benzer işler için tahmin belleği kullanılır. Benzer ya da aynı işlemin sonucu, yeniden gelmesi halinde tahmin eder. Bu belleğe Branch Target Buffer (BTB) ismi verilmiştir.
Speculative Execution
Matematiksel işlemleri Out-Of-Order Execution'a dahil ettiği gibi mantıksal işlemleride Out-of-Order Execution'a dahil eder.
Tahminler vasıtasıyla şart içermeyen mantıksal işlemleride yapar.
Tahmin sağlamalarını yapıp, çok kullanılan ve kesinleşmiş tahminleri, geçici register'dan alıp kalıcı register'a geçirir.
Explicity Parallel Instruction Computing (EPIC)
Paralel işlem yapabilmeyi hızlandırmak kasıtıyla yapılmıştır.
Hangi işlemleri paralel olarak işleyebileceğini Prefect Unit, Execution Unit'e söyler.
Bu sayede işlemci, işlem sırasını daha basit ve hızlı belirler.
Explicity Parallel Instruction Computing (EPIC) işlemcilerde, varsayımların daha başarılı olabilmesi için ileri matematiksel
yöntemler bulunur.
Intel Itanium marka işlemcilerde Explicity Parallel Instruction Computing (EPIC) bulunur.
Hyper-Threading
2 set register'e tek bir çekirdek bünyesinde bulunduğu teknolojidir.
Bu nedenden ötürü her bir tane işlemci mantıksal olarak 2 tane gibi çalışır.
2 set register'i Execution Unit'ler hesaplama işlemleri için kullanabilirler.
Hyper-Threading 2 çekirdekli bir CPU, 4 tane thread'i aynı zamanlı işleyebilir, böylelikle %30'luk bir performans artışı sağlanır.
CPU'larda Veri Yolları
Adres Yolu (Adress Bus) : Bilgiler, bellekte 8 bitlik bloklar halinde muhafaza edilir.
Her bloğun bir tane adresi vardır, işlemciler bellekteki bilgilere ulaşırken bu adresi kullanırlar.
Veri Yolu (Data Bus) : Bellek üzerinde adreslenmiş bloklarda bulunan bilgiler, bu yollar sayesinde taşınırlar.
Front Side Bus (FSB) : İşlemci ile bellek arasındaki bilgi yoluna verilen isimdir. Bu bilgi yolu anakart üzerinde bulunur.
Back Side Bus (BSB) : İşlemci ile Layer 2 (L2) cache arasındaki bilgi yoluna verilen isimdir. Bu bilgi yolu işlemcinin içinde bulunur. İşlemci ile mikro işlemci arasındadır.
Anakart
Anakart, bütün donanımların birbiriyle iletişim kurmasını, kullanıcıya başarılı bir şekilde ulaşmasını ve dış dünyaya açılmasını sağlayan ana donanımdır. Anakart, bir bilgisayarın sahip olabileceği özellikleri belirler.
Anakart Türleri
1) AT Form-Factor :
AT Form-Factor 1982 senesinde geliştirilmiş ve ortalama 1990 senesine kadar kullanılmıştır.
Küçük olduğu için montaj işlemi zordur.
Soğutma sistemi, mekanizma'sı gelişmiş değildir.
Paralel ve seri kabloları, farklı kablolandırılır.
Elektirği otomatik bir şekilde kesmez.
2) ATX Form-factor
Büyük bir modeldir ve montajı basittir.
Soğutma sistemi, mekanizması gelişmiştir.
Soğutma amacıyla AT Form-Factor üzerine geliştirilmiştir.
Paralel ve seri kabloları tümleşiktir.
Elektriği otomatik bir şekilde kesebilir.
Kendi içlerinde başka modelleride vardır.
Yonga Seti (Chipset)
Yonga Seti (Chipset), bütün donanımların işlemci ile haberleşmesini sağlar.
İşlem bekleme aralıklarını azaltır ve düzenler.
Yonga Seti (Chipset), Kuzey Köprüsü (North Bridge) ve Güney Köprüsü (South Bridge) olarak iki tanedir.
1) Kuzey Köprüsü (North Bridge)
İşlemci (CPU), bellek (RAM), AGP slotu ve Güney Köprüsü (South Bridge) arasında haberleşmeyi sağlar.
Bu 4 tane birimden gelen bilgileri hızlandırılmış bir şekilde işlemci (CPU)'ye gönderir.
İşlemciden gelen bilgileride, yavaşlatılmış bir şekilde bu birimlere gönderir.
2) Güney Köprüsü (South Bridge)
PCI portu, paralel port, seri port, ISA ve depolama birimleri arasındaki haberleşmeyi sağlar.
Bu 5 tane birimden gelen bilgileri Kuzey Köprüsü (North Bridge)'ne gönderir.
Kuzey Köprüsü (North Bridge)'nden gelen bilgileride bu birimlere gönderir.
Anakart Hızı, Kuzey Köprüsü (Nort Bridge) ve Güney Köprüsü (South Bridge) arasındaki hıza denir. Anakart hızı bilgisayarın hızına doğrudan etkiler.
Genişleme Yuvaları (Expension Slots)
Anakart üzerindeki takılacak olan donanımlar için yuvalardır.
Anakart üzerindeki veri yollarının uç noktasında bulunurlar.
ISA, PCI, PCI-E ve AGP olmak üzere 4 farklı tip genişleme yuvası vardır.
1) ISA (Industry Standard Architecture) Slot
8 bit ve 16 bit bant genişliğine sahiptirler.
En çok 8 MHz (Megahertz) hızında çalışabilir.
Ekran kartı ve ses kartı montajlanabilir.
Günümüzde artık kullanılmamaktadır.
2) PCI (Peripheral Component Interconnect) Slot :
Intel tarafından 1990 senesinde yapılmıştır.
32 bant genişliğinde, 33 MHz (Megahertz) hızında çalışır.
Saniye 133 MB (Megabyte) veri gönderebilir.
Ekran kartı ve ses kartı montajlanabilir.
Plug in Play (Tak ve Çalıştır) özelliğine sahiptirler.
3) AGP (Advanced Graphics Port) Slot :
Geliştirilme sebebi PCI (Peripheral Component Interconnect) Slot'unun hızının yetersiz kalmasıdır.
Sadece grafik bilgisi göndermek için kullanılır.
Sadece ekran kartı tarafından kullanılır.
Doğrudan Kuzey Köprüsü (North Bridge) ile iletişimdedir.
32 bit bant genişliğindedir.
4 tane AGP versiyonu vardır.
a)66 MHz (Megahertz) (AGP)
b) 66 MHz x2 (Megahertz) (AGP 2X)
c) 66 MHz x4 (Megahertz) (AGP 4X)
d) 66 MHz x8 (Megahertz) (AGP 8X)
4) PCI Express (PCI-E) Slot :
PCI Slot'una göre daha hızlıdır ve daha az güç harcar.
Doğrudan Kuzey Köprüsü (North Bridge) ile iletişimdedir.
Diğer slotlardan farklı olmak üzere seri arayüz kullanır.
PCI-E (PCI Express) 2.0 ve 3.0 sürümleri bulunmaktadır.
Geriye dönük uyumlu yapılmıştır.
x1, x4, x8, x16 olmak üzere 4 farklı tiptir.
Bağlantı Noktaları
USB (Universal Serial Bus)
Bütün bağlantı tipleri ve bütün donanımlar için en uyumlu bağlantı noktasıdır.
USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1, USB 3.2 olmak üzere 5 farklı versiyona sahiptir.
Mavi renk USB 3.0'ı temsil eder.
USB 1.0 saniyede 1.5 MB (Megabyte) bilgi iletebilir. (1996)
USB 2.0 saniyede 60 MB (Megabyte) bilgi iletebilir. (2001)
USB 3.0 saniyede 625 MB (Megabyte) bilgi iletebilir. (2011)
USB 3.1 saniyede 1.22 GB (Gigabyte) bilgi iletebilir. (2014)
USB 3.2 saniyede 2.60 GB (Gigabyte) bilgi iletebilir. (2017)
Plug in Play (Tak ve Çalıştır) özelliğine sahiptir.
USB portları 5 volt çıkış verir. (USB 2.0 0,5A / USB 3.0 0,9A gücüne sahiptir.)
USB kabloları için maksimum boy 5 metredir. (Repeater sayesinde 43 metreye kadar çıkabilirler.)
Bellek (Memory)
Bellek (Memory), hızlı erişim sağlamak, sabit veriler ve açılış süreçleri için kullanılır.
Bellekler RAM (Random Access Memory) ve ROM (Read Only Memory) olmak üzere iki farklı tiptirler.
Kendi içlerinde çeşitlenirler.
1) RAM (Random Access Memory)
İşlemcinin, hesapları için kullandığı hızlı bilgi deposudur.
İşlemci tarafından tercih edilmesinin sebebi diske oranla çok daha hızlı olmalarıdır.
Veriyi elektriksel ortamda geçici olarak barındırır.
Verilen güç kesildiğinde işlemler silinir. (İptal edilir)
Çalışma yönlerine göre Statik ve Dinamik olarak iki farklı çeşite ayrılır.
Yapılarına göre SIMM, DIMM ve RIMM olarak üç çeşide ayrılırlar.
Çeşitlerine göre EDO, SDRAM, DDR-SDRAM, RDRAM, DDR2, DDR3 ve DDR4 olarak yedi çeşide ayrılırlar.
Çalışma Yönlerine Göre
a) Statik RAM
Bilgilerin saklanabilmesi için güç yenilemeye gereksinim duymazlar.
Üretim teknolojileri maliyetlidir.
Statik RAM, işlemci içindeki Level 1 ve Level 2 ön belleklerdir.
b) Dinamik RAM
Bilgilerin saklanabilmesi için güç yenilemeye gereksinim duyar.
Bilgisayar sisteminin temel belleğidir.
Bilgi bütünlüğü kontrolü için ECC (Error Correcting Code) teknolojisine sahiptirler.
Yapılarına Göre
a) SIMM (Single in-Line Memory)
Modülün yalnız tek tarafında bilgi (veri) yolu bulunur.
30 veya 72 pinlidir.
En çok 16 bit ya da 32 bit bant genişliğinde olurlar.
Modüller çift olarak kullanılması mecburidir.
Günümüzde çok kullanılmazlar.
b) DIMM (Dual in-Line Memory)
Modülün çift tarafında bilgi (veri) yolu bulunur.
Bu nedenden ötürü 64 bit'lik bilgi bir anda kabul olabilir.
64 bit bant genişliğinde olurlar.
184 pinlidirler.
Modüller tek olarak kullanılabilirler.
Günümüzde en fazla kullanılandır.
c) RIMM (Random Access Memory)
DIMM (Dual in-Line Memory) gibi RIMM (Random Access Memory)'de 184 pinlidir.
16 bit bant genişliğinde 800 MHz (Megahertz) hızda bilgi aktarabilir.
Pahalıdırlar ancak çok hızlıdırlar.
Pahalı olduğundan dolayı çok fazla yaygınlaşmamıştır.
Çeşitlerine Göre
a) EDO (Extended Data Out)
30 veya 72 pinlidirler.
SIMM (Single in-Line Memory) slotlarına montajlanabilirler.
50 ns, 60 ns, 70 ns hızlarındadırlar.
Pentium II işlemcisine kadar yaygın bir şekilde kullanımına devam edilmiştir.
b) SDRAM (Synchronous DRAM)
Sistemin bilgi (veri) yolu hızında çalışırlar.
EDO (Extended Data Out)'lara göre daha iyi performans gösterirler.
DIMM (Dual in-Line Memory) Slotlarına montajlanırlar.
64 bit bant genişliğindedirler.
66 MHz (Megahertz), 100 MHz (Megahertz), 133 MHz (Megahertz) hızlarındadırlar.
Anakart ve işlemci hızlarıyla eş ölçüde seçilmelidir.
Günümüzde çok fazla yaygın değillerdir.
c) DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
SDRAM'lerden iki kat daha fazla hızlıdırlar.
Saat vuruşları hem artan, hem azalan noktada işlem yapar.
DIMM (Dual in-Line Memory) Slotlarına montajlanabilirler.
64 bit bant genişliğindedirler.
400 MHz (Megahertz) hızındadırlar.
1,6 GB/s (Gigabyte / Per second) hızda gönderim yapabilirler.
d) RDRAM (RAMBus DRAM)
16 bit bant genişliğine rağmen SDRAM (Synchronous DRAM)'lere göre daha hızlı çalışırlar.
RIMM (Random Access Memory) Slotlarına montajlanabilirler.
Saat vuruşları hem artan, hem azalan noktada işlem yapar.
Bu sebepten ötürü 400 MHz (Megahertz) hızda olmalarına rağmen 800 MHz (Megahertz)'e çıkabilirler.
Pahalı olduğundan dolayı çok fazla yaygınlaşmamıştır.
e) DDR2-SDRAM
64 bit bant genişliğindedirler.
Saat vuruşları hem artan, hem azalan noktada işlem yapar.
DDR'lara göre 2 kat fazla hıza 800 MHz (Megahertz)'e çıkabilirler.
6,4 GB/s (Gigabyte / Per second) hızda gönderim yapabilirler.
DIMM (Dual in-Line Memory) Slotlarına montajlanabilirler.
DDR'lara göre daha fazla tasarrufludurlar. (DDR 2.5V harcarken, DDR2 1.18V harcar.)
f) DDR3-SDRAM
64 bit bant genişliğindedirler.
Saat vuruşları hem artan, hem azalan noktada işlem yapar.
DDR2'lere göre 2 kat fazla hızlara 1600 MHz (Megahertz) çıkabilirler.
12,8 GB/s (Gigabyte / Per second) hızda gönderim yapabilirler.
DIMM (Dual in-Line Memory) Slotlarına montajlanabilirler.
DDR'lara göre daha fazla tasarrufludurlar. (DDR 2.5V harcar, DDR2 1.18V harcar, DDR3 1.5V harcar.)
Düşük güç harcaması nedeniyle mobil cihazlara daha fazla uygundur.
Çift ve dört çekirdekli işlemcilere daha çok uyumludur.
g) DDR4-SDRAM
Çok büyük değişiklikler içerir. Samsung tarafından 2011 senesinde duyurulmuştur.
%40 daha çok performans sağlar ve %50 daha az güç harcar.
3200 MHz (Megahertz) hıza çıkabilirler.
DDR'lara göre daha fazla tasarrufludurlar. (DDR 2.5V harcar, DDR2 1.18V harcar, DDR3 1.5V harcar, DDR4 1.2V harcar.)
Geriye dönük uyumlu özelliğine sahip değildir.
Ekran kartlarında kullanılanlar
a) VRAM (Video RAM)
Görüntü verilerini daha hızlı bir şekilde işlemek için yapılmıştır.
Dual port özelliği ile hem okuyabilir, hemde yazabilir.
b) WRAM (Windows RAM)
Dual port özelliğine sahiptir
VRAM (Video RAM)'den %25 daha fazla hızlıdır.
c) SGRAM (Synchronous Graphics RAM)
Tek portludur. Görüntü verilerinin okuma ve yazma performansı için yapılmıştır.
2) ROM (Read Only Memory)
Bilgiyi yazılımsal olarak temelli şekilde barındırır.
Verilen güç kesildiğinde yapılan işlemler silinmez, bilgiler kalıcıdır.
Bütün bilgisayar kartlarının üzerinde üreticinin yazılımını içeren ROM (Read Only Memory) bulunur.
ROM, PROM, EPROM, EEPROM ve Flash ROM olmak üzere 5 tane çeşidi vardır.
a) ROM (Read Only Memory)
Yalnızca okunulabilirdir.
b) PROM (Programmable Read Only Memory)
Özel aletler ile kullanıcı tarafından yalnızca 1 kere bilgi (veri) yazılabilir.
c) EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
Kullanıcı tarafından birden çok kez bilgi (veri) yazabilir.
Ultraviyole ışınlar aracılığıyla silinme işlemi gerçekleştirilir.
d) EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
Kullanıcı tarafından birden çok kez bilgi (veri) yazabilir.
Elektrik aracılığıyla silinme işlemi gerçekleştirilir.
e) Flash ROM (Flash Read Only Memory)
Bir çeşit EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)'dur. Ancak EEPROM'dan daha hızlıdır.
Elektrik aracılığıyla silinme işlemi gerçekleştirilir.
Günümüzde flash disk olarak bilinir ve yaygın bir şekilde kullanılır.
Depolama Birimleri (Storage Units)
Depolama Birimleri (Storage Units), kalıcı erişim sağlamak, kalıcı veriler ve bilgi (veri) depolamak için kullanılır.
1) Disket Sürücüleri (Floppy Drive)
IBM (International Business Machines) tarafından 1971 senesinde yapılmıştır.
İçinde 1.44 MB (Megabyte) bilgi (veri) depolayabilirdi.
Silinip tekrar yazılabilirler.
Magnetic Field (Manyetik Alan)'dan etkilenirlerse veri (bilgi) kaybedebilirler.
Bilgiler (Veriler), plastik bir katman üzerine demir oksitleri yönlendirilerek yazılırdı.
2) Sabit Disk Sürücüleri (Hard Disk Drive / HDD)
Bilgiler (Veriler), manyetik bir alanda saklanır.
Toz, kir vs. geçirmeyen ****l bir kutu içindeki plakalar, bunların üzerinde hareket etme işlenimi gerçekleştiren okuma-yazma kafaları ve plakalar sayesinde okuma-yazma kafalarını kontrol eden elektronik karttan oluşur.
Plakalar dakikada 5,400, 7,200, 10,000 ve 15,000 devire ulaşabilirler.
RPM (Revolutions per Minute) bu devir/dakika hızına verilen isimdir.
1.8 inç, 2.5 inç, 3.5 inç, olmak üzere 3 farklı boyutları vardır.
Okuma-Yazma İşlemi
Plakalara okuma-yazma kafaları temasta bulunmazlar.
Kafalara güç erişimi sağlandığında uçları mıktanıslanır ve demir oksitleri yönlendirirler.
Kafalar bilgiyi (veriyi) belli bir sırayla değil, boş olan alan gelişigüzel bir şekilde yazarlar.
Yazılı bilgiye (veriye) ulaşılmak istendiğinde, Disk Yerleşim Tablosu'ndan alan verisi (bilgisi) alınır.
Bilgiler (Veriler) yazılabilmesi ve bulunabilmesi için adreslenirler.
3 farklı terim plaka yüzeylerini adreslemek için kullanılır.
1) İz (Track) : Plakaların yüzeyindeki çemberlerin arasındaki bölümdür. Yatay bir yöndedir.
2) Sektör (Sector) : Plakanın iç yüzeyinden dışarıya doğru oluşan iz parçalarına verilen isimdir. Dikey bir yöndedir.
3) Küme (Cluster) : Sektörler yüzeyinde oluşturulan bölümlere verilen isimdir. Format işlemi ve dosya sistemi boyutuna göre yapılırlar.
Depolama Birimleri (Storage Units) / Çalışma Prensipleri
Sabit Disk Sürücüleri (Hard Disk Drive / HDD)
Arayüzler (Interface)
HDD (Hard Disk Drive)'ler, bilgisayar ile iletişim kurarken bir arayüze ihtiyaç duyarlar.
2 Çeşit arayüz bulunmaktadır.
1) EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics)
IBM (International Business Machines) tarafından 1984 senesinde geliştirilen ATA teknolojisidir.
16 bitlik ISA (Industry Standard Architecture) bilgi (veri) yollarını kullanırlar.
ATA-2, ATA-3, ATA-4, Ultra --ATA, Ultra --ATA/166 gibi versiyonları bulunmaktadır.
Saniye başına 166 MB (Megabyte) bilgi (veri) iletim hızına çıkabilirler.
Her EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics) portuna iki tane HDD (Hard Disk Drive) ya da CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) montajlanabilir.
EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics) üstündeki donanımlar Master ve Slave olarak önceliklidir.
2) SATA (Serial ATA)
Paralel IDE (PATA)'lerden sonra yapılan bir arayüzdür.
Günümüzdeki bilgisayarlarda standarttır.
7 pinlik kablolar sayesinde anakartta bulunan SATA (Serial ATA) portlarına montajlanırlar.
SATA saniye başına 150 MB (Megabyte)
SATA2 saniye başına 300 MB (Megabyte)
SATA3 saniye başına 3 Gbit (Gigabit)
Bilgi (Veri) aktarabilirler.
Performanslarını Etkileyen Faktörler :
Mekanik çalışma prensiplerinden ötürü hızları çok düşüktür.
Sistemin hızını (performansını) doğrudan olumsuz bir şekilde etkiler.
İlk Erişim Hızı
Okunabilen bilgiyi (veriyi) aramaya başlarken geçen vakittir. Bu vakit düşük olan diskler seçilmelidir.
Okuma-Yazma Hızı
Bilgiye (Veriye) ulaşım süresi, dağınıklık ile doğru orantılı bir şekildedir. Disk birleştirme ile bilgiler (veriler) sıralı bir şekilde yazılmalıdır.
Dönüş Hızı (RPM / Revolutions per Minute)
Bilgiye (Veriye) ulaşım süresi, plakların dönüş hızına göre değişebilir. Dönüş hızı (RPM / Revolutions per Minute) yüksek olan diskler seçilmelidir. 5.4K, 7.2K, 10K, 15K RPM (Revolutions per Minute)'ler bulunmaktadır.
Katı Hal Sürücüleri (Solid State Drive / SSD)
Isı, ses, sarfiyat (giderler) ve mekanikliğin ortadan kaldırıldığı bir teknolojidir.
Mekanik bir çalışma prensiblerine sahip değil, elektronik/dijital bir çalışma prensibine sahiptirler.
Bilgi (Veri) yolları, bütün mikroçiplere paralel bağlıdır ve aynı zamanda erişirler.
HDD (Hard Disk Drive)'lerde maksimum ulaşabileceği hız değerleri 150 MB (Megabyte) civarındayken SSD (Solid State Drive)'lerde 550 MB/s'lere kadar çıkabilir.
Optik Sürücüleri
Bilgiler optik bir ortamda depolanır, manyetik bir ortamda değil.
Manyetik ortamlardan etkilenmezler.
Bilgiler (Veriler) lazer ışını sayesinde okunur ve yazılır.
Bilgi (Veri), yüzeye merkezden girintiler-çıkıntılar ve dışa doğru yazılır.
Bilgiler (Veriler), CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) ve DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read-Only Memory) isimli birimler üzerinde depolanırlar.
Flash Bellek, Compact Flash ve Secure Digital (SD Card)
1) Flash Bellekler
Toshiba mühendisi Dr. Fujio Masuoka tarafından 1988 senesinde yapılmıştır.
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) çiplerinin bir çeşidi flash belleklerdir.
EEPROM'lara göre çok daha fazla hızlıdırlar.
EEPROM'lar birim vakitte 1 byte'lık bilgi (veri) silebilir.
Flash bellekler bloklar şeklinde bilgi (veri) silerler.
2) Compact Flash
Flash belleğin bir çeşididir.
Compact Flashlar FAT32 dosya sistemini kullanırlar.
Saniyede 160 MB (Megabyte) bilgi (veri) okuma-yazma hızına çıkabilirler.
SD Card'lara yerini daha hızlı olmasına rağmen bırakmıştır.
3) Secure Digital (SD)
Flash belleğin bir çeşididir.
Kapasiteleri düşüktür.
Flash bellek ve Compact flash'lara göre daha fazla yavaştır.
Tasarlanma sebebi küçük ve mobil cihazlardır.
Boyutlarına göre 2 çeşidi vardır, Mini SD ve Micro SD
Güç Üniteleri (Power Units)
Tüm donanımlar için güç kaynağıdır.
Güç kaynakları, 200 Volt'u, 12 Volt'a düşürebilirler.
Ömürleri, bilgisayarın çalışma süresiyle ters orantılıdır.
Voltaj ayarları BIOS üzerinden yapılabilir.
Alternetif akımı (Alternating current / AC), doğru akıma (Direct Current / DC)'e dönüştürür.
Bronz, gümüş, altın, platinyum ve titanyum olarak 5 çeşide ayrılır.
Kasa İçi Donanımlar
Sunucu Sistemleri (Server Systems)
Sunucular
Donanımsal olarak ve yazılımsal olarak bilinirler.
Birden çok işlemi en kısa vakitte yapabilmek için performans odaklı işletim ve donanım sistemlerine denir.
Tower, Blade, Rack-Mount gibi farklı boyutsal çeşitleri vardır.
Kabinetler içerisinde Isı, sıvı ve nem değerleri kontrol altında tutulur.
U (Unit) yüksekliklerden bahsedilirken kullanılır. 1U, 2U, 4U gibi, 1U = 4.4 cm'dir
Boyut Tipleri :
Tower
Dikey tiplidirler. Kabinetlerin içerisine uygun değildirler.
Rack tipi sunucular gibi güvenli ve verimli değildir.
Blade :
Birden çok sunucunun görev yaptığı sunucuya verilen isimdir.
Genellikle depolama ve performans için kullanılırlar.
Çoğunlukla 10U şeklinde olurlar.
Rack-Mount
Yatay tiplidirler. Kabinetlerin içerisinde yatay bir şekilde konulurlar.
Çoğunlukla 2U şekilde olurlar. 1U olan çeşitleride bulunmaktadır.
Kabinetler (Cabinets)
Az bir alana en çok sunucuyu sığdırmak amacıyla yapılmış dolaplardır.
Sunucular için güvenli ve düzenli ortam sağlarlar.
Üzerlerinde ısı, sıvı, nem sensörleri; soğutma fanları; elektrik prizleri ve kilitler mevcuttur.
Çalışmaları için sunucu kızakları ve hareket için genellikle altında tekerlekleri bulunur.
Yükseklikleri Unit (U) birimiyle isimlendirilir.. Yükseklikleri 4U ila 48U arasında değişmektedir.
Network cihazları için duvar tipi olanları da vardır. Çoğunlukla 4Udur.
Sunucu Teknolojileri (Server Technologies)
Çok İşlemcili Sunucular (Multi Processor Servers)
Bünyesinde birden çok CPU bulundurabilen sunuculardır.
Model numarası içinde veya ilişiğinde veya özelliklerinde P harfiyle gösterilirler. 4P gibi.
Bu sunucularda iş yükünün dağılışında 2 çeşit metot vardır.
1) Asymmetric Multiprocessing (AMP)
2) Symmetric Multiprocessing (SMP)
1) Asymmetric Multiprocessing (AMP) :
Bütün görevlerin, işlemlerin, uygulamaların bireysel bir CPUsu bulunmaktadır.
Bütüm durumlarda verimli olmayabilirler.
CPU'yu çoklamak bazen fayda etmeyebilir.
2) Symmetric Multiprocessing (SMP)
Bütün görevlerin, işlemlerin, uygulamalar boşta bulunan herhangi bir CPUda işlenebilir.
Bütün durumlarda yükün dengelenmesi sağlanabilir.
CPU çoklamak çoğu durumda fayda sağlayabilir.
Verilen işler birden çok CPU'da işlendiği sırada RAM (Random Access Memory) kullanımının 2 çeşit metodu bulunmaktadır.
1) Tightly Coupled (Sıkı Bağımlı) :
Bütün bellekler ortak olarak kullanılırlar.
Belleklerde meydana gelen herhangi bir sorun bütün CPUları etkiler.
2) Loosely Coupled (Gevşek Bağımlı) :
Bellekler bölüştürülmüş bir şekildedir. Bütün CPUların ayrı bir bellek grubu vardır.
Kendi belleklerini öbür CPUlar ile paylaşmazlar.
Bütün CPU'lar kendi arasında ortaklaşa bir şekilde çalışabilirler.
Eklenen bütün CPUlara ayrı bir RAM de eklemek gerekir bu yüzden genellikle maliyetlidirler.
x86 ve x64 Kavramları (32 bit ve 64 bit)
x86 (32-bit) :
32 bitlik sayılar için kısaltma şeklinde kullanılırlar.
Bu sayı her zaman 0 ve 1lerden oluşur. Binary dizimi olarak isimlendirilir.. 01101110 gibi.
32 bitte, sayı her zaman 1 ve 0lardan olacağı için toplam kombinasyon adedi 2^32 kadardır.
2^32=4,294.967.296 çeşit kombinasyona tekabül eder.
32 bit bellek adresyebilen bir işlemci, 4,294.967.296 bitlik bellek alanı işleyebilir.
Bütün 8 bitlere, 1 byte adreslenebildiği için, bu da 32-bit işlemcinin en fazla (maksimum) 4 GB (Gigabyte) bilgi (veri) adresleyebildiği anlamına tekabül eder.
32 bitlik işletim sistemleri bu yüzden en fazla (maksimum) 4GB RAM (Random Access Memory)'i desteklerler. Çok fiziksel RAM (Random Access Memory)inizin olması, bu durumu etkilemez.
İşlemci, işlem parçalarını en fazla (maksimum) 32şer bitler halinde işleyebildiği için, 64 bitlik işlemciye göre biraz daha yavaştır.
PAE (Physical Addressing Extensions) teknolojisi ile windowsta görünen 3~ GB RAM (Random Access Memory) kullanımı, 4 GB (Gigabyte)a yükselebilir.
x32 yerine neden x86 kullanılıyor
Intelin en başarılı, ilk göz ağrısı olan bütün işlemcilerinin mimarisidir.
Intelin ilk bütün işlemcilerinin son 2 rakamı (sayısı) her zaman 86 ile biterdi.
Buna örnek olarak 1980 ve 1990lar arasında çıkan i286, i386 ve i486'yı verebiliriz.
Bu işletim sistemlerinin tümü 32 bitlik bir mimarideydi.
Bu sebepten ötürü 32 bitlik mimarinin adı, bu emektar işlemcilere göndermede bulunarak terminolojiye x86 ismiyle geçti.
Intel,x86 teriminin isim babası olarak bilinmektedir.
x64 (64 bit)
0 ve 1lerin 32 bit mimaride en fazla 2^32 kadar kombinasyonu bulunduğu gibi, 64 bit için de bu sayı, 2^64tür.
Bu sayı (16 EB) günümüz ve yakın gelecek için fazla olduğu için şimdilik 2^48 ile limitlendirilmiştir.
2^48 bitlik bir işlemci 256 TB (Terabyte) bilgi (veri) adresleyebilir.
PAE (Physical Addressing Extensions) teknolojisi ile bu adres alanı 2^64e çıkarılabilir. Fakat bu bir teoridir.
İşlemci, işlem parçalarını 64er bitler halinde işleyebildiği için, 32 bitlik işlemciye göre çok daha hızlıdır.
64 bitlik bilgi (veri) adreslenebilmesi (işlenebilmesi) için, işletim sistemi ve programların da x64ü desteklemesi gerekmektedir.
x64 işlemciler ve işletim sistemleri x86 uyumludur; 32 bitlik adresleme yapabilmektedirler.
Bu nedenden ötürü işletim sistemlerinin içinde uygulamalar için Program Files ve Program Files (x86) vardır.
32 bit mimaride çalışanmakta bulunan programlar Program Files (x86) klasörünü kullanırlar; DLLlerini buraya bırakırlar.
Sunucu belleklerinde Koruma ve Hata Toleransı
Sunucu belleklerinde her zaman 2 tip farklı hata ortaya çıkar.
1) Soft Error
Bellek hücresinin elektrik sinyalinden etkilenmesiyle meydana gelebilecek bir hatadır.
Soft Errorler 3 farklı tip yöntem ile bulunabilir ve onarılabilir.
A) Parity Control
B) Error Checking and Correcting Memory (ECC)
C) Advanced Error Checking and Correcting Memory (AECC)
2) Hard Error
Fiziksel bir hatadan ötürü ortaya çıkar.
Giderilene kadar hata devam eder.
Hard Errorler 3 farklı tip yöntem ile önlenebilirler.
A) Online Spare Memory
B) Mirrored Memory
C) RAID Memory
1) Soft Error
A) Parity Control
Belleğe kaydedilen her 1 bytea 1 bit parity verisi (bilgisi) eklenir.
Parity bilgisi 0 ya da 1dir.
Bytetaki 1lerin adedi sayılır.
1lerin adedi toplamı çift sayı ise 0; tek sayı ise 1 şeklinde parity biti verisi (bilgisi) eklenir.
Sistem, 1 Bytelık bilgi (veri) ile parity bilgisini karşılaştırır.
1 Byteın içindeki 8 adet bit, parity bilgisindeki sayı ile doğrulanıyor mu, ona bakar.
Doğrulanmıyorsa 1 Bytelık bilginin (verinin) içindeki bitleri düzeltir ve düzeltmiş bir şekilde yazar.
B) Error Checking and Correcting Memory (ECC) :
Belleğe yazılan her 64 bite 8 bit parity bilgisi eklenir.
Parity verisi 0 ya da 1dir.
Parity Controle göre gelişmiş matematiksel hesaplar ile en fazla 4 bite kadar hata algılayabilir.
4 bite kadar hata algılar ancak sadece 1 bitlik hata düzeltebilir.
Memory Controller, okuma işlemi sırasında tekrar sağlama yapar ve veriyi öyle gönderir.
C) Advanced Error Checking and Correcting Memory (AECC) :
Bu sistemin Memory Controllerında 4 tane hata algılama ve düzeltme devresi bulunmaktadır.
Bu devrelerin adı Error Detection and Correction (EDC)dır.
256 bitlik bilgi(veri) bu devrelere gönderilir. 256/4 şeklinde. (4 adet olduğu için veri 4e bölünür.)
EDCler kendine gelmiş olan 64 bitlik her veriye 8 bitlik ECC bitleri eklerler. (64+8=72 bit)
Memory Controller, 72 bitlik her veriyi RAM üzerindeki bütün bellek çiplerine farklı farklı gönderir.
72 bitlik bilgiyi(veri) her bellek çipine 1er bitler şeklinde gönderir. Hata toleransını artırır.
4 RAM kullanılmak zorundadır.
2) Hard Error :
A) Online Spare Memory
RAM setlerinin (banklarının) yanında 1 adet daha yedek RAM seti vardır.
Bir RAM üzerinde gerçekleşen hata sayısı, eşiğe ulaştığında içeriği yedek tarafa taşınır.
Taşıma işlemi gerçekleşirken bu bellekten sadece okuma işlemi gerçekleştirilir.
İçeriği yedek tarafa taşındıktan sonra okuma ve yazma işlemi yedek taraftan devam eder.
RAM değiştirmek için sunucuyu kapatma zorunluluğu ortadan kalkar.
Sürekli hatalı işlem yapan CPU veya işletim sisteminin RAM performansını düşürmesi önlenir.
B) Mirrored Memory :
RAM setlerinin (banklarının) yanında 1 adet daha yedek RAM seti vardır.
Veri, aynı anda bu her iki sete (banka) de yazılır.
Okuma işlemi sadece bir banktan gerçekleşir.
Banklar Primary ve Mirror olarak adlandırılır ve görevlendirilirler.
24 saatte bir görev değişikliği yapabilirler.
Birbilerini yedeklerler.
C) RAID Memory :
Gelen bilgi(veri) Memory Controller içindeki RAID çipleriyle XOR* işlemine alınır.
XOR işlemi sonucunda o verinin parity bilgisi çıkarılır.
Parity bilgisi kenarda tutulur ve 4 parçaya bölünmüş veri, RAMlere gönderilir.
Verinin RAMlerde bozulması veya kaybolması halinde parity bilgisiyle veri tekrar yaratırılır.
Veri tekrar yaratıldıktan sonra CPUya gönderilir.
Arızalanan bir RAM modülü sonucu da, veri kaybını tolere eder.
Depolama Teknolojileri (Storage Technologies)
A) SCSI (Small Computer System Interface) :
Çevre birimi aygıtlar arasındaki iletişimi sağlamak içindir.
Genelikle diskler, yazıcı, tarayıcı ve yedekleme üniteleri için kullanılır.
8 ila 16 adet aygıt bağlanabilir.
SCSI diskler, ATA/IDE disklerden hızlıdır. 15K RPMe kadar çıkabilir.
320 MB/slik bant genişliğine sahiptir.
Daha düşük arama sürelerine ve daha hızlı aktarım sürelerine sahiptirler.
Aynı zamanda birden çok transactionı destekler.
Hot Plug desteği vardır.
Daha fazla yüksek sıcaklıkta (55 derecede) çalışabilir.
B) SAS (Serial Attached SCSI) :
Paralel yapıda olan SCSIye seri arayüz kazandırır.
Her aygıtın ortak değil; kendine ait portu vardır.
Bu, kablolamayı bastileştirir; stabilliği ve güvenilirliği artırır.
Paralel SCSIdeki sinyal düşüşleri yaşanmaz.
Expander ile 64 adet aygıta kadar genişleyebilir.
SATA ile aynı elektriksel ve fiziksel arayüzü kullanır. Birlikte çalışabilirler.
En fazla 8 metre uzunluğa kadar kablo kullanabilir.
C) Fibre Channel (FC) :
Bilginin(Verinin) hızlı ve daha uzak mesafelere taşınması için yapılmıştır.
Bir aygıt değil; bir iletim protokolüdür. Fibre Channel Protocol (FCP)
Genelde depolama networklerinde kullanılır.
SCSI/SAS komutlarının Fibre Channel Networkler için dönüşümünü yapar.
Genelde FC HBA (FC Host Bus Adapter) kartı ve ona takılı GBiC ile kullanılır.
GBiCe takılı fiber kablo ile de taşıma yapar.
D) iSCSI (Internet SCSI) :
Aygıt değil; bir uzak aktarım protokolüdür.
SCSI verilerinin TCP/IP networkü aracılığıyla uzak sistemlere taşınmasını sağlar.
Initiator (Başlatıcı) ve Target (Hedef) isimli noktalar arasında oturum gerçekleşir.
SCSI komutlarını ve veriyi iSCSI Protocol Data Unit ile enkapsüle eder, güvenliğini sağlar.
Uzaklık sınırı yoktur.
Performans istenmediği sürece Ethernet ile kurulabilir.
FCa göre daha ucuz, kurulumu daha kolay ve daha erişilebilirdir.
Array (Sıralama) Teknolojileri
Array, bir grup diskin, tek bir disk gibi algılanmasını ve davranmasını sağlayan mantıksal bir yapıdır.
Bilgiler(Veriler), Array içindeki tüm disklere ayrı ayrı dağılırlar. Bunu Array Controller kartı yapar.
Bilgilerin(Verilerin) bölünerek sıralı halde tüm disklere dağıtılması işlemine Data Striping denir.
Tüm disklere erişim aynı anda gerçekleştiği için tek bir diske oranla okuma-yazma (I/O) daha hızlıdır.
Disk eklendikçe bilgi(veri) aktarım hızı artar.
Geniş kapasiteli az sayıda disk yerine, küçük kapasiteli çok sayıda disk kullanılması performansı artırır.
Sistemde kullanılmak istenen disk ve array tercihi, Array Controller kartı tarafından desteklenmelidir.
A) RAID (Redundant Array of Independent Disks) :
İki ya da daha çok diskin özel bir yazılım veya donanım ile tek bir mantıksal sürücü şekline dönüştürülmesidir.
XOR işlemi sonucu disklerin parity bilgileri hesaplanır ve bu bilgi gruptaki tüm disklere dağıtılır.
Beklentiye göre tercih edilebilecek farklı RAID seviyeleri vardır.
Bilinmesi gereken temel 3 kavram bulunmaktadır.;
Moderatör tarafında düzenlendi:
