Transcript B*LG*SAYAR MÜHEND*SL***NE G*R**

BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİNE
GİRİŞ
Yrd. Doç. Dr. Pakize ERDOĞMUŞ
2011-2012
İçerik
Mühendislik hakkında
 Bilgisayar Mühendisliğine Giriş Dersi hakkında
 Bilgisayar Mühendisi ne iş yapar?
 Diğer mühendislikler ile ilgisi
 Bilgisayar Mühendisliğinin temel konuları

Bilgisayar Mühendisliğine Giriş
Dersin kaynakları:
 1. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş
 Editör: Dr. Rifat ÇÖLKESEN

Dersin Değerlendirme Sistemi:
 Not=%40 Vize+%60 Final


Office: Mühendislik Fakültesi 1.kat 64 nolu oda
Mühendislik
Mühendislik, bilim ve matematiğin yararlı cihaz
ve sistemlerin üretimine uygulanmasıdır.
 Mühendis, alanı ile ilgili teknik bilgileri
uygulayabilen ve gerektiğinde mevcut bir
ürünü daha faydalı hale getiren veya yeni bir
ürün geliştirebilen kişidir.

Mühendislik(Engineering)

Yukarıdaki tanıma göre aslında mühendislik
insanlık tarihi kadar eskidir, diyebiliriz. Ancak
modern anlamda mühendisliğin doğuşu Fransız
İhtilalinden sonra başlar. 1800’lerde Alessandro
Volta’nın pili bulması, Michael Faraday, Georg
Ohm ve diğer bilim adamlarının yeni keşifleri ve
en önemlisi James Watt’ın buhar makinesini icadı
ile mühendislik kavramı anlam kazanmıştır.
Mühendislikte ilk doktora ünvanı 1863’te( PhD)
Willard Gibbs’e verilmiştir.( Yale University)
Mühendislik(Engineering)
Günümüzde mühendislik için en önemli
uluslar arası kuruluş:
 IEEE(Institute of Electrical and
Electronics Engineers) ‘dir.
 Ülkemizdeki mühendislik için en büyük
kuruluş ise:
 Elektrik-Elektronik Mühendisleri
Odası(EMO)’dır.

Bilgisayar Mühendisi ne iş yapar?


Computer engineering, also
called computer systems
engineering, is a discipline that
integrates several fields of electrical
engineering and computer science
required to develop computer
systems.
Computer engineers usually have
training in electronic engineering,
software design, and hardwaresoftware integration instead of only
software engineering or electronic
engineering.
Bilgisayar Mühendisi ne iş yapar?

Computer engineers are
involved in many hardware
and software aspects of
computing, from the design
of individual microprocessors,
personal computers, and
supercomputers, to circuit
design. This field of
engineering not only focuses
on how computer systems
themselves work, but also
how they integrate into the
larger picture.
Bilgisayar Mühendisi ne iş yapar?

Usual tasks involving
computer engineers
include writing software
and firmware for
embedded
microcontrollers, designing
VLSI chips, designing
analog sensors, designing
mixed signal circuit boards,
and designing operating
systems. Computer
engineers are also suited
for robotics research.
Bilgisayar Mühendisi ne iş yapar?

The first accredited computer engineering
degree program in the United States was
established at Case Western Reserve
University in 1971. As of September 2011,
there were more than 350 ABET-accredited
computer engineering programs in the
US.(www.abet.org)
Bilgisayar Mühendisliği
Computer
Enginnering
Software(Yazılım)
Engineering
İşletim Sistemleri
(Operating Systems)
Algorithms and Data
Structures)
Hardware(Donanım)
Engineering
Network and Data
Communication
(Ağ ve Veri İletişimi)
Embedded
Systems(Gömülü
Sistemler)
Bilgisayar Mima
(Computer
Architecture)
Diğer mühendislikler ile ilgisi
Bilgisayarlı Sistemleri kullanan tüm mühendislik
branşları ile ortak çalışır.
 Çevre Mühendisliğinden, Makine
Mühendisliğine Robotikten, Elektrik
mühendisliğine her alan ile ortak çalışır.

Bilgisayar Mühendisliğinin temel
konuları
Bilgisayarlı veya mikroişlemcili sitemlerin
tasarımı:Cep telefonundan el bilgisayarına
digital saatlerden, mikrodalga fırınlara bir çok
elektronik cihaz için donanım yazılımları
gerçekleştirmek.
 Pc veya ağ kullanıcılı programlar geliştirmek.
Nüfus Vergi idaresi Programı, Seçim sonuç
programları, Deprem değerlendirme
programları, Banka yazılımları v.s.

Bilgisayar Mühendisliğinin temel
konuları
Veritabanı sistemleri: Bunların tasarımı,
sorgulama,raporlama ve arayüzlerinin
geliştirilmesi
 Bilgisayar Ağları: Ağların projelerinin
yapılması,kurulması, bakımı ve güvenliği konuları.
 Sistem Güvenliği:Ağların ve kişisel bilgisayarların
güvenliği için yazılımlar geliştirme, şifreleme
algoritmaları oluşturma, v.s

Bilgisayarın Tarihi gelişimi
Vakum tüplerine dayalı teknoloji

Bilgisayarın gelişiminde ivme kazandıran
teknolojik cihazlar diyot lamba, triyot lamba ve
transistördür. Bunlardan ilk ikisi genel olarak
vakum tüpleri olarak adlandırılır. Elektronların
boşluktaki hareketini temel alarak geliştirilmiş
cihazlardır.
Vakum tüplerine dayalı teknoloji

1904-1907 yılları arasında ilk diyot lamba
Fleming tarafından yapıldı ve Lee De Forest
üçüncü elektrotu da ilave ederek triyot
lambayı geliştirdi. Bunu izleyen yıllarda radyo ve
televizyon geliştirildi. Radyo Marconi tarafından
1900’lü yıllarda, televzyon ise 1920’li yıllarda
icat edildi. İlk televizyon yayını yapan ülke
Almanya’dır. Lambalı radyo olarak duyduğunuz
radyolar bu elektronik elemanlarla çalışmakta
idi.
Bilgisayarın Tarihi gelişimi
Vakum tüplerine dayalı teknoloji

1944 yılında Harvard Üniversitesi’nde Howard H.
Aiken tarafından geliştirilen Mark-I ilk bilgisayar
olarak kabul edilir. Ancak çok da başarılı olmamıştır.
Bilgisayarın Tarihi gelişimi
Vakum tüplerine dayalı teknoloji
IBM – MARK-1
Bilgisayarın Tarihi gelişimi
Vakum tüplerine dayalı teknoloji


ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) ilk
genel amaçlı bilgisayar idi. The ENIAC’ın tasarımı ve yapımı
ABD Ordusu tarafından 2. dünya savaşı esnasında
desteklenmiştir.
ENIAC, 30 ton ağırlığında ve 150 metrekarelik bir alanı
kaplayan dev bir makine idi.
Bilgisayarın Tarihi gelişimi
Vakum tüplerine dayalı teknoloji
ENIAC
Bilgisayarın Tarihi gelişimi
Vakum tüplerine dayalı teknoloji

UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) ise ilk ticari
bilgisayar olarak adlandırılır. ENIVAC’ın mühendisleri tarafından
geliştirilmiştir.
Bilgisayarın Tarihi gelişimi
Universal Automatic Computer - UNIVAC-1
Yarı İletken(Katı Hal Elektroniği)



1930-1940’lı yıllarda ise katı hal elektriği teorik çalışmaları
yapılmıştır. İlk transistör Bell Lab’da 1947’de Brattain ve
arkadaşları tarafından geliştirilmiştir.
1950’lerin sonlarında bilgisayar üretiminde vakum tüpleri
yerine transistörler kullanılmaya başlanmıştır. Bu sayede
bilgisayarların boyutları küçülmüştür.
1970’li yılların başında ise bir çok transistörün bir silikon
tabaka(wafer) üzerine toplanması ile entegre devreler
üretilmeye başlandı.
Mikroişlemci



Mikroişlemci, (bazen kısaltma olarak µP kullanılır)
ana işlem biriminin (CPU) fonksiyonlarını tek bir yarı
iletken tümleşik devrede (IC) birleştiren
programlanabilir bir sayısal elektronik tümdevredir.
Bilgisayarın program komutlarını bellekten aldıktan
sonra kodlarını çözen ve karşılığı olan işlemleri yerine
getiren merkez birimdir.
Tek başına mikroişlemci bir anlam ifade etmez.
Mikroişlemcili bir sistem olarak tasarlanırlar. Bir
mikroişlemci için birden fazla mikroişlemcili sistem
tasarlanabilir.
Mikroişlemci Blok Diagraı
Pentium İşlemci Blok Diyagramı
MİKROİŞLEMCİLER TARİHİ


Yanda görülen günümüz için
çok basit bir entegre
mikroişlemci tarihi için en
önemli işlemcilerden biri olan
Intel 4004’tür.
1969 yılında BUSICOM
firmasında bir hesap makinesi
projesinde kullanılmak üzere
entegre devre siparişi INTEL
firmasına iletilir.
MİKROİŞLEMCİ TARİHİ

O sıralarda INTEL de proje sorumlusu olan
Marcian Hoff, gelen talep yerine çok daha
farklı bir temele dayanan bir yapıyı üretmeye
karar verir. Bu yapıyla entegre devrelerin
çalışmaları, içlerine yüklenen programla
belirlenecektir. Bu fikirle ilk mikroişlemci fikri
doğmuş olur.
MİKROİŞLEMCİ TARİHİ
O zamanın bir başka büyük entegre üreticisi Motorola firması
6800 adında 8bit mikroişlemcisini piyasaya sürdü ve
Mototrola, mikroişlemcinin yanı sıra 6820(PIA) ve 6850(ACIA)
adında çevresel birimleri piyasaya süren ilk firma oldu.
MİKROİŞLEMCİ TARİHİ

Bu arada diğer firmalarda mikroişlemci üretmeye başladı. Bir
INTEL çalışanı Zilog adında kendi firmasını kurdu. Zilog
firması ilk mikroişlemcisi Z80 i 1976 yılında duyurdu. Z80
birçok ek özelliklere sahipti. 64Kb bellek, 176 komut, çok
sayıda register(işlemci terimi), yenilenebilir(refresh) dimaik
RAM, tek kaynaktan besleme ve müthiş bir işlem yapabilme
hızı. Z80 in bu büyük başarısıyla herkes INTEL den vazgeçti ve
Z80 e yöneldi. Bariz bir şekilde anlaşıldığı gibi Z80 o
zamanların en iyi 8bit mikroişlemcisi haline geldi. Aynı zamanda
Zilog un yanında Mostek, NEC, SHARP, ve SGS diğer
üreticiler ortaya çıktı. Z80 Spectrum, Partner, TRS703, Z-3
gibi birçok bilgisayarın kalbi haline geldi.
1976 yılında INTEL firması 8bit işlemcisinin bir gelişmiş
versiyonu 8085 ile tekrar gündeme geldi.
İKİNCİ NESİL MİKROİŞLEMCİLER
İntel ilk işlemcilerinden 8088’den sonra 8086, 80286, 80386, 80486, Pentium ve
Pentium Pro işlemcileri kullanılmaya başlandı. Bu işlemcileri birbirlerinde farklı kılan
noktalar iç yapıları ve işlem kapasiteleridir. Örneğin, 80286 işlemcisi 8088
işlemcisine göre 3-4 kat daha hızlı bir işlemcidir.













8086
8088
80286
80386DX
80386SX
80486
80486SX
PENTIUM
PENTIUM PRO
PENTIUM II
PENTIUM III
PENTIUM IV
ITANIUM
veri yolu
16
8
16
32
16
32
32
64
64
64
64
64
64
adres yolu
20
20
24
32
24
32
32
32
32
32
32
32
64
ÜÇÜNCÜ VE DÖRDÜNCÜ NESİL
MİKROİŞLEMCİLER








Bilgisayarlar 1 ve 0 işleyen makinalardır. Bilgisayarın işlem gücü bilgisayarın aynı
anda işleyebileceği 1 ve 0 sayısına bağlıdır. Buna veri yolu uzunluğu veya bit
genişliği adı verilir. Bilgisayarlar sınıflandırılırken de bu bit genişliğine göre
sınıflandırılırlar. Örneğin 8-bitlik bilgisayar denilince aynı anda 8 biti işlediği
anlaşılır.
Mikroişlemciler, bilgileri bilgisayarın belleğinden alıp işler ve bilgileri tekrar
belleğe kaydeder. Bellekte bilgiler bit grupları şeklinde saklanmaktadır (her
sekiz bitlik gruba 1 byte denmektedir.
1KB=1024Byte
1MB=1024 KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
1PB=1024PB
…….
INTEL İŞLEMCİ AİLESİ





8086 mikro işlemci 20 bit ile bellek adresleyebilen 20 bitlik adres yolu kullanan bir
mikroişlemcidir. 8086 bir mikroişlemci 1 MB’lık (220) bellek adresleyebilir.
8088 mikro işlemci, 16 bit üzerinden işlem yapan veri yolu 8 bit olan bir mikro
işlemcidir.
80286 Mikro işlemci, adres yolu 20 bit iç ve dış veri yolu 16 bit ve 16 MB’a kadar
belleği doğrudan adresleyebilirler.
80386 Mikro işlemci, SX ve DX olarak piyasaya sürülen 386 işlemcilerin adres yolu
32 bit olup 4 GB’lık ana bellek adresleyebilir. SX işlemcinin dış veri yolu 16, iç veri
yolu 32 bittir. Saat hızı 16-33 Mhz’dir. DX işlemcisinin hem iç hem de dış veri yolu
32 bit saat hızı 33-40 MHZ’dir.
80486 Mikro işlemci, iç ve dış adres yolu 32 bit olup 4 GB adresleyebilen bir mikro
işlemcidir. Saat hızları 25 ile 100 Mhz arasında olan çeşitleri vardır. SX modelinde
matematik işlemci yoktur. DX ve DX2 modellerinde matematik işlemci olup
işlemcinin içinde 4 KB veri ve 4 KB komut önbelleği vardır.(İLK BİLGİSAYARIM)
INTEL İŞLEMCİ AİLESİ



Pentium Mikro işlemci, Intel firmasının 1994 yılında piyasaya sürdüğü 32 bitlik iç
64 bitlik dış veri yolu kullanan, adres yolu 64 bit olan mikro işlemcidir. 8 KB veri
8KB komut olmak üzere toplam 16 KB’lık önbelleği vardır. Saat hızı 66 ile 200 MHz
arasında değişmektedir.Pentium işlemcide 3.1 milyon tane transistör vardır.
Pentium Pro mikroişlemcide Pentium işlemciye ek olarak 256 KB’lık bir L2 ön
bellek vardır. Bu işlemlerinde ona hız kazandırmıştır. Saat frekansları 166 ile 200
arsında değişmektedir. 5.5 milyon transistör barındırır.
Pentium MMX (MultiMedia eXtension) Eski pentium işlemcilere göre 1.5 kat
daha fazla transfer içeren ve pentium işlemcilerle tamamen uyumlu uyum olan
işlemcilerdir. Pentium MMX işlemcilerin 166, 200 ve 233 MHZ hızıında çalışan
modelleri vardır. Bu işlemci multimedya (çoklu ortam yazılımları, oyunlar, MPEG gibi
grafik tabanlı yazılımlar) uygulamaları için özel komutlar içerir. Ayrıca pentiumlar 16
KB olan önbellek miktarı MMX’de 32 KB’a çıkarılmıştır.
INTEL İŞLEMCİ AİLESİ

Pentium II Pentium pro işlemcisi ile MMX işlemcisinin
birleşimi ile 1997 de orta çıkarıldı. 233,266,300,400 ve
450 MHZ saat hızında çalışan işlemcilerdir. Bu işlerin
diğerlerinden farkı SEC (single Edge Contact) adı
verilen genişleme yuvalarına (slot) takılan bir işlemcidir.
İşlemci anakart üzerindeki Slot-1 adı verilen özel yuvaya
takılır. Pentium II işlemcilerde 32 KB’lık bir L1 önbellek
ve 512 KB’lık L2 önbellek içerir.
INTEL İŞLEMCİ AİLESİ


Pentium Celeron Pentium II işlemcilerinin pahalı olması nedeniyle çıkarılan
Pentium II işlemcinin ucuz sürümüdür. Aralarındaki temel fark 512 L2 önbelleğinin
Pentium Celeron işlemcilerde olmamasıydı. Fakat L2 önbelleğinin olmaması büyük
performans düşüklüklerine yol açtığından sonraki sürümlerinde 128 KB’lık bir
önbellek konuldu.
Pentium III Pentium III’le birlikte 3-D, konuşma tanıma, video ve ses
uygulamalarını destekleyen 70 tane komut eklenmiştir. Bununla birlik yeni komut
seti SIMD (single Insruction Multiple Data)’ komutlarını desteklemektedir. Bu
komutlar bir komut ile çoklu hafıza bölgelerindeki verilerin eş zamanlı olarak
düzenlenmesine izin vermektedir. PIII’ler 800 Mhz’e kadar saat hızı sunmaktadır.
Pentium III’lerin ilk çıktığında 32 KB’lık L1 512 KB’lık L2 önbellekleri vardı. Fakat
128 KB’lık L1 ve 512 KB’lık L2 önbelleğine sahip AMD’nin Athlon işlemcisi
testlerde Pentium III’ü geçince Pentium III işlemcisini yeniledi. Yeni çıkan
işlemcisinde L2 önbellek miktarını 256 KB’a düşürdü fakat bu önbellek işlemci ile
aynı hızda çalışmakta idi. Bir önceki PIII’de ise L2 önbellek işlemcinin yarı hızında
çalışmakta idi.
Masaüstü Bilgisayarlar İçin Üretilen Son Kuşak Intel
İşlemciler












Intel® Core i7 İşlemci
Intel® Core™2 Extreme İşlemci
Intel® Core™2 Duo İşlemci
Intel® Pentium® Extreme Edition İşlemci
Intel® Pentium® D İşlemci
Hyper-Threading Teknolojisini destekleyen Intel® Pentium® 4 işlemci Extreme
Edition
Hyper-Threading Teknolojisini destekleyen Intel® Pentium® 4 işlemci
Intel® Pentium® 4 İşlemci
Intel® Celeron® D İşlemci
Intel® Pentium® 3 İşlemci
Intel® Pentium® 2 İşlemci
Intel® Pentium® İşlemci
Dizüstü Bilgisayarlar için üretilen
İşlemciler











Intel® Atom™ İşlemci
Intel® Core™2 Quad İşlemci
Intel® Core™2 Duo İşlemci
Intel® Core™ Duo İşlemci
Intel® Core™ Solo İşlemci
Intel® Pentium® M İşlemci
Hyper-Threading Teknolojisini destekleyen Mobil Intel® Pentium® 4
İşlemci
Mobil Intel® Pentium® 4 İşlemci
Mobil Intel® Pentium® 4 İşlemci - M
Intel® Celeron® M İşlemci
Mobil Intel® Celeron® İşlemci
Server İşlemcileri
Intel® Itanium® 2 İşlemci
 Intel® Xeon® İşlemci
 Intel® Xeon® İşlemci MP
 Intel® Pentium® D İşlemci
 HT Teknolojisini destekleyen Intel® Pentium®
4 İşlemci
 Intel® Pentium® 4 İşlemci

Intel® Network Processors








Intel® IXP465 Network processor
Intel® IXP460 Network processor
Intel® IXP455 Network processor
Intel® IXP425 Network processor
Intel® IXP423 Network processor
Intel® IXP422 Network processor
Intel® IXP421 Network processor
Intel® IXP420 Network processor
MİKROİŞLEMCİ TARİHİ


Mikroişlemcilerin bu tarihi gelişimi sadece donanım
ile mümkün değildir. Aynı zamanda yazılımda
donanıma paralel hızda gelişmiştir.
1948 yılında transistörün keşfi ile başlayan genel
amaçlı ve çok fonksiyonu çip üretme fikri
mikroişlemcilerin üretilmesine öncü olmuştur.
MİKROİŞLEMCİ TARİHİ
Bu dönemde ilk derleyici Grace Hopper
tarafından geliştirilir.
 Yine 1950-1970 yılları arasında üretilen
bilgisayarlar için IBM firması COBOL ve
FORTRAN gibi yüksek düzeyli dilleri geliştirdi.


Tümamiral Grace Murray
Hopper (9 Aralık 1906 – 1 Ocak
1992) Amerikalı bilgisayar bilimcisi
ve ABD donanmasında rütbeli
askerdi. Harvard Mark I
bilgisayarının ilk programcılarından
biriydi. Bilgisayar programlama
dilleri için ilk derleyiciyi geliştirdi.
İlk modern programlama
dillerinden biri olan COBOL'un
geliştiricilerindendi. Bilgisayar
dilinde "debugging" diye bilinen
programı hatalardan temizleme
konseptinin de ilk
kullanıcılarındandı. Amerikan savaş
gemisi USS Hopper adını
kendisinden almıştır. Hopper
MİKROİŞLEMCİ TARİHİ


1970-1980 yılları arasında geliştirilen bilgisayarlar için
MIT MULTICS işletim sistemini geliştirdi. Bu OS daha
sonra BELL LAB’da UNIX’ı geliştirmede kullanıldı.
Yine C dili de bu dönemde geliştirildi.
1971’li yıllarda INTEL bir bilgisayarın bir çok parçasını
tek bir tümdevreye yerleştirirken Bill GATES heniz 16
yaşında ve 5 yıl sonra Microsoft Firmasını kuracaktır.
MİKROİŞLEMCİ TARİHİ



1977’de Steve Jobs ve Steve Woznaik Apple 1
bilgisayarı üretti.1980’li yıllarda Apple en çok satan
PC olmuştur.
1981 yılında IBM 8088 işlemciyi kullanan ilk kişisel
bilgisayarla piyasaya girdi. Bu yıllarda Gates IBM için
MS-DOS’u geliştirdi.
1983’te ilk GUI’ye sahip işletim sistemi Apple Lisa
piyasaya sürüldü.Bu yıllarda IBM DOS’u ile
Macintosh’un tahtını sarsamadı.
MİKROİŞLEMCİ TARİHİ
1990’da Windows 3.1 piyasaya sürüldükten sonra
Microsoft ve de IBM bilgisayarlar bu yarışta öne
geçmiş oldular.
Dördüncü nesil bilgisayarlar için “Multimedia is the
computer” denilmekte iken gelecek bilgisayarlar için
“Network is the computer” denilmektedir.

Videolar
Intel museum
http://www.youtube.com/watch?v=ZWQUjC
VBA5c&feature=channel
2.
40 years of chamging world
http://www.youtube.com/watch?v=nCpFYXR
HhFw&NR=1
3.
Get Inside an Intel 45nm Chip Factory
http://www.youtube.com/watch?v=PecKlm6VutU
&NR=1
4. How do they make Silicon Wafers and
Computer Chips?
http://www.youtube.com/watch?v=aWVywhzuHn
Q&feature=related
5. Silicon Wafer Processing Animation
http://www.youtube.com/watch?v=LWfCqpJzJYM
&feature=related
1.