“İşlemci” denildiğinde çoklukla insanların aklına direkt “CPU (Central Processing Unit) gelir. Fakat piyasada irili ufaklı çok farklı işlemci (veya mikro işlemci) tipi var.
Aslına bakarsanız tüm işlemciler farklı gayelere hizmet eden entegre devrelerdir. CPU, GPU ve çeşitli mikro denetimciler entegre devrelerden öbür bir şey değil, lakin nanometre ölçeğinde. Çipler çok küçük kablolarla birbirine bağlanmış milyarlarca MOSFET yahut transistöre sahiptir, milyarlarca kapı teması mevcut.
Sonuç olarak, bir çipin üretilmesi çok büyük ölçüde kaynak ve vakit gerekiyor. Ar-Ge, testler, prototip etapları, üretim süreci ve daha fazlası. Milyonlarca dolar yatırımın yanı sıra, aylar ya da tahminen yıllar alan süreçler var.
İşlemci, sahip olduğunuz çabucak hemen birden fazla elektronik aygıt için temel bir ünitedir. İşlemciler ya da Merkezi Süreç Ünitesi (Central Processing Unit), verilen komutların işlenmesinden ve yerine getirilmesinden sorumlu bileşendir. Bugün işlemci tiplerine, özelliklerine, kullanım gayelerine ve ortalarındaki farklılıklara değineceğiz.
Merkezi Süreç Ünitesi yani Central Processing Unit, dizüstü ve masaüstü bilgisayarlarınızda standart olarak kullandığınız PC işlemcisidir. Yıllar evvel tek çekirdekli CPU’lar yaygındı, lakin artan hesaplama gereksinimleri nedeniyle artık her işlemci birden fazla “çekirdeğinden” oluşuyor. Bu çekirdekler Megahertz (MHz) yahut Gigahertz (GHz) ile ölçülen saat suratlarında çalışmakta.
İşlemci, bilgi süreç aygıtı olarak tanımlanan makinelerin temel bileşenidir, bu sistemlerin beyni üzeredir. Her vakit silikon tabanlı olarak üretilen bir çipten oluşur. Aygıtın içindeki anakartta (ana elektronik devreleri ve komponentleri bulunduran kart) bulunan ve soket diye isimlendirilen özel bir makanizmaya takılır. Bilgilerin süreksiz olarak depolandığı ve RAM olarak isimlendirilen bellek modüllerinden başkadır.
CPU, PC genelinde düşündüğümüzde ana denetim çipidir. Özünde program tarafından kendisine atanan temel aritmetik, mantık, denetim ve I/O (giriş/çıkış) süreçlerini yürütür. Diğer bir deyişle, bir aritmetik mantık ünitesi (ALU) ve bir denetim ünitesinden (CU) oluşan nispeten elektronik devre kesimidir. ALU aritmetik ve mantık süreçlerini yahut Boole cebirini yürütmekle görevliyken, CU bellekten bilgi alır ve ALU’ya talimatlar sağlar.
İşlemciler, milyarlarca mikroskobik transistörün tek bir kalıpta birleştirilmesiyle üretilir. Bu transistörler, sistem belleğinde depolanan programları ve komutları çalıştırmak için gereken hesaplamaları yapmakla vazifelidir.
Bu çipler bilgisayarınız için temel bilgi süreç süreçlerini gerçekleştirmekle yükümlü. Aygıtınızın RAM’inde depolanan talimatlar yürütülmek üzere CPU’ya gönderilir. Bu Getirme, Kod Çözme ve Yürütme evrelerinden oluşan üç kısımlı bir sistem. Kolay tabirle girdiler alınır, ne olduğu çözümlenir ve istenen çıktı oluşturulur.
CPU’nuz bunu kullanarak işletim sisteminizin yüklenmesinden, programların açılmasına ve hatta elektronik tablo hesaplamalarının yapılmasına kadar her şeye yardımcı olur. Görüntü oyunları üzere kaynak yüklü süreçler CPU’nuza büyük yük bindirir. Fakat bu iş yüklerinin ortasında grafik oluşturma, yani rasterizasyon yer almıyor. Raster sürecinden GPU sorumludur.
Günümüzde CPU’lar birden fazla çekirdeğe ve birden fazla iş parçacığına sahip. Böylece tek çekirdekli modellerin yetişemediği misyonlar birebir anda gerçekleştirilebiliyor. Ana akım CPU’ların büyük çoğunluğu AMD yahut Intel tarafından üretilmekte.
Tek Çekirdekli CPU
CPU’nun “orijinal formu” tek çekirdeklidir. Artık çok çekirdekli ve çok iş parçacıklı işlemciler yaygın olsa da, tek çekirdekli işlemciler olmasaydı hiçbiri olmazdı. 2000’li yıllara kadar daima tek çekirdek barındıran CPU’lar kullanılıyordu.
Çok Çekirdekli CPU
İlk çok çekirdekli CPU 2001 yılında piyasaya sürüldü. O vakitten bu yana geçen yıllarda pazarda IPC ve çekirdek sayılarının artmasıyla daima artan bir rekabet yaşandı. Çok çekirdekli CPU’larla ilgili en enteresan şeylerden biri, belli bir uygulama üzerindeki tesirlerinin uygulamanın kendisi tarafından belirlenecek olması. Yani isterseniz 100 çekirdeğe sahip olun, kullandığınız yazılım bundan faydalanmıyorsa hiçbir yararı yok.
Birçok uygulama, bilhassa de gerçek vakitli olarak çalıştırılan karmaşık oyunlar yahut etkin profesyonel iş yükleri, tıpkı anda iki yahut birkaç çekirdekten fazlasını kullanmak üzere programlanmakta. Geçmişte hem oyun hem uygulama açısından tek çekirdek takviyesi daha geçerliydi, son yıllarda çoklu çekirdek daha fazla ehemmiyet kazanmaya başladı.
Çok İş Parçacıklı CPU
Çok çekirdekli CPU’ların yanı sıra, birinci olarak 2002 yılında Intel tarafından tanıtılan çok iş parçacıklı CPU’lar da var. Bu teknoloji Intel tarafından Hyper-Threading, AMD tarafından Simultaneous Multi-Threading (SMT) olarak isimlendiriliyor.
Peki ne işe yarıyor? Bir CPU’nun gerçek vakitli süreç gücünü artırmasa da, misyonlar ve talimatlar için mevcut bant genişliğini artırarak bilhassa sürece, akış ve üretkenlik iş yükleri için yarar sağlıyor.
Eşzamanlı çoklu iş parçacığı yahut SMT, tek bir CPU çekirdeğinin birebir anda birden fazla iş parçacığını yönetmesine imkan tanıyan çağdaş işlemci dizaynının bir özelliği. Bu teknoloji, birden fazla iş parçacığının tıpkı anda çalışmasına müsaade vererek bir CPU’nun bilgileri daha verimli bir halde işleyebileceği fikrinden yararlanmakta. Bir iş parçacığı bilgi beklerken öbür bir iş parçacığı bu boş vakti çalışmak için kullanabiliyor, böylelikle işlemcinin kaynakları daha tesirli bir biçimde kullanılabiliyor. Nihayetinde ise bilhassa birebir anda birden fazla uygulama çalıştıran sistemlerde yahut çok sayıda iş parçacığını işleyebilen karmaşık yazılımlarda performans ve verimlilik artıyor.
Başka bir formda tabir etmek gerekirse SMT, fizikî çekirdek sayısını artırmadan bir CPU’yu daha yetenekli hale getirme metodu. Tıpkı birebir alanda çalışan iki çalışanın ahenk içinde işleri yürütmesi üzere. Biri duraklaması gerektiğinde başkası işe sürat kesmeden devam edebilir. SMT elbet teknoloji dünyasına kazandırılmış çok değerli bir tahlil. Avantajları, bir işlemcinin bilgi kullanılabilirliğindeki gecikmeler nedeniyle beklemek ve vakit kaybetmek zorunda kalacağı senaryolarda daha bariz biçimde ortaya çıkar. Karmaşık hesaplamalar yahut bilgi sürece üzere muhakkak vazifeler, tek bir fizikî işlemcinin iki farklı işlemci üzere çalışmasını sağladığı için bu teknolojiden değerli ölçüde faydalanabilir.
Ana Akım (Tüketici) CPU
İnternet ortamında reklamı yapılan CPU’ların birçok ana akım diye tabir edilen, genel kullanıcı kitlesine yani son tüketiciye hitap eden CPU’lardır. Bu eser segmenti, AMD ve Intel’in en yüksek IPC ve en düşük fiyatlara (geniş tüketici tabanı için cazip) sahip CPU’larını öne çıkardığı yer.
En azından sunucu ve iş istasyonu sınıfıyla kıyaslandığında durum bu türlü. Lakin birtakım üst seviye masaüstü PC işlemcileri (Core i9 ve Ryzen 9) hayli değerli olabilir, HEDT fiyatlarına yaklaşabilir.
Sunucu ve İş İstasyonu CPU’su
Sunucu ve iş istasyonu pazarı, AMD ve Intel’in büyük paralar kazandığı bir pazar. Bu güçlü CPU’lar ana akıma nazaran çok daha büyük boyutta, farklı çeşit anakartlara takılıyor ve sekiz kanal bellek takviyesi üzere ekstra özellikler sunuyor. Tek çekirdek performansı bakımından Intel Core Ultra ve AMD Ryzen ailesinin altında kaldığı vakitler olabilir. Lakin çok fazla sayıda çekirdek ve iş parçacığı taşıyor. Ayrıyeten daha fazla RAM dayanağı, RAM kanalları ve yüksek PCIe sınırları üzere ekstra özellikler göreceksiniz.
Devasa çipler, her şeyden çok ham iş hacmine odaklanan bir pazarda satılıyor. Kurumsal sınıf sunucularda düzinelerce anakart raflara monte ediliyor, ayrıyeten her anakarta dört tane sunucu CPU’su takılabiliyor. Hepsinin birleşimiyle birlikte ortaya muazzam çekirdek sayıları çıkıyor.
Intel tarafında “Xeon”, AMD tarafında ise “EPYC” markası bu dala yönelik.
HEDT (High-End Desktop) CPU
Üst Seviye Masaüstü manası taşıyan HEDT, ana akım ve sunucu segmentinin ortasında yer alıyor. Yeni seri HEDT işlemciler çoklukla ana akım ve sunucu sınıfına kıyasla daha az sıklıkla piyasaya sürülmekte.
İş istasyonlarına hitap eden HEDT CPU’lar çekirdek sayısı bakımından tekrar ikisinin ortasında. Tekrar tıpkı biçimde farklı anakartlar gerektiriyor. Sunucu kesimi kadar olmasa da, yeniden masaüstüne kıyasla daha üstün irtibat özellikleri sağlanıyor.
Son yıllarda Ryzen 9 ve Ultra 9 (eski jenerasyonlarda Core i9) işlemcilere eklenen çekirdeklerin sayısı kıymetli oranda arttı. Bu nedenle ana akım ve HEDT ortasındaki sonlar biraz bulanıklaştı. Yeni masaüstü ana akım CPU’lar epey güçlü hale geldi.
AMD, birkaç yılda bir “Threadripper” olarak isimlendirdiği yongalarını piyasaya sürüyor. Intel’in hem Core i7 hem de Core i9 HEDT CPU’ları var, çoklukla bunlar “Extreme Edition” olarak isimlendiriliyor. Başlangıçta sırf sunucu kullanıcılarına yönelik olarak pazarlanan kimi Xeon CPU’lar da Intel tarafında HEDT segmentine giriyor.
Kilitli (OC Desteksiz) CPU
Basit haliyle, sürat aşırtmayı desteklemeyen işlemcilere kilitli (locked), ya da çarpan kilidi kapalı CPU deniyor. Şayet overclock ile işiniz yoksa ve standart bir kullanıcıysanız bu sizin için olumsuz bir şey değil.
Kilitli çiplerin ayarlarıyla oynayamaz, çekirdek saat frekanslarını manuel olarak değiştiremezsiniz. Üretici tarafından belirtilen “boost/turbo” frekansların ötesine geçemezsiniz. Bununla birlikte, kilitli bir işlemciyi güçlü VRM‘lere sahip bir anakartla ve uygun bir soğutucuyla kullanırsanız frekans suratları daha istikrarlı hale gelir, turbo frekans kıymetlerinin son noktasına kadar ulaşırsınız. Ayrıyeten yüksek frekanslarda daha uzun mühlet kalabilirsiniz.
Kilitsiz (OC Destekli) CPU
Kilitsiz (unlocked) olarak etiketlenen bir işlemci sürat aşırtmayı destekliyor demek. Sürat aşırtma, CPU tarafından ayarlanan klasik “yükseltilmiş saat hızından” farklı. Boost frekanslarda denetim büsbütün CPU’dadır. Overclock ise kullanıcı tarafından manuel olarak yapılır.
- İşlemci Nasıl Overclock Edilir?
CPU’sunu overclock eden bir son kullanıcı, daha fazla performans elde etme umuduyla saat suratını ve voltajını artırır. Bu süreç içinde soğutma performansının uygun olması gerekir ki istenilen sonuçlara ulaşsın.
Üst seviye CPU’larda en düzgün kararlı sürat aşırtmaların peşinde koşmak, birçok meraklı için birincil amaçtır ve sabırlı oldukları sürece öbür herkes için paralarının karşılığını daha fazla almanın hoş bir yolu olabilir.
Dahili grafik yongasına sahip olan işlemciler için çoklukla “APU” tarifini kullanıyoruz lakin bu tam olarak gerçek değil. Birtakım CPU’lar entegre grafiklerle (iGPU) birlikte gelirken Intel bunun için özel bir isimlendirme kullanmıyor. APU tabiri ise aslında AMD tarafından kullanılıyor.
Günümüzde neredeyse her masaüstü ve taşınabilir Intel işlemci içerisinde güçlü yahut zayıf bir iGPU barındırıyor. AMD daha öncesinde masaüstü CPU’larına dahili grafik üniteleri dahil etmiyordu. Yalnızca güçlü entegre GPU’ya sahip “G Serisi” işlemcilere “APU” diyorduk. Artık Ryzen 7000 Serisi prestijiyle tüm çipler temel fonksiyonlar için dahili grafik çiplerine sahip. Daha güçlü grafik çipleriyle desteklenen APU’ların yeri hala başka elbette. Artık tüm işlemciler APU kategorisine girmiş oldu, işler biraz karmaşık hal aldı. Lakin sonunda ‘G’ eki alan güçlü grafikler bulunan modeller için “gerçek APU” diyebiliriz.
İşin temeline bakarsak Intel’in dahili grafiklere sahip işlemcileri için de “APU” tabirini kullanabiliriz. En kolay haliyle APU, tıpkı kalıp üzerinde hem CPU hem de GPU içeren mikroişlemciler için kullanılan bir pazarlama terimi. APU kavramı birinci olarak 2006 yılında AMD’nin Fusion projesi tarafından ortaya atıldı, lakin 2011 yılına kadar kullanıma sunulmadı.
APU’ların enteresan yanı HSA uyumlu olmaları; Intel’in bu terimi entegre grafik yongaları için kullanamamasının nedeni de bu. HSA, Heterojen Sistem Mimarisi (Heterogeneous System Architecture) manasına geliyor; CPU’lar ile GPU’ların birebir bilgi yolu üzerinde paylaşılan bellek ve vazifelerle entegrasyonuna imkan tanıyan, satıcılar ortası spesifikasyon setlerini söz ediyor. Bu terim, AMD ve Intel’in dahil olmadığı öteki birtakım satıcılar tarafından kurulan HSA Vakfı tarafından tanımlanmış.
Intel, HD Graphics (veya Iris, Xe grafikleri) olarak bilinen kendi entegre GPU (iGPU) serisine sahip. Aslında temel mantık tıpkı olsa da HSA özellikleri sunmadığı için bir APU olarak sınıflandırılmıyor. Teknik olarak, HD Graphics ismi verilen dahili GPU’lar tekrar tıpkı formda Intel CPU’ların içinde yer alıyor. Lakin teknik farklılıklar nedeniyle tam olarak APU olarak kabul edilmiyor. Sonuç olarak, CPU ve GPU tekrar tek bir yonga kalıbı içinde yer alıyor.
Tıpkı bir CPU yahut GPU üzere APU’lar da sürat aşırtılabilir. APU’lar kutudan çıktıklarında performansları sonlu olduğundan ötürü deneme yapılabilir lakin overclock yaparken büyük beklentiler içine girmemek gerekiyor.
Birden fazla elektronik sistemi tek bir çipe entegre etmek için tek bir çipte tahlil sağlayan SoC, çağdaş elektroniğin kıymetli bir etkeni. Çip üzerinde sistem dediğimizde aslında tek bir kesim halindeki yonga bütününden, öbür bir tabirle işlemciden bahsediyoruz. Fakat bu entegre devrenin içerisinde işlemci (CPU), grafik sürece ünitesi (entegre GPU), mikrokontrolcü, çevresel denetimciler (USB, depolama için), bellek, giriş/çıkış (I/O) irtibat noktaları, özel hudut ağı devresi ve radyo modemleri (Bluetooth yahut Wi-Fi için) üzere birçok başka bileşen yer alabilir.
Başka bir deyişle, SoC dediğimiz süreçle bunların hepsi tek bir katmanda tutuluyor. Tüm bu bileşenlerin tek bir alt katman üzerinde bulunması, SoC’lerin daha az güç kullanması ve çok çipli muadillerine nazaran daha az yer kaplamasına imkan sağlıyor. SoC’ler Objelerin İnterneti (Internet of Things-IoT) ve taşınabilir bilişimin büyümesiyle giderek daha tanınan hale geliyor.
İşlemci çipin “beynidir”, talimatları yürütmekten ve hesaplamaları yapmaktan sorumludur. Bellek, işlemcinin erişmesi için dataları ve talimatları depolar. Giriş/çıkış arabirimleri çipin sensörler, ekranlar yahut öbür çipler üzere öteki bileşenler yahut aygıtlarla bağlantı kurmasını sağlar. Grafikler bildiğiniz üzere imaj çıkışından sorumlu. Modemler Wi-Fi ve Bluetooth ilişkilerini yönetiyor. İşte tüm bu fonksiyonların yekpare küçük bir yongada yapıldığını düşünün.
Özetleyecek olursak SoC, bilgisayarın yahut başka elektronik sistemin gerekli tüm bileşenlerini tek bir çip üzerine entegre eden bir mikroçip çeşidini tabir ediyor. Kullanım alanı ise epeyce yaygın. Her şeyi bir ortada toplayan bu sistemler başta akıllı telefonlar, tabletler, IoT aygıtlar olmak üzere Nintendo Switch, PlayStation ve Xbox üzere konsollar, Raspberry Pi bilgisayarlar, Arduino kartları ve STEM kitleri üzere birçok aygıtta kendine yer buluyor. Ayrıyeten SoC tipinde işlemcilere sahip dizüstü bilgisayarların sayısı da her geçen dün artıyor.
Mikroişlemciler, gömülü bir sistemde muhakkak bir vazifesi yerine getirmek üzere optimize edilmiş son derece kompakt işlemcilerdir. Bir mikrodalga fırındaki yahut bir aracın elektronik denetim ünitesindeki nispeten küçük entegre devreler mikroişlemcilere birer örnek.
Mikrokontrolcü, gömülü bir sistemde belli bir süreci yönetmek için tasarlanmış kompakt bir entegre devredir. Bazen gömülü denetimci yahut mikro denetimci ünitesi (MCU) olarak da isimlendirilen mikro denetimciler, araba motor denetim sistemlerinde, robotlarda, ofis makinelerinde, tıbbi aygıtlarda, taşınabilir radyo alıcı-vericilerinde, otomatlarda ve konut aletleri üzere çok çeşitli aygıtta bulunabilir.
Gömülü işlemciler, genel maksatlı bir bilgisayar olarak hizmet vermek yerine daha büyük bir aygıttaki muhakkak bir fonksiyonu denetim etmek için tasarlanmış mikroçiplerdir. Gömülü sistemlerin otomobillerde, robotlarda, aygıtlarda ve daha birçok alanda uygulamaları var.
DSP’ler matematiksel formüller ve algoritmalar kullanarak gerçek vakitli dijital sinyalleri işlemek için optimize edilmiştir. Çeşitli elektronik aygıtlarda ses, görüntü, manzara ve konuşma işlemeye güç sağlar.
Medya işlemcileri ses, görüntü, grafik, kripto para ve manzara sürece üzere iş yüklerini son derece verimli bir formda işlemek üzere özel olarak tasarlanmıştır. Vektör ve kayan nokta süreçlerinde kusursuz işler çıkarabilirler.
Tensor Processing Unit (Tensör Sürece Birimi), makine tahsili iş yüklerini hızlandırmak için kullanılan, Google tarafından özel olarak geliştirilmiş uygulamaya özel bir entegre devredir. Öbür bir deyişle, Google’ın kendi TensorFlow yazılımını kullanan, nöral ağ temelli makine tahsili için Google tarafından özel olarak geliştirilmiş bir yapay zeka hızlandırıcısı. TPU’lar aslında bir tıp ASIC’dir.
Google, TPU’ları 2015 yılında dahili olarak kullanmaya başladı ve 2018’de bunları hem bulut altyapısının bir kesimi olarak hem de çipin daha küçük bir sürümünü satışa sunarak üçüncü tarafların kullanımına sundu.
TensorFlow ise Google’ın yapay zeka ve makine tahsili üzere işlerde, vazifeleri ve data akışını denetimli ve verimli tutmak için geliştirdiği yazılım kütüphanesine verdiği isim. İçinde birçok farklı yazılımı barındırıyor ve yazılım kadar donanım tarafından da etkileniyor.
Kuantum işlemci olarak da bilinen QPU, makul hesaplama çeşitlerini günümüz bilgisayarlarındaki işlemcilerden çok daha süratli yapmak için elektronlar yahut fotonlar üzere parçacıkların davranışını kullanan bir kuantum bilgisayarın beynidir.
QPU’lar, kuantum mekaniği ismi verilen yeni fizik kısmında tanımlanan süperpozisyon prensibine dayanıyor. Bir foton yahut elektronun durumu meçhuldür. Süperpozisyon ise foton, fonon, elektron vs. üzere parçacıklar için geçerli olan bir duruma verilen isimdir. Öbür bir deyişle QPU’lar, bir parçacığın tıpkı anda birçok durumda olma yeteneğine dayanan büsbütün farklı yaklaşım üzerine inşa edilmiştir.
Buna karşılık CPU’lar, GPU’lar ve DPU’ların tümü, klasik fizik prensiplerini elektrik akımlarıyla birlikte hayata geçirir. Bu nedenle günümüzde kullandığımız sistemler artık “klasik bilgisayarlar” olarak tanımlanmaya başladı. QPU’lar kriptografiyi, kuantum simülasyonlarını ve makine tahsilini geliştirebilir ve şiddetli optimizasyon sorunlarını çözebilir.
| QPU | GPU |
| Quantum processing unit (kuantum sürece birimi) | Graphics processing unit (grafik sürece birimi) |
| Kuantum fiziğine dayanır. | Klasik fiziğe dayanır. |
| 0 ve 1’den büyük olabilen kübitler kullanır | 0 yahut 1 olan bitleri kullanır. |
| Atom altı parçacıkların durumlarını kullanır. | Transistörlerde anahtarlanan elektriği kullanır. |
| Kriptografi ve kuantum tesirlerini simüle etmek için uygun bir seçimdir. | HPC, yapay zeka ve klasik simülasyonlar için âlâ bir seçimdir. |
Alanda programlanabilir kapı dizisi (FPGA), üretimden sonra bir müşteri yahut dizayncı tarafından yapılandırılmak üzere tasarlanmış bir entegre devre çeşidi. Dirençleri, kapasitörleri, transistörleri ve başka bileşenleri bakır yollarla birbirine bağlayan elektrik devreleri gözünüzün önüne getirin. Pekala devreyi ürettikten ve PCB montajı yapıldıktan sonra bileşenler ortasındaki ilişkiyi değiştirmek isterseniz ne olur? Daha yeni PCB’ler üretmediğiniz sürece bu çok kolay olmayacaktır. 10 katmanlı yahut daha karmaşık bir PCB için vakit, efor, maliyet ve birçok şey gerekir. Bu yüzden tek bir denemede çalıştığından emin olmak gerekir.
Yazılım tarafında işler daha kolaydır. iOS, Android yahut Windows işletim sistemleri için yeni bir sürüm piyasaya çıktığı vakit birtakım meseleler yaşanabilir. Şirketler, birkaç gün içerisinde kusur düzeltmeleri ve güncellemeler yapabilir. Lakin bir ASIC (CPU, GPU, AI çipleri) kelam konusu olduğunda, üretildikten sonra milyarlarca transistörden tek bir adedinin bile ilişkisini değiştiremezsiniz. İşte bu noktada FPGA devreye giriyor.
FPGA’larda irtibatlar ve kablolar programlı olarak yine düzenlenebiliyor. Rastgele bir mantık kapısı taklit edilebiliyor, istendiği halde rastgele bir kombinasyonda birbirine bağlanabiliyor. FPGA’lar çoğunlukla SRAM tabanlıdır, bu nedenle teorik olarak onları milyonlarca kere yine programlayabilirsiniz.
Aslında isimlendirme her şeyi açıklıyor: uygulamaya özel entegre devre. ASIC’ler, makul bir fonksiyonu yahut fonksiyonlar kümesini gerçekleştirmek için tasarlanmış özel yarı iletken devrelerdir. CPU’lar ve GPU’lar üzere genel emelli işlemcilerin tersine, ASIC’ler makul bir uygulamanın ihtiyaçlarını karşılayacak biçimde uyarlanır. Belli bir işe yönelik olduğu için özel optimize edilir, böylece performans ve güç verimliliği sağlanabilir. Genel olarak özel tasarım maliyetinin gelişmiş performans, daha düşük güç tüketimi ve azaltılmış form faktörü avantajlarıyla gerekçelendirilebildiği yüksek hacimli eserlerde ASIC denilen devreler kullanılmakta.
Özel tasarlanan yongalar istenilen fonksiyonu gerçekleştirmek için gerekli olan rastgele bir mantıksal, bellek yahut analog bileşene sahip olabilir. Bununla birlikte, bir ASIC’in üretimi kıymetli ve vakit alıcıdır. Ayrıyeten FPGA üzere üretildikten sonra yine programlanamaz yahut değiştirilemez. Dijital sinyal sürece, grafik sürece yahut şifreleme üzere yüksek hacimli, düşük değişkenlik ve kararlı uygulamalar için çok daha uygun.
Bir ASIC, transistörler ve öbür bileşenleri içeren özel tertibinin bir silikon plaka üzerine kazındığı fotolitografi ismi verilen süreçle üretiliyor. Bu sistem, kolay mantık kapılarından karmaşık dijital sinyal sürece devrelerine kadar değişebilen ASIC’in istenen fonksiyonelliğini uygulamak için kullanılıyor. ASIC’ler için üretim süreci vakit alıcı ve değerli demiştik; maske oluşturma, wafer üretimi ve paketleme üzere birden fazla adım mevcut. Lakin birinci yatırım yapıldıktan sonra, üretim hacmi arttıkça ASIC’lerin ünite başına maliyeti değerli ölçüde azalabiliyor. Yani yüksek ölçülerde üretim yapılıyorsa uygulamaya özel entegre devreler üretmek epeyce mantıklı.
AMD ve Intel’in işlemcileri, 32-bit yahut 64-bit fark etmeksizin x86 mimarisine dayanır. İki devin işlemcileri x86 komut setini yahut 64 bit CPU’lar için x86-64 komut setini kullanmakta.
ARM ise Arm Ltd isimli İngiliz şirket tarafından lisanslanan bir komut seti mimarisi. Odak noktası, masaüstünden fazla bilhassa akıllı telefonlar, tabletler ve ince dizüstü bilgisayarlar üzere taşınabilir aygıtlar.
32/64-bit masaüstü CPU’lar tarafından kullanılan karmaşık komut seti (Complex Instruction Set Computing, CISC) mimarileri ile karşılaştırıldığında ARM, azaltılmış komut seti mimarisi nedeniyle kimi sınırlamalara sahip olsa da çok daha düşük güç tüketimi sunabiliyor.
RISC-V, esnekliği, modülerliği ve genişletilebilirliği nedeniyle son yıllarda büyük ilgi gören açık kaynaklı bir komut seti mimarisi (instruction set architecture, ISA). ARM’ye karşı önemli bir alternatif ve lisans fiyatı yok. Bilhassa son birkaç yılda gelişimi hızlandı, teknoloji devlerinin daha fazla ilgisini çekmeye başladı.
Açık kaynaklı demekle neyi kast ediyoruz? Tescilli mimarilerin bilakis, planlara erişebileceğiniz ve uygun gördüğünüz biçimde özelleştirebileceğiniz bir platform: Çok çeşitli özelleştirme seçeneklerine müsaade vererek geliştiricilerin belli uygulamalara ve kullanım durumlarına nazaran uyarlanmış işlemciler üretmesine imkan tanımakta.
Bu durum, gömülü sistemler ve IoT aygıtlarından yüksek performanslı bilgi süreç ve yapay zekaya kadar çeşitli bölümlerde benimsenmesine yol açtı. Uygun maliyetli özel işlemciler üretmek, yenilikçi uygulamalara imza atmak ve sağlam güvenlik uygulamaları oluşturmak mümkün. Kıymeti geç anlaşılan RISC-V’i herkes özelleştirerek fiyatsız formda kullanabiliyor. Bu nedenle bilgi sürecin geleceği olarak kabul edilirken, önde gelen teknoloji devleri tarafından görmeye devam ediyor.
Aslına bakarsanız “GPU” dediğimiz şey de bir işlemci türevi. Esasen “Graphics Processing Unit” sözlerinin baş harflerinden oluşan bir kısaltma var. Yani Grafik Sürece Ünitesi ya da Grafik İşlemci Ünitesi manasına geliyor.
Bir işlemci tipi olsa da öteki mikro işlemciler kadar yaygın değil ve her türlü aygıtta kullanılmıyor. Asıl maksadı grafikler oluşturmak, imajları işlemek. Lakin paralel hesaplama yeteneği nedeniyle GPU’nun kıymetli son yıllarda bir epey arttı. Bir periyot kripto para madenciliğinde kullanılıyordu. Artık yapay zeka alanında büyük hesaplama performansı sunuluyor.
GPU terimi birinci olarak Sony tarafından 1994 yılında orjinal PlayStation konsolunu piyasaya sürdüğünde ortaya atıldı. CPU’lar hayli gelişmiş olsa da tüm her şeyi yapamıyor, yapsa da performanslı formda yapamıyor. CPU’lar girdiyi alır ve doğrusal adımlarla işler. Fakat grafik sürece sürecinde sayısız datanın tıpkı anda işlenmesi gerekir. Grafik Sürece Ünitesi (GPU), CPU üzerindeki yükü azaltır ve görüntü performansınızı artırır.
Çoğu masaüstü/dizüstü bilgisayar bir CPU ve GPU’ya sahip, lakin durum her vakit bu türlü olmayabilir. Bazen bilhassa düşük fiyat aralıklarında bilgisayarlar özel bir GPU yerine entegre grafiklerle birlikte gelir. iGPU olarak da bilinen dahili grafiklerle neyi kastediyoruz? Merkezi süreç ünitesinin içine entegre edilen, nispeten kolay grafik iş yüklerinin üstesinden gelmek gayesiyle tasarlanan, harici GPU’lara kıyasla çok daha zayıf olan çipler.
Hem GPU hem de CPU benzeri fonksiyonları yerine getiriyor, iş yapma formları çok farklı. GPU’nun paralel yapısı maksadı için özel olarak uyarlanmış. Bu tasarım, yonganın oyun ve görüntü oynatma için gereken saniyede milyarlarca hesaplamayı gerçekleştirmesine yardımcı oluyor.
Paralel tasarım yapısı nedeniyle GPU, büyük bilgi bloklarını paralel olarak işleyen algoritmalar kelam konusu olduğunda daha verimli. Bunun nedeni ise kısmen CPU’ların daha genel emelli olması, GPU’ların ise makul datalarla çalışmak üzere optimize edilmiş olması.
Harici ekran kartında çip çıkarılabilir ve yükseltilebilir başka bir PCB üzerinde yer alır. Ayrıyeten bildiğiniz üzere ekran kartları özelleştirilmiş RAM (VRAM- görüntü RAM) ile birlikte gelir. Bu dahili RAM sayesinde GPU bir tampon oluşturabilir ve siz görüntüleyene kadar hazır edilen, tamamlanmış imajları depolayabilir. Özel GPU’lar anakart ile PCIe yuvası üzerinden irtibat kurar.
Entegre GPU’lar işlemcinin, hasebiyle da anakartın bir modülüdür. Dahili grafikler, süreçler için sistem RAM’ini kullanıyor ve sonuç olarak özel bir GPU’ya nazaran çok daha yavaş çalışıyor.
CPU pazarına misal formda önde gelen iki GPU üreticisi var: NVIDIA ve AMD. Grafik dünyasına odaklanan NVIDIA, yıllardır rakibine kıyasla hem pazar hissesi, hem sunduğu teknolojiler açısından daha üstün. Lakin 2020 yılından beri AMD de kıymetli işlere imza atmaya başladı ve rakibine yetişmeye çalışıyor. Intel bildiğiniz üzere yıllardır entegre grafikler üretiyor. Yaklaşık bir yıldır harici GPU pazarına atıldılar, teknoloji devinin savları büyük.