Bilgisayar

Vikipedi, özgür ansiklopedi

Bilgisayar, belirli komutlara göre veri işleyen bir makinedir.

Bilgisayarlar çok farklı biçimlerde karşımıza çıkabilirler. 20. yüzyılın ortalarındaki ilk bilgisayarlar büyük bir oda büyüklüğünde olup, günümüz bilgisayarlarından yüzlerce kat daha fazla güç tüketiyorlardı. 21. yüzyılın başına varıldığında ise bilgisayarlar bir kol saatine sığacak ve küçük bir pil ile çalışacak hâle geldiler. Toplumumuz kişisel bilgisayarı ve onun taşınabilir eşdeğeri, dizüstü bilgisayarını, bilgi çağının simgeleri olarak tanıdılar ve bilgisayar kavramı ile özdeşleştirdiler.

Ancak, günümüzde en yaygın olarak kullanılan bilgisayar türü, gömülü bilgisayarlardır. Gömülü bilgisayarlar küçük boyutlu olup genelde diğer aygıtların denetiminde kullanılırlar. Savaş uçaklarında, çamaşır makinelerinde hatta oyuncaklarda da bulunurlar.

İstenilen programı kayıt edip istenilen zamanda çalıştırabilmeleri bilgisayarları çok yönlü kılıp hesap makinelerinden ayıran ana özellikleridir. Church-Turing tezi bu çok yönlülüğün matematiksel ifadesidir, ve herhangi bir bilgisayarın bir diğer bilgisayarın görevlerini yerine getirebileceğinin altını çizer. Dolayısıyla, karmaşıklıkları ne düzeyde olursa olsun, cep bilgisayarından süper bilgisayarlara kadar, bellek ve zaman kısıtı olmadığı takdirde hepsi aynı görevleri yerine getirebilirler.

Jacquard'ın doku tezgâhı ilk kurulabilir aygıtlardandır.

[değiştir] Tarihçe

Bilgisayar tanımının esnekliği ve zaman içerisindeki değişim süreci dolayısıyla ilk bilgisayarı saptamak güçtür. Geçmişte bilgisayar olarak bilinen birçok aygıt günümüz ölçütlerine göre bu tanımı hak etmemektedirler.

Başlangıçta bilgisayar sözcüğü hesaplama sürecini kolaylaştıran nesnelere verilen bir ad konumundaydı. Bu ilk dönemin bilgisayar örnekleri arasında sayı boncuğu (abaküs) ve AntiKitira Makinesi (M.Ö. 150-100) sayılabilir. Yüzyıllar sonra, Ortaçağ sonundaki yeni bilimsel keşifler ışığında, Avrupalı mühendisler tarafından geliştirilen bir dizi makinesel hesaplama aygıtlarının ilki ise, Wilhelm Schickard'a (1623) aittir.

Ancak, programlanabilir (veya kurulabilir) olmamaları nedeniyle bu aygıtların hiç biri günümüz bilgisayar tanımına uymamaktadır. 1801 yılında Joseph Marie Jacquard'ın dokuma tezgâhındaki işlemi özdevinimleştirmek (otomatikleştirmek) adına ürettiği delikli kartlar ise bilgisayarların gelişme sürecindeki, kısıtlı da olsa, ilk programlanabilme (kurulabilme) izlerinden sayılır. Kullanıcının sağladığı bu kartlar sayesinde, dokuma tezgâhı kart üzerindeki delikler ile tarif edilen çizime işleyişini uyarlayabiliyordu.

Вir delikli kart

1837 yılında Charles Babbage, adını Analytical Engine (Çözümlemeli veya analitik makine) koyduğu, ilk tam programlanabilir makinesel bilgisayarı kavramsallaştırıp tasarladı. Ancak parasal nedenler ve üzerindeki çalışmalarının sonlanamaması nedeniyle bu makineyi geliştirmedi.

Delikli kartların ilk büyük ölçekli kullanımı ise Herman Hollerith tarafından, 1890 yılında muhasebe işlemlerinde kullanılmak üzere tasarlanan hesap makinesidir. Hollerith'in o dönemde bağlı olduğu işletme ise sonraki yıllarda küresel bilgisayar devine dönüşecek IBM'dir. 19. yüzyılın sonlarına varıldığında, gelecek yıllarda bilişim donanım ve kuramlarının gelişimine büyük katkıda bulunacak uygulayımlar (teknolojiler) ortaya çıkmaya başlamıştılar: delikli kartlar, Boole cebiri, boşluk tüpleri ve teletip aygıtları.

20. yüzyılın ilk yarısında ise, birçok bilimsel gereksinim, gittikçe karmaşıklaşan örneksel (analog) bilgisayarlar ile giderildiler. Ancak günümüz bilgisayarlarının yanılmazlık düzeyinden hâlâ uzaktılar.

1930'lar ve 1940'lar boyunca bilgisayar uygulayımı gelişmeye devam etti, ve sayısal elektronik bilgisayar'ın ortaya çıkışı ancak elektronik devrelerinin buluşundan (1937) sonra gerçekleşebildi. Bu dönemin önemli çalışmaları arasında aşağıdakiler sayılabilir:

EDSAC, von Neumann mimarisini uygulayan ilk bilgisayarlardandır.

• Konrad Zuse'nin "Z makineleri". Z3 (1941) ikili sayı tabanına dayalı işleyip, gerçel sayılar ile işlem yapabilen ilk makinedir. 1998 yılında Z3'ün Turing uyumlu olduğu kanıtlanmış ve böylece ilk bilgisayar unvanını edinmiştir.
• Atanasoff-Berry Bilgisayarı (1941) boşluk tüplerine dayalı olup, ikili sayı tabanının yanı sıra, sığaç tabanlı bellek donanımına sahipti.
• İngiliz yapımı Colossus Bilgisayarı (1944), kısıtlı programlanabiliriğine (kurulabilirliğine) rağmen, binlerce tüp kullanımının yeterince güvenilir bir sonuç verebileceğini göstermiştir. 2. Dünya Savaşı'nda Alman silahlı kuvvetlerinin gizli iletişimlerini çözümlemek için kullanılmıştır.
• Harvard Mark I (1944), kısıtlı kurulabilirliğe sahip bir bilgisayar.
• ABD Ordusu tarafından geliştirilen ENIAC (1946), onluk sayı tabanına dayalı olup ilk genel kullanım amaçlı eletronik bilgisayar unvanına sahiptir.

ENIAC'ın olumsuz yanlarını saptayan geliştiricileri, daha esnek ve zarif bir çözüm üzerinde çalışıp, artık saklı program mimarisi veya daha çok von Neumann mimarisi olarak tanınan tasarımı önerdiler. Bu tasarımdan ilk olarak John von Neumann (1945) yılında gerçekleştirdiği bir yayında söz etmesinden sonra, bu mimariye dayalı olarak geliştirilen bilgisayarlardan ilki İngiltere'de tamamlandı (SSEM). Aynı mimariye bir yıl sonra kavuşan ENIAC'a ise EDVAC adı verildi.

Günümüz bilgisayarlarının neredeyse tamamının bu mimariye uyumlu hâle gelmesi ile bilgisayar sözcüğünün tanımı olarak da kullanılmaktadır. Dolayısı ile bu tanıma göre geçmişteki aygıtlar bilgisayar olarak sayılmasalar da, tarihsel bağlamda yine de o biçimde anılmaktadırlar. Her ne kadar 1940'lardan bu yana bilgisayar uygulayımı köklü değişiklikler geçirmiş olsa da, çoğunluğu von Neumann mimarisine sadık kalmıştır.

Mikroişlemci von Neumann mimarisinin temel öğelerindendir.

Boşluk tüpüne dayalı bilgisayarlar 1950'ler boyunca kullanımda kaldıktan sonra, 1960'larda daha hızlı ve ucuz olan geçirgeç (transistör) tabanlı bilgisayarlar yaygınlık kazandı. Bu etkenlerin sonucunda bilgisayarların daha önce görülmemiş bir düzeyde toplu üretimine geçirildi. 1970'lere varıldığında tümleşik devre uygulayımı ve Intel 4004 gibi mikroişlemcilerin geliştirilmesi sayesinde bir kez daha büyük bir başarım ve güvenilirlik artışının yanı sıra, maliyet düşüşü de yaşandı. 1980'lerde artık bilgisayarlar, çamaşır makinesi gibi günlük hayat kullanımındaki birçok makinesel aygıtın denetleyici donanımlarındaki yerlerini almaya başlamışlardı. Yine aynı dönemde, kişisel bilgisayarlar yaygınlık kazanıyorlardı. Son olarak 1990'lardaki bilgisunarın (Internet) gelişimi ile de bilgisayarlar artık televizyon ve telefon gibi alışılmış birer aygıt hâline gelmişlerdir.

[değiştir] Yapı

von Neumann mimarisine göre bilgisayarlar başlıca dört bileşenden oluşurlar: aritmetik mantık birimi (AMB), denetim birimi (DB), bellek ve giriş/çıkış (G/Ç). Bu dört kesim kendi aralarında taşıt (veya yollar) ile bağlıdırlar. Aritmetik mantık birimi ile denetim biriminin yanı sıra yazmaçlar, işlemciyi (ayrıca Ana işlem birimi ve Merkezi işlem birimi) oluştururlar.

von Neumann mimarisine göre bilgisayar yapısı.

[değiştir] Aritmetik mantık birimi (AMB)

Aritmetik mantık birimi işlemci içerisinde iki tür işlemi yerine getirmek ile yükümlüdür, sayısal ve mantıksal işlemler. Herhangi bir AMB tarafından desteklenen sayısal işlemlerin sayısı ve türü işlemciye göre farklılık gösterir. Bazıları sadece toplama ve çıkarma ile sınırlıyken, diğerleri trigonometrik işlevler bile destekleyebilirler. Ancak en karmaşık görevler bile basit adımlara indirgenebildiğinden en basit işleçleri bile destekleyen bir AMB bunları hesaplayamayı başarabilir.

Sayısal işlemler dışında AMB, mantıksal işleçler de kullanabilir. Boole cebiri'nin temel işlevleri (VE, VEYA, ÖZEL VEYA, DEĞİL) sayesinde karmaşık mantıksal önermeleri hesaplayabilir. Yeni nesil AMB'ler ise doğrudan yöney ve dizeyler üzerinde işlem yapmayı desteklemektedirler.

[değiştir] Denetim birimi (DB)

Denetim birimi (veya denetçi), işlemci içerisindeki yer alan kesimlerin doğru çalışmaları için yönlendirilmeleri ile yükümlüdür. Birincil görevi, çalıştırılan programın her komutunu çözmek ve işlemci içerisinde kullanılabilecek sinyallere çevirmektir. Bunun dışında çalıştırılan programın hangi komutunda bulunulduğunu da tutan program sayacının içerir. Son dönem bilgisayarların denetim birimleri, söz konusu programın komut sırasını değiştirip hızlandırabilen yapılara sahiptirler.

[değiştir] Bellek

Bir bilgisayarın belleği, sayılar içeren bir hücreler bütünü olarak düşünülebilir. Her hücreye yazılabilir ve içeriği okunabilir. Her hücrenin kendisine özel bir bulunağı (adresi) vardır. Bir komut örneğin 34 sayılı hücrenin içeriğini 5.689 sayılı hücre ile toplayıp 78. hücreye yerleştirmek olabilir. İçerdikleri sayılar herhangi bir şey olabilir, sayı, komut, bulunak, harf, vb. İçeriğinin doğasını ancak onu kullanan program belirler. Günümüz bilgisayarlarının çoğunluğu veriyi kaydetmek için ikili sayıları kullanır ve her hücre 8 bit (yani bir bayt) içerebilir.

Kişisel bilgisayar: (1) Ekran, (2) Ana kart (3) İşlemci (CPU) (4) Bellek (RAM) (5) Genişletme Kartları (PCI-X, AGP, vb.) (6) Güç Kaynağı (7) Optik Disk Sürücü (DVD, CD, vb.) (8) Sabit Disk (9) Klavye (10) Fare

Dolayısıyla bir bayt 255 farklı sayıyı ifade edebilir, bunlar ancak 0 dan 255'e veya -128 den +127'ye olabilirler. Yan yana yerleşmiş birden fazla bayt kullanıldığında ise (genelde 2, 4 veya 8) çok daha büyük sayıların kaydedilmesi mümkün olur. Çağımız bilgisayarlarının bellekleri milyarlarca bayt içermektedirler.

Bilgisayarlarda üç adet bellek türü bulunur. İşlemci içerisinde yer alan yazmaçlar, son derece hızlı ancak çok sınırlı sığaya sahiptirler. İşlemcinin çok daha yavaş olan ana belleğe olan erişim gereksinimini gidermek için kullanılırlar. Ana bellek ise Rastgele erişimli bellek (REB veya RAM, Random Access Memory) ve Salt okunur bellek (SOB veya ROM, Read Only Memory) olmak üzere ikiye ayrılır. RAM'a istenildiği zaman yazılabilir ve içeriği ancak güç sürdüğü sürece korunur. ROM ise sadece okunabilen ve önceden yerleştirilmiş bilgiler içerir. Bu içeriği güçten bağımsız olarak korur. Örneğin herhangi bir veri veya komut RAM'da bulunurken, bilgisayar donanımını düzenleyen BIOS ROM'da yer alır.

Son bir bellek alt türü ise ön bellektir (cache memory). İşlemci içerisinde yer alır ve yazmaçlardan büyük sığaya sahip olmanın yanı sıra ana bellekten de hızlıdır.

Sabit diskler bilgisayarların en çok tanınan G/Ç birimlerindendirler.

[değiştir] Giriş/Çıkış (G/Ç)

G/Ç bir bilgisayarın dış dünyadan veri alışverişinde bulunmak için kullandığı araçtır. Yaygın olarak kullanılan giriş birimleri arasında klavye ve fare, çıkış için ise ekran (veya görüntüleyici, monitör) ve yazıcı sayılabilir. Sabit ve optik diskler ise her iki görevi de üstlenirler.

[değiştir] Bilgisayar ağları

1970'lerde ABD'li mühendisler ordu içerisinde yürütülen bir tasarı çerçevesinde bilgisayarları birbirleri ile bağlayıp (ARPANET), günümüzde bilgisayar ağı olarak bilinen yapının temellerini attılar. Zaman içerisinde bu bilgisayar ağı, ordu ve akademik birimler ile de sınırlı kalmayıp genişledi ve bugün milyonlarca bilgisayar içerden Bilgisunar (Internet veya Genel ağ) oluştu. 1990'lara gelindiğinde ise, İsviçre'nin CERN araştırma merkezinde geliştirilen Küresel ağ (World Wide Web, WWW) adlı iletişim kuralları, e-posta gibi uygulamalar ve ethernet gibi ucuz donanımsal çözümler ile bilgisayar ağları yaygınlık kazandılar.

[değiştir] Ek konular

[değiştir] Donanım

Donanım kavramı bir bilgisayarın tüm dokunulabilir bileşenlerini kapsar.

[değiştir] Yazılım

Yazılım kavramı bilgisayardaki özdek (maddi) olmayan tüm bileşenleri tanımlar: programlar, iletişim kuralları ve veriler hepsi yazılımdır.

[değiştir] Programlama dilleri

Programlama dilleri yazılımları geliştirmek ve çalışmalarının ayrıntılarını belirlemeyi sağlarlar. Doğal dillerin aksine, bu diller sadece yazılmak üzere ve herhangi bir belirsizliğe izin vermeyecek biçimde tasarlanmıştırlar. Geliştirilen yazılımın bilgisayar tarafından çalıştırılabilmesi için önce makine diline çevirilmesi gerekir, ve bu aşama için bir derleyici veya yorumlayıcı kullanılabilir.

[değiştir] Ayrıca bakınız

• Bilgisayar bilimleri
• Bilgisayar güvenliği
• Hesaplanabilirlik

Wikimedia Commons'da Bilgisayar ile ilgili çoklu ortam belgeleri bulunur.