Bilgisayar dediğimiz şey, içerisinde bulunan programın komutlarını harfiyen uygulayan ve belirli koşulları takip ederek komutlar arasında dallanan, verileri işleyen ve sonuç üreten bir cihazdır. Bu cihaz içerisindeki verileri 0 ve 1 ler olarak saklar, ikili sayı sistemi (binary) dediğimiz bu sistemle istenen matematiksel ve mantıksal işlemleri gerçekleştirir.
Bilgisayardan yapmasını istediğimiz işlerin bir an önce gerçekleşmesini bekleriz. Aksi halde bu durum bizi üzebilir. Örneğin bilgisayarda oyun oynarken karakterimizin hiç takılmadan hareket etmesini bekleriz. Karakterinizin tam da düşman karşısındayken donup kalmasını istemezsiniz herhalde. O yüzden bilgisayarlar tasarlanırken en uygun şekilde, hızlı ve ekonomik olarak tasarlanması gerekmektedir. Bir bilgisayarın hızını belirleyen şeyler arasında mimarisi, veri yolu genişliği ve mimariye göre kaldırabileceği azami frekans değeri vardır. Biz bilgisayarımızı tasarlarken bunlar gibi kriterleri pek göz önünde bulundurmayacağız. Bize gerekli olan şey çalışma mantığını anlamak ve olabildiğince az maliyetle işe yarar bir bilgisayar yapmaktır. Zaten istesek de 74HC serisi entegrelerin 20Mhz olan frekansını geçemeyiz. Tabi bunların daha hızlı olanları da var ancak piyasa da bulmak pek mümkün değil. Belki merak ettiyseniz hızlı olanların serisi 74AC olanlar.
Günümüzde bilgisayar yapmak sanıldığı kadar zor bir şey değildir. Ancak bilgisayarı yapmak için gereken bilgileri bulmak, toplamak özellikle de Türkçe dilinde biraz zahmetli olabilir . Bilgisayar ile uğraşan bir kişinin İngilizce bilmesi avantajına olacaktır çünkü bu konu hakkında yazılanlar, bahsedilenler neredeyse hep İngilizcedir. Ancak şanslısınız ki ben sizlere bu konularla ilgili Türkçe kaynak sağlayacağım. Yani kendi paylaşımlarımın sizlere kaynak olacağını umuyorum.
Bilgisayarlar günümüzde oldukça karmaşık görünen bir yapıya sahipler. Bilgisayarlar hakkında hiçbir bilgisi olmayan bir insan bilgisayara baktığında ondan korkabilir. Nasıl çalıştığı hakkında belki de uzaylılar yapmış diyebilir. Böyle olmak yerine gelin bilgisayarların temel mantığını hep birlikte keşfedelim. Keşfimize başlarken bilgisayarlarımızı meydana getiren, cebimize girecek kadar küçük olmasını sağlayan, basit bir yarı iletken olan transistörlere yakından bir bakalım. Şaka şaka o kadar ayrıntıya girmeye gerek yok. Sadece şimdilik bilgisayarları oluşturan temel yapı taşının transistör olduğunu bilmeniz yeterli.
Transistörler kullanılarak örneğin basit mantık entegreleri meydana getirilebilir. Bunlardan bazıları "VE", "VEYA", "DEĞİL" gibi mantık kapılarıdır.
Bilgisayarı yaparken 74 serisi entegreleri kullanacağız. Bu entegreler 1960'lı yılların ortalarında "SN" önekiyle Texas Instruments tarafından üretilmişlerdir. Bu entegre serisinde bir çok çeşit mantıkta entegreler mevcuttur. Örneğin logic gate, flip flop, register, counter, buffer, full adder, multiplexer gibi entegreleri bu seride bulmak mümkündür.
Öncelikle VE (AND) kapısından başlayalım. VE kapısı diğer mantık kapılarında da olduğu gibi giriş ve çıkış uçlarına sahiptir. Burada bahsedeceğim VE kapısı iki giriş ve bir çıkış ucuna sahip olacaktır.
Ve kapısı iki giriş ucundan herhangi biri 0 olduğunda sonucu 0 veren bir kapıdır. Bu giriş ve çıkışla ilgili olasılıkların gösterildiği tabloya "doğruluk tablosu" (truth table) diyoruz. İki girişli mantık kapısında 4 durum vardır. Bu durumlar aşağıda doğruluk tablosunda gösteriliyor.
VE DEĞİL (NAND) kapısı VE kapısının sonucunun terslendiği kapıdır. Bu kapı için kullanacağımız entegre 74HC00 entegresidir. Bu entegrede de 4 adet VE DEĞİL kapısı mevcuttur
VEYA DEĞİL (NOR) kapısı VEYA kapısının sonucunun terslendiği kapıdır. Bu kapı için kullanacağımız entegre 74HC02 entegresidir. Bu entegrede de 4 adet VEYA DEĞİL kapısı mevcuttur.
Bilgisayarları yavaşlatan etmen kapı gecikmeleridir. Yukarıda bahsettiğimiz her kapının sonuç vermesi için gereken bir süre vardır. Kullanacağımız entegrelerde bu süre yaklaşık 40ns kadardır. Böylece bu kapıları arka arkaya eklediğimiz zaman gerçekleşecek gecikmeyi hesaplayabiliriz.
Temel mantık kapıları bu kadardı. Bir sonraki yayında bilgisayarın temel mantığını anlamaya kaldığımız yerden devam edeceğiz. Bir sonraki bölüm için tıklayın.