10 "Devrim" İşlemcisi!

Yaklaşık 43 yıl önce Intel, bilgisayar sistemlerinde yeni bir çağ başlattığı iddiasıyla 4004 işlemcisini piyasaya sürmüştü. Bu işlemci, pek çok kaynakta tarihin ilk mikroişlemcisi olarak geçer. Sadece 4-bit yapıya sahipti ve hızıysa 740kHz'di (0,74 MHz veya 0,00074 GHz).

Öte yandan hatırlatmak gerekir ki, zamanın en küçük bilgisayarı DEC PDP-11/20 modeliydi ve 16 bit mimariye sahipti. 1,25 MHz frekansa ve 56 kilobyte belleğe sahipti. Intel'in 4004'ü her ne kadar ilk mikroişlemci olsa da, DEC'in bilgisayarlarının gücüyle kıyaslandığında oyuncak gibi kalıyordu.

Elbette bu mikroişlemcilerin ilk adımıydı ve önemliydi. Ama gönüllerde yer edebilecek kadar büyük bir adım da değildi. Aslında hızlı bir gelişim çağının başlangıcıydı ve Intel'in iddia ettiği gibi, tümleşik bilgisayar sistemlerinde yeni bir çağ başlatmıştı.

Intel 4004 gibi, bir çok şirketin imza attığı önemli işlemciler devrim yaratmayı başardı ve işlemcilerin geleceğini şekillendirdi. Bu yazımızda, devrim olarak değerlendirilebilecek 10 efsane işlemciyi ele alıyoruz...

Çoğu insan, işlemcilerin performansını frekans hızlarıyla değerlendirmiştir. Bu bakış açısı, muhtemelen 30 yıl boyunca geçerli oldu ama günümüzde işlemcileri saat frekanslarıyla değerlendirmek, haksız ve hatalı bir değerlendirme.

1971 yılında, 740 kHz olarak başlayan işlemci saat hızı yarışı, binlerce kat hız artışını beraberinde getirdi. İşlemcilerimiz gücü ise, on binlerce kat arttı. Peki, bu durum 10 GHz saat hızlarını gördüğümüz anlamına mı geliyor? Hemen cevap verelim: Hayır!

Hız savaşı aslında, 2005 yılında piyasaya sürülen Pentium 4'ten sonra sona erdi. En yüksek hıza ulaşıldığındaysa, güç tüketimi ve ısınma sorunları nedeniyle durma noktasına gelindi.

Bu tıkanma noktasında, işlemcilerin önünü açan gelişme ise çok çekirdek kullanımı oldu. Intel, ilk çift çekirdekli işlemci serisini bir yıl sonra, 2006 yılında piyasaya çıkardı ve serideki işlemcilerden birisi 2,33 GHz saat frekansına sahipti. İki çekirdek birlikte hesaplandığındaysa, işlemcinin toplam saat frekansı 4,66 GHz ediyordu. Artık masaüstü sistemlerde yeni bir çağ başlamıştı.

Bu başarısına rağmen Intel Core, ne ilk çift çekirdekli işlemciydi, ne de ilk çok çekirdeğe sahip x86 işlemciydi. Ancak Intel, Core teknolojisini günümüzün en iyi çoklu çekirdekli işlemcilerini yaratmak için kullanmayı bildi. Bugün Core mimarisinin geldiği nokta, dünyanın en hızlı işlemcisini de barındıran Core i7 serisi oldu.

x86 mimarisi, günümüz masaüstü bilgisayarlarında egemen hale gelmiş olabilir, ancak geçmişte; Alpha, PA-RISC, MIPS, Itanium ve POWER işlemcileri rekabet etmek zorundaydı. Başlangıçta, tüm bu işlemciler kişisel bilgisayarlardan çok, yüksek performanslı iş istasyonlarında ve sunucularda kullanılıyordu.

Yıllar içindeyse, bir çoğu ya bir kenara bırakıldı, ya da oyun konsolları gibi yan alanlarda kullanılmaya başlandılar. Gurur verici mirasımız ve ışıltılı bir geleceğe öncülük eden teknoloji olarak, bu işlemcilerden birisi ilk 10 listemize girmeyi hak ediyor.

1990 yılında, IBM tarafından geliştirilen POWER, bir RISC (İndirgenmiş komut seti bilgisayarı) işlemcisiydi. İlk kullanıldığı yer ise, RS/6000 UNIX tabanlı sistemleriydi. Seri, PowerPC 620 modelinin 1997 yılında piyasaya sürülmesiyle birlikte, x86 mimarisinden çok daha önce, ilk 64 bit işlemci ünvanını kazandı.

11 yıl boyunca, PowerPC tabanlı işlemciler, Apple Mac'lere hayat verdi. Daha sonraysa, süper bilgisayarlara kadar ulaştı. Dünyanın ilk petaflop seviyesine erişen süper bilgisayarı ünvanını taşıyan Roadrunner, 12.960 adet Power tabanlı Cell işlemci barındırmaktaydı. Aynı işlemci, Sony PlayStation 3'de de kullanılmıştır.

1975 yılında, bugün artık kapatılmış olan MOS Technology isimli şirket, 6502 adında bir işlemci üretmişti. Belki de özel sayılabilecek hiçbir yanı olmayan bu işlemci, tüm bir nesil üzerinde iz bırakabilmeyi başardı.

Motorola 6800'ü de tasarlayan ekip tarafından hazırlanan, 8 bitlik bir işlemciydi. Belki de en büyük devrimi 25 dolar olan fiyatıyla gerçekleştirmişti. Intel ve Motorola'nın ürettiği eşdeğerleriyle kıyaslandığında, rekabet savaşını da başlatmış oldu.

Bununla birlikte, uygun fiyatı sayesinde evde bilgisayar devrimi yarattı. MOS 6502 işlemcisi; Apple I, Apple II, Commodore PET ve Atari makinelerinde kullanıldı. İngiltere pazarında ise, BBC Micro adlı bilgisayarla adını duyurdu.

Bunun yanında, BBC'nin başlattığı Bilgisayar Okuryazarlığı Projesi sayesinde, eğitim bilgisayarlarında kullanıldı ve milyonlarca öğrenci tarafından, 6502 işlemcili bu bilgisayarlar kullanıldı.

Her yeni x86 nesli, yeni bir dönem başlatmıştır. Ancak 80386 (diğer adıyla 386), tam bir atılım olmuştur. 4-bitlik işlemciler çıktıktan sadece bir yıl sonra, yerini 8-bitlik işlemcilere bırakmış ve altı yıl boyunca yerini korumuştu. 16-bitlik 8086 ile başlayan 16-bit işlemciler dönemi ise yedi yıl boyunca sürdü.

386 işlemcisi, 1985 yılında, ilk 32-bit mimariye sahip işlemci olarak piyasaya sürüldü ve 32-bit mimarisi, yirmi yıl boyunca yerini korumayı başardı. İlk 64 bitlik mimariye sahip x86 işlemcileri 2003 yılında piyasaya girdi ve bugün piyasaya hükmediyorlar.

İşin bir de komut seti boyutu vardı. 8086 işlemcisi yaklaşık olarak 120 komut setine sahipti. 286'da yaklaşık 17 komut seti eklendi. 386 ise bu rakamı 200'e kadar taşımıştı. Komut setinin artması, elbette daha fazla işlem yapılabileceği anlamına gelmiyor ama yazılım rutinlerini işlemciye aktarmak noktasında önemli kolaylıklar sağlıyor ve dolayısıyla performansı artırıyordu.

Bunun yanında, 8086 işlemcisinin 5 MHz, 286'nın 6MHz frekansa sahipken, 386'nın tam 12 MHz olduğunu hesaba kattığınızda; 386 serisinin neden 80'lerin olmazsa olmaz işlemcisi olduğunu daha iyi anlayabilirsiniz.

AMD Athlon 64; listemize, 64-bit işlemcileri kitlelere ulaştıran ilk işlemci olmanın gururuyla giriyor. Athlon 64 sayesinde, 2003 yılından itibaren masaüstü bilgisayarlar da 64-bitlik veri yollarının ve işlemcilerin keyfini çıkarma lüksüne sahip oldular. Peki, bu pratikte ne demekti? İlk avantaj oldukça açık, veri 32 bit yerine 64 bitlik yığınlar halinde işlenebilirdi; bu ise, işlem hızının anında iki katına çıkması demekti.

Ayrıca, adreslenebilen bellek miktarı kısıtlaması aşılmıştı. 32-bit işlemcilerin sadece 4GB olan bellek desteği, 64-bit işlemcilerde, teorik olarak 16 Exabyte'dır (16 milyar GB). Bu da, 64 bit işlemcilerin gelecekte kolay kolay bellek sorunu yaşamayacağı anlamına geliyor. Belki de, bellek kısıtlaması sebebiyle 64-bitin üstüne geçmek hiçbir zaman gerekmeyecektir.

Tabi ki, bu kadar yüksek bellek desteğine sahip bir işlemci üretilmedi ancak yeterli pin ve veri yolu sağlandığında, 64-bit mimarisi ile bu inanılmaz boyuttaki sistem belleği desteklenebilir.

5. PIC İşlemcileri

PIC işlemci ailesi, fiyatıyla herkesi şaşkına çevirebilir, zira toptan olarak adet fiyatı neredeyse 50 kuruştu.

Microchip şirketi tarafından üretilen PIC10F200 fiyatıyla dikkat çekiyor ama listemize girmesinin tek sebebi bu değil. Muhtemelen tahmin ettiğiniz gibi bu işlemciden iddialı bir performans beklemek yersiz olur, zira bu işlemci, gömülü uygulamalar için tasarlanmış durumda.

6 pine sahip bu işlemci, 8 bit mimariye sahip ve 4MHz saat hızında çalışıyor. Barındırdığı 256 komut seti desteği için dahili bir flash bellek ve yine dahili 16 byte RAM içermekte.

Listemize girmesinin sebebiyse, fiyatı sayesinde yakaladığı satış başarısı. Çünkü bu küçük dev, bugüne dek 8 milyar adet sattı.

4. Motorola 68000

Kitlesel pazara yönelik ilk 16-bit işlemciyi sunan Intel olmuştu ancak pazara 1979 yılında geç giriş yapan Motorola, Intel'i sollamayı bildi. Motorola 68000, dünyanın ilk 16 ve 32-bit destekli hibrit işlemcisidir.

Motorola 68000, Apple Mac'lerin bir serisine, Amiga'lara ve son model Atari'lere güç verdi. Motorola 68000, döneminin en kolay kullanılan komut setleriyle ve programlama esnekliğiyle tanınmıştı.

Başarılı 68000 ailesinin son üyesi, 1994 yılında üretilen 68060 oldu. Seri, daha sonra yerini PowerPC ailesine bıraktı.

İngiliz şirket Acorn, eğitim pazarını 6502 işlemcilerini kullanan BBC Micro adlı bilgisayarı ile egemenliği altına almıştı. 16-bit işlemciler yönünde gelişen dünya karşısında, yine aynı başarıyı yakalamak isteyen şirket, sonraki serisi olan Archimedes'i üretti.

Acorn, cesur bir yaklaşım izledi ve Intel veya Motorola'nın başarılı işlemcilerinden birisini tercih etmek yerine, ARM adını verdiği, kendi 32-bit işlemcilerini üretmeye karar verdi. (ARM adının açılımı, ilk zamanlarda "Acorn RISC Machine" olarak düşünülmüştü, bugünkü açılımı ise "Advanced RISC Machine"dir.)

Rakiplerinin karşısına, İndirgenmiş Komut Seti bilgisayarı (RISC) anlayışı ile çıkan Acorn, bunu avantaj olarak kullanmayı bilmiş ve rakiplerinin önüne geçmeyi başarmıştı.

8 MHz saat hızına sahip olmasına rağmen, ilk ARM tabanlı bilgisayarlar, Intel'in güncel 80386'sını ve Motorola 68020'larını kullanan sitemlerin önüne geçmeyi başarmıştı. Buna rağmen, PC'lerin yükselişine yenik düşen şirket, son Archimedes bilgisayarını 1992 yılında üretti.

Archimedes bilgisayarları belki tarih oldu ama ARM tabanlı işlemciler yoluna devam etti ve ARM'nin verilerine göre; bugüne dek milyarlarca adet ARM tabanlı işlemci satıldı. İşlemci ailesi, bugün cep telefonları ve mobil cihazlara hükmetmeye devam ediyor.

Bu efsanevi işlemciyi listenin üst sıralarında görmek şaşırtıcı olmasa gerek. 8086 işlemcisi, Intel'in 16-bit işlemci pazarına ilk girişiydi. İşlemcinin kırpılmış sürümü olan 8088'in IBM PC'lerde boy göstermesiyle birlikte, kişisel bilgisayar anlayışı sonsuza dek değişmiş oldu.

70'lerin başında gerçekleşen mikroişlemci evrimi henüz 8. yılındayken, 8086 yeni bir devrim gerçekleştirmişti. Bununla birlikte, kendinden önceki 4004 sadece 740 kHz hızında çalışırken, 8086, 5 MHz hıza sahipti.

Bir diğer yenilik ise kullanım amaçlarında yaşandı. Intel'in 8 bitlik işlemcileri, kişisel bilgisayarlarda kendilerine yer buldular ancak hiçbirisi kamusal amaçlara hizmet etmemişti. 8086 ise bu alanda çok çabuk başarıya imza attı ve metro istasyonlarının otomatik bilet sistemlerinde kullanıldı.

80'lerin başında İngiltere, ev bilgisayarları kavramında dünya birincisiydi. Bu durum, büyük ölçüde Sinclair Research adlı şirketin çabalarının ürünüydü. Şirketin çıkardığı ZX80 adlı bilgisayar, ülkede 100 Pound'un altına satılan ilk bilgisayardı. Daha sonra gelen ZX81 ile bu seviye daha da düştü ve 69.95 Pound'a geriledi.

ZX81'in halefi olan ZX Spectrum, birçok insana ilk bilgisayarlarıyla tanışma fırsatı sundu. Üç bilgisayarın da, çekici fiyatları ve üreticileri dışında bir ortak noktaları daha vardı; o da hepsinin Zilog Z80 işlemci kullanıyor olmalarıydı.

Zilog Z80 işlemcisi, 8. sıradaki işlemci olan 6502 ile kıyaslanabilecek ve aynı amaçlara yönelik bir işlemci konumunda. Z80, Sinclair'in ev bilgisayarlarının yanında, Tandy TRS-80, Amstrad CPC/PCW ve Sharp MZ-80 sistemlerinde de kullanıldı.