- Katılım
- 26 Ocak 2019
- Tepki puanı
- 9
Rating - 0%
BİLGİSAYAR SİSTEMİ NASIL ÇALIŞIR?
Bir bilgisayar sistemi çok karmaşık işler yapıyor gibi görünür. Aslında sistem çok basit olarak Okuma / Aritmetiksel ve Mantıksal İşlem Yapma / Yazma işlemlerini gerçekleştirir.
Bilgisayar dış dünyadan verileri alır. Daha sonra her farklı veri türünü sayılara çevirir. Bilgisayar sistemi Klavye ile yazılmış yazılan ve tuş girişlerini Fare hareketlerini ve tıklamalarını, Taranan fotoğraflan, Kaydedilen sesleri sayılara çevirmektedir.
Bilgisayar her türlü veriyi sayılara çevirmek zorundadır çünkü iç yapısı ve çalışma prensipleri bunu gerektirir. Bilgisayar sadece sayılardan anlar hatta sadece iki sayıdan anlar. Bilgisayar kendi içinde ikili sayı sistemini (binary sistem) kullanmaktadır.
Bilgisayar niçin ikili sayı sistemi kullanmaktadır?
Bilgisayar elektronik bir cihazdır. Kendi içindeki birimlerde ve kablolann-da sadece elektrik akımı vardır. Elektrik akımı dolaşım sürecinde sadece iki durumu taşıyabilir:
işte, bilgilerin elektrik yoluyla taşınabilmesi ve işlenebilmesi için iki durum ile ifade edilebilecek hale dönüştürülmeleri gerekir. Öncelikle normal sayılara (onluk sayı sistemine) dönüştürülen her türlü bilgi daha sonra ikili sayı sistemine dönüştürülerek işleme girer.
Sistem, veriler üzerinde çalışıp, aritmetiksel ve mantıksal işlemleri sonuçlandım. Sonuçlan da doğal olarak ikili sayı sisteminde üretir.
Üretilen sonuçlar normal sayılara (onluk sayı sistemine) dönüştürülür.
Son olarak sayısal durumdaki veriler kendi türlerine dönüştürülür (karakter, ses, görüntü...) ve kullanıcıya sunulur.
Veriler ve üretilen sonuçlar saklama birimlerinde (disket, hard disk, CD-ROM) ikili sistemde kaydedilir, ancak ekran, yazıcı, hoparlör gibi çıkış birimlerine kendi türlerine dönüştürülerek gönderilir.
Verilerin ve sonuçların saklanması ve iletilmesi
Verilerin ve sonuçlann saklanması da ikili sayı sisteminde olur.
- Diskederde manyetik bant yüzeyine manyetik yükler (pozitif ve negatif yükler) uygulanarak,
- Sabit disklerde ****l alaşım disk yüzeyine manyetik yükler (pozitif ve negatif yükler) uygulanarak
- CD'lerde disk yüzeyine lazer ışını ile çukurlar açılarak (böylece çukurlar ve yükseltiler oluşturularak)
- Kablolarda ve devrelerde ise elektrik sinyalleriyle
ikili sayı sisteminin iki değeri (1,0) oluşturulur.
Sabit disk ve disketin kullandığı yazma yöntemi
İKİLİ SAYI SİSTEMİ (BINARY DIGIT SYSTEM) NEDİR?
Sayı sistemleri matematiğin ilginç konulanndan biridir. İnsan uygarlığı günlük yaşamda onlu sayı (decimal system) sistemini kullanmaktadır. Bir sayı sistemi, sayılan göstermek için kaç tane rakam kullandığımızı ifade eder. insanlar günlük yaşamlannda 10 tane rakam kullanarak işlerini halletmektedir. İster Avrupalı olsun, ister Arap ya da Hintli olsun, İsterse Japon ya da Rus olsun, kullandığı alfabe ne olursa olsun tüm dünya onlu sayı sistemini kullanmaktadır. Bunun sebebini hiç düşündünüz mü? Bazı tarihçiler ilk insanlann önce el parmaklanyla saymaya başladıklarını düşünüyorlar. M.Ö. 6000 yıllarında Çinlilerin kullandığı abaküs aleti de onlu sistemi kullanıyordu. Onlu sistemde 10 tane rakam kullanırız. Rakamlar bittiğinde basamak sistemiyle rakamların değerlerini artırırız. Örneğin 1 rakamı birinci basamakta 1 değerini gösterirken üçüncü basamakta 100 değerini gösterir.
Farklı sayı sistemleri ile de hesaplama yapılabilir ve bu durum matematiksel açıdan sonucu kesinlikle değiştirmez. Sadece kullandığımız rakamlann sayısı değişecektir. Dolayısıyla bir sayıyı gösteriş ve hesaplama biçimi de değişecektir. Şimdi bu durumu bir şema ile inceleyelim ;
Değişik sayıdaki elmaların farklı sayı sistemlerinde gösteriliş biçimleri
Aynı sayıdaki elmalan göstermek için farklı sayı sistemlerinde farklı rakamlar kullanıyoruz. 1 elmayı gösterirken tüm sistemlerde 1 rakamını kullanırken 2 elmayı gösterirken ikili sistemde rakamlar tükendiği için basamak sistemine geçiyoruz. 4 elmayı gösterirken ikili sistemde üç basamaklı 100 rakamlarını kullanırken, dörtlü sistemde rakamlar tükendiği için ikinci basamağa geçiyoruz. Onlu sistemde basamaklar l'ler basamağı, 10'lar basamağı, 100'ler basamağı gibi 10'un katlan şeklinde giderken yedili sistemde 7'nin katlan, onaltılı sistemde 16'nın kadan ve ikili sistemde ise 2 nin kadan şeklinde gider.
Şimdi ikili sayı sistemi ile neler yapabileceğimize bir bakalım: Elimizde bir projektör (büyük lamba) olsa, karşı tepede bizi gözedeyen biri, örneğin bir asker olsa, karşıya bir lamba ile sadece iki mesaj gönderebiliriz: elektriğin açık olma ve kapalı olma durumu. Bir an için bu iki durumun şifreli anlamlar taşıdığını düşünelim: "lamba yanıyorsa gel, yanmıyorsa gelme" gibi.
Elimizde iki lamba olursa karşıya gönderebileceğimiz anlamlı mesaj sayısı 4 olacaktır. Örneğin askerimize, 1) "Tehlike var gelme''', 2) "Sürünerek gel", 3) "Çömelerek" gel ve 4) "Normal gel" mesajlannı bu yolla gönderebiliriz:
Yukarıdaki resimdeki dört durumu incelediğimizde 1) her iki lambanın kapak olma durumu, 2) Birinci lambanın kapak, ikinci lambanın açık olma durumu 3) Birinci lambanın açık, ikinci lambanın kapalı olma durumu 4) her iki lambanın açık olma durumunu görüyoruz, ikili sayı sistemi 2 hat kullanarak 4 farldı değer iletmemize olanak sağlıyor. Acaba üç lamba (hat) birden kullanırsak sonuç nasıl olur?
Resimlerden görüldüğü gibi ihtimal sayısı 8'e çıkmış durumda. Üç lambayı aynı anda kullandığımız zaman karşıya iletebileceğimiz mesaj sayısı 8'dir.
Bunun bir formülü var mı? Evet. Elimizde N tane kablo (hat) varsa, elektrikle yani ikili sistemle iletebileceğimiz durum sayısı 2N'dir.
1 kablo için 21 yani 2,
2 kablo için 22 yani 4,
3 kablo için 23 yani 8...
böyle devam ediyor.
Kablo (Hat) sayısı N ise durum sayısı=2N
İkili sayı sistemi, sadece iki rakam kullanıyor diye çok büyük sayılarla çalışmak için yetersiz bir sayı sistemi değildir. Örneğin Hard diski ana karta bağlayan veri kablosunda 40'ın üzerinde hat vardır. Formülümüze göre bu kablodan aynı anda 240 farklı sinyal gönderilebilir. 240 çok büyük bir sayıdır.
Konunun sonunda ikili sayı sisteminin gücünü anlatan bir hikaye anlatalım:
Bir vezir satranç oyununu bulmuş ve Hindistan Kralı Shirham'a öğretmiş. Oyunu çok beğenen Kral, vezire bir hediye vermek istemiş "Dile benden ne dilersen" demiş. Vezir "Yüce Kralım, satranç tahtasının birinci karesine 1 buğday tanesi, ikinci karesine iki katını yani 2 buğday tanesini, üçüncü karesine onun iki katını yani 4 buğday tanesini koyun. Buğday tanelerini hep ikiye katlayarak satranç tahtasını tamamlayın. Tahtada kaç buğday tanesi varsa sizden o kadar buğday tanesi istiyorum" demiş. Bunu sözleri işiten Kral, vezirinin alçakgönüllülüğünden çok etkilenmiş ve erzakbaşına hemen bir çuval buğday getirmesini ve buğday tanelerini satranç tahtası üzerine vezirin istediği gibi sayarak yerleştirmesini emretmiş.
Erzakbaşı ve yardımcıları verilecek buğday tanesini hesaplamaya başlamışlar. Gel gör kı daha ikinci sütunda tıkanmışlar. Onalüncı karedeki 65.535 sayısını bulmak için 18 saat çalışmışlar. Yirmidördüncü karenin hesaplanması ise (yaklaşık 8.4 milyon buğday tanesi) doksan yedi gün sürmüş.
Hesaplamaya bu şekilde devam edilseydi eğer, hesaplamanın tamamlanması için 584 milyar yıl gerekecekti. Tahtada olması gereken buğday tanelerinin toplam sayısı ise 18.446.744.073.709.551.615 olacaktı. Merak eden arkadaşlarım, Microsoft Excel programında basit bir formül yazarak bu hesabı birkaç saniyede sonuçlandırabilirler.
Kralın sözünü tutup tutmadığını veya vezirin başına ne geldiğini bilmiyoruz. Bildiğimiz şey ise devrelerin sürekli küçüldüğü ama kullandıkları bileşke ve hat sayısının sürekli arttığıdır. Sistemin içeride çok büyük bir işlem yoğunluğu gerçekleştirdiğini ve bu yoğunluğun sürekli arttığını söyleyebiliriz. Bilgisayar sistemi, gücünü buradan almaktadır.
Bir bilgisayar sistemi çok karmaşık işler yapıyor gibi görünür. Aslında sistem çok basit olarak Okuma / Aritmetiksel ve Mantıksal İşlem Yapma / Yazma işlemlerini gerçekleştirir.
Bilgisayar dış dünyadan verileri alır. Daha sonra her farklı veri türünü sayılara çevirir. Bilgisayar sistemi Klavye ile yazılmış yazılan ve tuş girişlerini Fare hareketlerini ve tıklamalarını, Taranan fotoğraflan, Kaydedilen sesleri sayılara çevirmektedir.
Bilgisayar her türlü veriyi sayılara çevirmek zorundadır çünkü iç yapısı ve çalışma prensipleri bunu gerektirir. Bilgisayar sadece sayılardan anlar hatta sadece iki sayıdan anlar. Bilgisayar kendi içinde ikili sayı sistemini (binary sistem) kullanmaktadır.
Bilgisayar niçin ikili sayı sistemi kullanmaktadır?
Bilgisayar elektronik bir cihazdır. Kendi içindeki birimlerde ve kablolann-da sadece elektrik akımı vardır. Elektrik akımı dolaşım sürecinde sadece iki durumu taşıyabilir:
işte, bilgilerin elektrik yoluyla taşınabilmesi ve işlenebilmesi için iki durum ile ifade edilebilecek hale dönüştürülmeleri gerekir. Öncelikle normal sayılara (onluk sayı sistemine) dönüştürülen her türlü bilgi daha sonra ikili sayı sistemine dönüştürülerek işleme girer.
Sistem, veriler üzerinde çalışıp, aritmetiksel ve mantıksal işlemleri sonuçlandım. Sonuçlan da doğal olarak ikili sayı sisteminde üretir.
Üretilen sonuçlar normal sayılara (onluk sayı sistemine) dönüştürülür.
Son olarak sayısal durumdaki veriler kendi türlerine dönüştürülür (karakter, ses, görüntü...) ve kullanıcıya sunulur.
Veriler ve üretilen sonuçlar saklama birimlerinde (disket, hard disk, CD-ROM) ikili sistemde kaydedilir, ancak ekran, yazıcı, hoparlör gibi çıkış birimlerine kendi türlerine dönüştürülerek gönderilir.
Verilerin ve sonuçların saklanması ve iletilmesi
Verilerin ve sonuçlann saklanması da ikili sayı sisteminde olur.
- Diskederde manyetik bant yüzeyine manyetik yükler (pozitif ve negatif yükler) uygulanarak,
- Sabit disklerde ****l alaşım disk yüzeyine manyetik yükler (pozitif ve negatif yükler) uygulanarak
- CD'lerde disk yüzeyine lazer ışını ile çukurlar açılarak (böylece çukurlar ve yükseltiler oluşturularak)
- Kablolarda ve devrelerde ise elektrik sinyalleriyle
ikili sayı sisteminin iki değeri (1,0) oluşturulur.
Sabit disk ve disketin kullandığı yazma yöntemi
İKİLİ SAYI SİSTEMİ (BINARY DIGIT SYSTEM) NEDİR?
Sayı sistemleri matematiğin ilginç konulanndan biridir. İnsan uygarlığı günlük yaşamda onlu sayı (decimal system) sistemini kullanmaktadır. Bir sayı sistemi, sayılan göstermek için kaç tane rakam kullandığımızı ifade eder. insanlar günlük yaşamlannda 10 tane rakam kullanarak işlerini halletmektedir. İster Avrupalı olsun, ister Arap ya da Hintli olsun, İsterse Japon ya da Rus olsun, kullandığı alfabe ne olursa olsun tüm dünya onlu sayı sistemini kullanmaktadır. Bunun sebebini hiç düşündünüz mü? Bazı tarihçiler ilk insanlann önce el parmaklanyla saymaya başladıklarını düşünüyorlar. M.Ö. 6000 yıllarında Çinlilerin kullandığı abaküs aleti de onlu sistemi kullanıyordu. Onlu sistemde 10 tane rakam kullanırız. Rakamlar bittiğinde basamak sistemiyle rakamların değerlerini artırırız. Örneğin 1 rakamı birinci basamakta 1 değerini gösterirken üçüncü basamakta 100 değerini gösterir.
Farklı sayı sistemleri ile de hesaplama yapılabilir ve bu durum matematiksel açıdan sonucu kesinlikle değiştirmez. Sadece kullandığımız rakamlann sayısı değişecektir. Dolayısıyla bir sayıyı gösteriş ve hesaplama biçimi de değişecektir. Şimdi bu durumu bir şema ile inceleyelim ;
Değişik sayıdaki elmaların farklı sayı sistemlerinde gösteriliş biçimleri
Aynı sayıdaki elmalan göstermek için farklı sayı sistemlerinde farklı rakamlar kullanıyoruz. 1 elmayı gösterirken tüm sistemlerde 1 rakamını kullanırken 2 elmayı gösterirken ikili sistemde rakamlar tükendiği için basamak sistemine geçiyoruz. 4 elmayı gösterirken ikili sistemde üç basamaklı 100 rakamlarını kullanırken, dörtlü sistemde rakamlar tükendiği için ikinci basamağa geçiyoruz. Onlu sistemde basamaklar l'ler basamağı, 10'lar basamağı, 100'ler basamağı gibi 10'un katlan şeklinde giderken yedili sistemde 7'nin katlan, onaltılı sistemde 16'nın kadan ve ikili sistemde ise 2 nin kadan şeklinde gider.
Şimdi ikili sayı sistemi ile neler yapabileceğimize bir bakalım: Elimizde bir projektör (büyük lamba) olsa, karşı tepede bizi gözedeyen biri, örneğin bir asker olsa, karşıya bir lamba ile sadece iki mesaj gönderebiliriz: elektriğin açık olma ve kapalı olma durumu. Bir an için bu iki durumun şifreli anlamlar taşıdığını düşünelim: "lamba yanıyorsa gel, yanmıyorsa gelme" gibi.
Elimizde iki lamba olursa karşıya gönderebileceğimiz anlamlı mesaj sayısı 4 olacaktır. Örneğin askerimize, 1) "Tehlike var gelme''', 2) "Sürünerek gel", 3) "Çömelerek" gel ve 4) "Normal gel" mesajlannı bu yolla gönderebiliriz:
Yukarıdaki resimdeki dört durumu incelediğimizde 1) her iki lambanın kapak olma durumu, 2) Birinci lambanın kapak, ikinci lambanın açık olma durumu 3) Birinci lambanın açık, ikinci lambanın kapalı olma durumu 4) her iki lambanın açık olma durumunu görüyoruz, ikili sayı sistemi 2 hat kullanarak 4 farldı değer iletmemize olanak sağlıyor. Acaba üç lamba (hat) birden kullanırsak sonuç nasıl olur?
Resimlerden görüldüğü gibi ihtimal sayısı 8'e çıkmış durumda. Üç lambayı aynı anda kullandığımız zaman karşıya iletebileceğimiz mesaj sayısı 8'dir.
Bunun bir formülü var mı? Evet. Elimizde N tane kablo (hat) varsa, elektrikle yani ikili sistemle iletebileceğimiz durum sayısı 2N'dir.
1 kablo için 21 yani 2,
2 kablo için 22 yani 4,
3 kablo için 23 yani 8...
böyle devam ediyor.
Kablo (Hat) sayısı N ise durum sayısı=2N
İkili sayı sistemi, sadece iki rakam kullanıyor diye çok büyük sayılarla çalışmak için yetersiz bir sayı sistemi değildir. Örneğin Hard diski ana karta bağlayan veri kablosunda 40'ın üzerinde hat vardır. Formülümüze göre bu kablodan aynı anda 240 farklı sinyal gönderilebilir. 240 çok büyük bir sayıdır.
Konunun sonunda ikili sayı sisteminin gücünü anlatan bir hikaye anlatalım:
Bir vezir satranç oyununu bulmuş ve Hindistan Kralı Shirham'a öğretmiş. Oyunu çok beğenen Kral, vezire bir hediye vermek istemiş "Dile benden ne dilersen" demiş. Vezir "Yüce Kralım, satranç tahtasının birinci karesine 1 buğday tanesi, ikinci karesine iki katını yani 2 buğday tanesini, üçüncü karesine onun iki katını yani 4 buğday tanesini koyun. Buğday tanelerini hep ikiye katlayarak satranç tahtasını tamamlayın. Tahtada kaç buğday tanesi varsa sizden o kadar buğday tanesi istiyorum" demiş. Bunu sözleri işiten Kral, vezirinin alçakgönüllülüğünden çok etkilenmiş ve erzakbaşına hemen bir çuval buğday getirmesini ve buğday tanelerini satranç tahtası üzerine vezirin istediği gibi sayarak yerleştirmesini emretmiş.
Erzakbaşı ve yardımcıları verilecek buğday tanesini hesaplamaya başlamışlar. Gel gör kı daha ikinci sütunda tıkanmışlar. Onalüncı karedeki 65.535 sayısını bulmak için 18 saat çalışmışlar. Yirmidördüncü karenin hesaplanması ise (yaklaşık 8.4 milyon buğday tanesi) doksan yedi gün sürmüş.
Hesaplamaya bu şekilde devam edilseydi eğer, hesaplamanın tamamlanması için 584 milyar yıl gerekecekti. Tahtada olması gereken buğday tanelerinin toplam sayısı ise 18.446.744.073.709.551.615 olacaktı. Merak eden arkadaşlarım, Microsoft Excel programında basit bir formül yazarak bu hesabı birkaç saniyede sonuçlandırabilirler.
Kralın sözünü tutup tutmadığını veya vezirin başına ne geldiğini bilmiyoruz. Bildiğimiz şey ise devrelerin sürekli küçüldüğü ama kullandıkları bileşke ve hat sayısının sürekli arttığıdır. Sistemin içeride çok büyük bir işlem yoğunluğu gerçekleştirdiğini ve bu yoğunluğun sürekli arttığını söyleyebiliriz. Bilgisayar sistemi, gücünü buradan almaktadır.
