Ýþletim Sistemleri Donaným Yönetimi
Yazan : Þadi Evren ÞEKER
Ýþletim sistemlerinin temel görevlerinden birisi de üzerinde çalýþtýðý donanýmý yönetmesidir. Bir bilgisayarýn en temel yönetilmesi gereken bileþenleri CPU (MÝB) ve RAM dir. Bilgisayarýn bütün parçalarýnýn baðlý olduðu karta Ana Kart (Main Board) denilir.
Ana Kart (Main Board veya Motherboard ) üzerine en az iþlemci ve RAM baðlý olmak zorundadýr. Ayrýca bilgisayarýn açýlmasý sýrasýnda (Bootstrap) kullanýlacak olan BIOS ve bilgisayara baðlý olan parçacýklar arasýnda iletiþimi saðlayacak olan BUS (Veriyolu) bu kart üzerinde bulunmalýdýr. Bu kartlara PCB (Printed Circuit Board veya yazýlý devre kartý) adý verilmektedir. Bu terim, kartlarýn üretim þeklinden gelmektedir. Tasarlanmýþ bir kart üretilirken bir yazýcý çýktýsý gibi tasarým kartýn üstüne basýlýr.
Ana Kartýn üzerinde ayrýca controller (kontrol devreleri) bulunur. Bu devrelerin görevi bilgisayara baðlý olan basit giriþ çýkýþ devrelerini kontrol etmektir. Bu kontrol devrelerinin tamamýna chipset (yonga) denilmektedir. (aþaðýdaki kart resminde VIA VT82C694X ve VT82C686B chipsetleri görülmektedir)
Bilgisayarýn ana kartýna sonrada takýlan kartlara add-on kart, bilgisayarýn ana kartýnn üzerine gömülü olarak gelen kartlara ise on-board card denilir.
Örnek iki ana kart resmi.
Ýþlemci (CPU bilgisayarda çalýþan her iþlem (Process) için ana uðrak yeridir. Yazýlmýþ olan kodlar makine diline çevrildikten sonra iþlemci üzerinde çalýþtýrýlýrlar. Günümüz bilgisayarlarýnda bulunan en temel iþlemciler CPU ( Central Processing Unit veya MÝB , Merkezi Ýþlem Birimi) veya Grafik yardýmcý iþlemcisi (Graphics coproccessor) veya dijital iþaret iþlemcisi (Digital signal processor) olarak sayýlabilir.
Bilgisayarda iþlemleri yürüten ana iþlemci MÝB’dir ancak hýz artýþý saðlamak için bazý iþlemleri yardýmcý iþlemcilere gönderebilir. Örneðin 3 boyutlu bir oyunun grafiklerin iþlemek oldukça yüksek bir iþlem kabiliyeti gerektirmektedir ve bu iþlemler grafik iþlemleri konusunda uzmanlaþmýþ grafik yardýmcý iþlemcisine gönderileibilir.
Bir iþlemcinin kabul ettiði ve anlayabildiði komutlara, o iþlemcinin komut kümesi (instruction set) denilmektedir. Ayrýca iþlemcinin anlayabildiði bu komutlarýn boyutuna da komut boyutu veya instruction length denilmektedir. Günümüzde kullanýlan iþlemciler 32-bit veya 64-bit komut boyutlarýna sahiptirler.
Bir iþlemcinin ana parçalarýndan birisi de basit aritmetik ve mantýk iþlemlerinin yürütüldüðü ALU (arithmetik logic unit) veya AMÜ (aritmetik ve mantýk ünitesi) dir.
Ana kart üzerinde bulunan veriyolu (BUS)’ýn ana görevi MÝB ile hafýza (RAM) arasýndaki iletiþimi saðlamaktýr. Buna göre bir iþlemcinin görüntüsü aþaðýdaki þekildedir:
MÝB’in basit þemasý (Bu grafik Operating Systems Deitel Deitel ve CHOFFNES kitabýndan alýnmýþtýr)
Yukarýdaki grafikte de gösterilmiþ olan registerlar (kayýtçýlar) oldukça hýzlý hafýza alanlarýdýr ve iþlem sýrasýnda ALU tarafýndan yürütülen iþlemlerin verileri burada durur.
Örneðin 3 + 5 iþlemi çalýþtýrýlmak isteniyor olsun. Bu iþlemdeki 3 ve 5 sayýlarý kayýtçýlarda duracak ve toplama iþlemi ALU üzerinde çalýþtýrýlýrken bu kayýtçýlardan okunup sonuç yine kayýtçýlarýn üzerine yazýlacaktýr.
Yukarýdaki grafikte L1 ve L2 önbellek (cache) örnekleri de verilmiþtir. Önbelleðin amacý, iþlem sýrasýnda gereken ve kayýtçýlarda bulunmayan bilgilerin bilgisayarýn hafýzasýndan (RAM) alýnmasý yerine daha yakýnda olan ve daha hýzlý çalýþan önbellekte tutularak sistemin toplam performanssýnýn arttýrýlmasýdýr. Buna göre kayýtçýlar üzerlerindeki iþ için gereken bilgiyi önce L1 (Level 1 veya 1. seviye) önbellekte sonra L2( level 2 veya 2. seviye) önbellekte aramaktadýrlar. Bu iki önbellekte de bulunamamasý durumunda veri yolu aracýlýðý ile hafýzaya(RAM) kadar bilgi aranmaya devam edilmektedir.
Saatler
Bilgisayarýn çalýþmasýndaki önemli unsurlardan birisi de bilgisayarýn saat döngüsüdür. (Clock cycle)
Bilgisayarda bulunan parçalarýn ayný anda uyum içinde (synchronized) bir iþlemi yapmasýdýr. Her parça bir saat tikinde (clock tick) bir birimlik iþ yapar. Bu sayede birbirine baðlý olan parçalar önündeki ve öncesindeki parçalarýn hýzýný aþmadan veya yavaþlatmadan veri akýþý saðlayabilirler.
Bir iþletim sisteminin baþlatýlmasý
Bilgisayar baþladýðý zaman (power up) ilk iþletilen yazýlým bilgisayarýn ana kartý üzerinde bulunan BIOS (Basic Input Output System, Temel giriþ çýkýþ sistemi) üzerine daha önceden ana kart üreticisi firma tarafýndan yüklenmiþ olan yazýlýmdýr. Bu yazýlýmýn görevi bilgisayarýn donanýmýnda bulunmasý gereken temel parçalarýn (RAM CPU gibi) testini gerçekleþtirerek üzerine ayarlanmýþ olan boot sequence ( baþlatýlma sýrasýna) göre bir aygýt üzerinden iþletim sistemini yüklemektir. Örneðin BIOS ayarlarýnda açýlýþ sýrasýnda seçilen ilk aygýt Hard Disk (Sabit disk) olsun, bu durumda BIOS üzerinde yüklü olan yazýlým donaným testi (POST Power On Self Test, Açýlýþta kendi kendine test) yaptýktan sonra sabit diskin üzerindeki iþletim sistemini yükleyecektir.
Burada dikkat edilmesi gereken nokta, BIOS üzerindeki yazýlýmýn, iþletim sistemleri ve disk yapýsý hakkýnda çok az bilgisi olmasý dolayýsýyla bir iþletim sistemini diskten yükleyip çalýþtýrma yeteneði olmamasýdýr. Bu durum disk üzerinde bulunan MBR (Master Boot Record, Ana baþlangýç kaydý) denilen ve 0. sektör yani diskin baþlangýç noktasýna yazýlan özel bir bilgi sayesinde iþletim sistemi tarafýndan yapýlýr. Yani BIOS, MBR üzerinde bulunan kaydý çalýþtýrdýktan sonrasýný iþletim sistemi yapar. Yüklü olan iþletim sistemi veya boot manager (açýlýþ yöneticisi) hafýzaya (RAM) yüklendikten sonra, iþletim sistemini yüklemek ve baþlatmak bu açýlýþ yöneticisinin görevidir.