Bilgisayarın Çalışma Mantığı

Bu bölümde bilgisayarın kısaca çalışma mantığı nedir, bunu öğreneceğiz.

İçindekiler

Tanımlar

Bilgisayarın çalışma prensibi temel olarak üç ana bileşene dayanır: donanım, yazılım ve veri işleme.

Bilgisayar ( Computer):

Bilgisayarlar kullanıcıdan aldığı verilerle mantıksal ve aritmetiksel işlemler yapar.
Bu işlemlerin sonucunu saklar.
Saklanan bu bilgilere istenildiğinde ulaşılması için bu bilgileri depolar.

Donanım (Hardware):

Bilgisayarı oluşturan fiziksel bileşenleridir.
Bunlar anakart, işlemci (CPU), RAM bellek, ROM bellek (SSD,HDD vs.), ekran kartı, klavye, fare gibi temel bileşenlerdir.
Donanım, bilgisayarın yazılım komutlarını yerine getirmesi için gerekli fiziksel altyapıyı sağlar.

Yazılım (Software):

Bilgisayarın donanımını kontrol eden işletim sistemi ve bu işletim sisteminde çalışarak bilgisayara işlevsellik kazandıran programlardır.
Yazılımlar, bilgisayarın donanımına komutlar gönderir ve çeşitli görevleri yerine getirmesini sağlar.
İşletim sistemleri (Windows, macOS, Linux vb.) ve uygulama yazılımları (ofis programları, oyunlar, web tarayıcıları vb.) bu kategoriye girer.

Veri İşleme:

Bilgisayarın veriyi işleyerek anlamlı sonuçlar üretme sürecidir. Bu süreç üç ana adımdan oluşur:

- Giriş (Input): Kullanıcıdan veya diğer kaynaklardan gelen verilerin bilgisayara alınmasıdır. Örneğin, klavye ile yazı yazmak veya bir dosyayı açmak.
- İşleme (Processing): Alınan verilerin işlemci tarafından işlenmesidir. Bu aşamada, işlemci verileri analiz eder, hesaplamalar yapar ve talimatlara göre hareket eder.
- Çıkış (Output): İşlenen verilerin kullanıcıya veya diğer sistemlere sunulmasıdır. Örneğin, ekran üzerinde bir sonuç görüntülemek veya bir yazıcıdan çıktı almak.

Bu temel prensipler, bilgisayarların çeşitli görevleri yerine getirmesini ve kullanıcıların ihtiyaçlarına uygun çözümler sunmasını sağlar. Bilgisayarlar, bu prensipleri kullanır. Böylece karmaşık işlemleri hızlı ve etkili bir şekilde gerçekleştirir.

Bilgisayar Dili

Bilgisayarlar doğrudan insan dillerini anlamazlar. Onlar, makine dili veya makine kodu olarak bilinen bir dili anlarlar. Bu dil, bilgisayarın işlemcisinin anlayabileceği “0” ve “1”lerden oluşan ikili (binary) koddur. Ancak, bu dili doğrudan yazmak ve anlamak zordur. Bizim girdiğimiz sayılar, sözcükler, renkler ve sesleri bilgisayarlar ” 0″ ve “1” rakamlarına dönüştürür. Bilgisayar yapılan işlem sonucu yine bizim anlayacağımız dile çevirir. Bu yüzden insanlar daha yüksek seviyeli diller kullanarak programlama yaparlar.

Bit Nedir?
Bilgisayar elektronik bir aygıt olduğu için elektrik sinyalleri ile işlem yapmaktadır.”0″ elektrik sinyalinin yokluğunu ve “1” elektrik sinyalinin varlığını gösterir. İşlemci içinde bulunan milyarlarca transistör girilen verileri “0” ve “1” rakamlarına dönüştürür. “0” ve “1” rakamlarına bilgisayar alanında bit denilmektedir. 8 tane bit bir araya gelerek bir karakteri oluşturur. 8 bitlik bir bilgi aynı zamanda 1 byte olarak adlandırılır. Bilgisayarda bir karakter 1 byte alan kaplamaktadır.

Makine Dili (Machine Language)

İkili Kod (Binary Code): Makine dili, yalnızca 0 ve 1‘lerden oluşan ikili kod kullanır. Bu kodlar, işlemcinin her bir komutu nasıl yerine getireceğini belirler. Örneğin, bir komut 10110011 şeklinde olabilir, bu da işlemcinin belirli bir işlemi gerçekleştirmesi için bir talimat olabilir.
Kapsamlı Performans: Makine dili, doğrudan donanım üzerinde çalıştığı için çok hızlıdır. Ancak, program yazmak oldukça zordur çünkü insanlar için anlaşılması ve yazılması zor olan bir dildir.

Assembly Dili (Assembly Language)

Sembolik Kodlar: Assembly dili, makine diline kıyasla daha anlaşılırdır. Örneğin, MOV gibi mnemonikler kullanarak verileri bir yerden başka bir yere taşıma işlemleri yapılabilir.
İşlemciye Özgü: Her işlemci tipi (x86, ARM vb.) kendi assembly diline sahiptir.
Düşük Seviye İlişki: Assembly dili, makine diline çok yakındır ve işlemcinin çalışma şeklini ayrıntılı bir şekilde kontrol etmenizi sağlar.
Derleyici (Assembler): Derleyici, assembly kodunu makine koduna çevirir ve işlemcinin anlayacağı talimatları oluşturur.

Yüksek Seviyeli Diller

Abstraksiyon Seviyesi: Bu diller, genellikle doğal dil benzeri bir sözdizimi kullanır, bu da yazılım geliştirme sürecini daha erişilebilir kılar.
Otomatik Bellek Yönetimi: Birçok yüksek seviyeli dil, bellek yönetimini otomatik olarak yapar. Örneğin, Python ve Java, çöp toplama (garbage collection) mekanizması içerir, bu da geliştiricinin bellek yönetimiyle uğraşmasını azaltır.
Yüksek Performans: Bu diller genellikle daha fazla işlevsellik ve kolaylık sunar. Ancak performans açısından makine dili veya assembly dili kadar hızlı olmaz. Ancak, çoğu modern derleyici ve yorumlayıcı, performansı optimize etmeye yönelik çeşitli teknikler kullanır.
Popüler Diller:
1. C: Sistem yazılımları ve performans odaklı uygulamalar için kullanılır. Düşük seviyeli bellek erişimi sağlar ve hızlıdır.
2. C++: C dilinin genişletilmiş halidir. Nesne yönelimli programlama (OOP) desteği sunar.
3. Java: Platform bağımsızlığı sunar, çünkü Java kodu Java Sanal Makinesi (JVM) üzerinde çalışır. Bu, aynı kodun farklı işletim sistemlerinde çalışmasını sağlar.
4. Python: Okunabilirliği yüksek, çok yönlü bir dildir. Bilimsel hesaplamalar, web geliştirme ve veri analizi gibi birçok alanda kullanılır.

Derleyici ve Yorumlayıcı

Derleyici (Compiler):

- Kodun Çevrilmesi: Derleyici, yüksek seviyeli kodu makine diline tamamen çevirir. Bu çeviri, genellikle bir derleme süreci olarak adlandırılır ve bu sürecin sonunda çalıştırılabilir bir dosya (binary) oluşturulur.
- Performans: Derlenen kod, yorumlanmış koda göre genellikle daha hızlı çalışır, çünkü kod çalıştırılmadan önce tamamen makine diline çevrilir.
- Örnekler: GCC (GNU Compiler Collection), Visual Studio C++ Compiler.

Yorumlayıcı (Interpreter):

- Kodun Satır Satır Çevrilmesi: Yorumlayıcı, kodu satır satır okur ve çalıştırır. Her satır çalıştırılmadan önce çevrilir ve yorumlanır.
- Esneklik: Yorumlayıcılar genellikle daha esneklik sunar ve kod üzerinde değişiklik yapmayı daha kolay hale getirir. Ancak, yorumlanan kodun performansı derlenen koda göre daha düşük olabilir.
- Örnekler: Python Interpreter, JavaScript Engine (örneğin, V8).

Bu detaylar, bilgisayarların nasıl çalıştığını ve farklı programlama dillerinin nasıl etkileşimde bulunduğunu anlamanızı sağlar. Her seviyedeki dilin ve araçların kendine özgü avantajları ve kullanım alanları vardır.