Bilgisayar Donanımları

Bu yazımızda sizlere bilgisayar donanımlarının (İngilizce’de Hardware) nelerden oluştuğunu, nasıl çalıştığını ve nasıl geliştiğini anlatacağız. Matematik ve elektronik bilişim sistemlerinin nasıl geliştiğiyle ilgili notlarımıza bakmak isterseniz buraya tıklayabilirsiniz.

Bilgisayarlar Yazılım ve Donanımlardan oluşurlar. Donanımlar fiziksel olarak gördüğümüz dokunabildiğimiz bilgisayar bileşenleridir. Donanımlar yazılımların çalışmasına imkan veren ortamlardır. Yazılım olmadan donanım, donanım olmadan ise yazılım çalışmayacaktır. Charles Babbage’ın asistanı Ada Lovelce ilk yazılımcıdır fakat yazılımı çalıştıracak donanım olmadığı için tasarladığı yazılım çalışamamıştır.

Alan Mathison Turing, Charles Babbage ve Ada Lovelce teorik olarak yazılım hayal eden, yazılımın kuramsal temellerini kuran ve donanımların gelişmelerini sağlayan önderler olurken. Yeterli teknik gelişmelerin henüz gerçekleşmemesi nedeniyle donanımsız olarak yazılımlarını çalıştıramamışlardır.

Donanımlar üzerinde çalışacak olan yazılımlar 2’ye ayrılırlar.

1- Uygulama Yazılımları: Uygulama yazılımı bir talep için oluşturulan yazılımdır. Genelde donanımdan bağımszıdırlar.

2- Sistem Yazılımları: Yardımcı yazılımlardır. İşletim sistemleri ve sürücüler örnek olarak gösterilebilir. Donanımların çalışmaları için gerekli yönlendirmeleri yaparlar.

3- Ara katman Yazılımı ( Middleware): Farklı iki işletim sistemi arasındaki iletişimi kurmaya yarayan yazılımlardır. Örneğin Mac’de windows çalışmasını sağlayan Plesk yazılımı veya sanallaştırmalarda kullanılan VMmare yazılımı gibi.

4- Firmware, Softhardware –>Bellenim Yazılımı: Donanımların üzerinde bulunan, gömülü olan yazılımlardır. Anakart Bios yazılımı gibi düşünebiliriz. Genelde kalıcı olarak yazılırlar. Düşük seviyeli yazılımlardır. Donanımın salt okunur belleğinde (ROM) veya tekrar yazılabilir salt okunur belleğinde (EPROM) bulunurlar. Sistem yazılımlarının donanımla nasıl iletişim kuracağını yönetirler.

Bilgisayar Donanımlarının Tarihi 1623-Günümüz

Buradaki yazımızda bilgisayar tarihinden bahsetmiştik. Özetlemek gerekirse:

Mekanik Bilgisayar Donanımları (1623-1945): 1623’de İlke mekanik hesap makinesi tasarlanmasıyla başlayıp 1945’de mekanik bilgisayar olan ENIAC’ın yapılmasıyla tamamlanmıştır. Bu bilgisayar 160m^2 ve 30 ton idi. 10’dalık sistemde çalışıyordu.

Birinci Nesil Bilgisayar Donanımları (1946-1953): Transistörlerin icadı ile vakum tüplerine gerek kalmadı. Bilgisayarların boyutları ufaldı. 2’li sayı sistemine geçildi. Bilgisayarların yaklaşık 1kbit hafızası vardı.

İkinci Nesil Bilgisayar Donanımları (1954-1962): Transistörlerin kullanımı yayılmış ve RAM geliştirilmiştir. Aşağıdaki bilgisayarın 9,2kb hafızası vardı ve 730kg’dı.

Üçüncü Nesil Bilgisayar Donanımları (1963-1972): 1966’da intel’in de desteğiyle mikroçip sayesinde bilgisayar kullanımında devrim yaşanmıştır. Manyetik çekirdek yerine yarıiletkenler kullanılmaya başlanmıştır. Bilgisayar faresi icat eilmiştir.

Dördüncü Nesil Bilgisayar Donanımları (1973-1984): Bilgisayarlar 25kg’a düşmüştür. Intel’in mikroişlemcileri yaygınlaşmıştır. 64kb RAM ve 1,9Mhz’lik işlemciler geliştirilmiştir.

Beşinci Nesil Bilgisayar Donanımları (1985-1990) : Internet ve CD keşfedildi ve yayılmaya başlandı. Ünlü bilgisayar Commoder Amiga 1000 1985 yılında satışa sunuldu. 8 bit sterio ses çıkışı vardı, 7,16Mhz işlemci hızına sahipti. Fiyatlar 1200usd’lere kadar düştü. Ağırlık 5,9kg’a indi.

6. Nesil Bilgisayar Donanımları (1991 – Günümüz): Şu an 6. nesil bilgisayarları kullanmaktaıyız. 1991 yılından sonra bilgsiayarlar modern bilgisayar görünümüne kavuşmuştur. İşlemci hızları 300 MHZ hızlarına ve artık günümüzde 5Ghz hızlarına ulaşmıştır. Nvidia desteği ile grafik işlemcilerinde sıçrama yaratılmış 3 boyutlı gerçekçi görüntüler oluşturulmuuştur. Bilgisayar ekranları ise 8K çözünürlüğe kadar çıkmıştır. 32GB’lık Ram’e ve 2TB’lık SSD hafızaya sahip bilgisayarlar satışa sunulmuştur.

Bilgisayar Donanımları :

Bilgisar donanımları giriş, çıkış ve hem giriş hem çıkış olarak 3’e ayrılabilir.

Bilgisayar Giriş Donanımları: Klavye, Mause (Fare), Touchpadler, Mikrofon, Kamera, Tarayıcı, Parmak izi okuyucu, barkod okuyucu, kalemler, ses kartı, internet kartı gibi aygıtları Bilgisayar giriş donanımı olarak sayılır. Bilgisayara değerlendirilmek üzere girdi (bilgi/veri) verirler.

Bilgisayar Çıkış Donanımları: Bilgisayar giriş donanımlarından alınan bilgiler bilgisayar tarafından işlenerek bilgisayar çıkış donanımlarına gönderilirler. Monitör, Yazıcı, Hoparlör’ler birer çıkış donanımıdır.

Hem Giriş Hem De Çıkış Donanımları: Harddiskler, Modemler, Harici Diskler gibi aygıtlar hem veri alır ve hem de veri gönderirler.

Bilgisayarlarda Bulunan Donanımlar:

Anakart: İngilizcesi motherboard’dır. Anakart bilgisayarlarda bulunan tüm donanımı yöneten ve iletişimlerini sağlayan omurgadır. CPU (İşlemci), RAM, Harddisk, Ekran Kartı, Ses kartı gibi donanımları birbirine bağlar. Anakartlar genelde Intel veya AMD işemciye göre farklı olarak tasarlanırlar. Seçtiğiniz işlemciye uygun anakart seçersiniz. Bunun yanında RAM tipi de anakart seçimini etkileyecektir. Günümüzde DDR4 ram’lerden DDR5 RAM’lere geçiş yapmaktayız. Aynı şekilde modern anakartlar USB4.0 (Thunderbolt) teknolojisini desteklemekte ve saniyede 40GB veri akış hızııyla çalışabilmektedir.

Bunun dışında televizyon, buz dolabı ve hatta kahve makinesinin özelleştirilmiş anakartı vardır.

Yonga Seti (Chipset) : Yonga TDK’ya göre kesilen, yontulan veya rendelenen bir şeyden çıkan parça demektir. Bilimsel olarak da “Milimetrik yüzeyler üzerinde on binlerce devre elemanından oluşan ve son derece karmaşık elektronik devrelerin yerleştirildiği, genellikle silikon benzeri yarı iletken malzeme, çip.” ‘dir.

Türk Dil Kurumu

Chipset’ler Kuzey Veriyolu ve Günay Veriyolundan oluşur.

İşlemci CPU Merkezi İşlem Birimi: Bilgilerin aritmetik veya mantıksal olarak işlendiği kısımdır. Günümüz işlemcileri 5Ghz hızlarına kadar çıkabilmektedir. İşlemcinin görevi girdileri yorumlamaktır. Sonuç olarak da bir çıktı gönderir. İşlemciler makine dilinde düşük seviyeli kodlama isteminde çalışmaktadır. İşlemci içerisindeki küçük hazılara (yazma alanlarına) register denir. Registerler verii komut, sayaç ve adresleri içerir. İşlemcinin dışarısı ile haberleşmesini sağlayan kısma BIU (Bus interface Unit) Yol arabirimi denir. İlk işlemci 1971 yılında Intel tarafından üretilmiştir.

Ekran Kartı: Videoların oluşturulmasını sağlayan ve anakarta bağlanan bir modüldür. Üzerinde HDMI, DVI, VGA veya USBC portu bulunur. GPU (Graphics Processin Unit) görüntü işleme ünitesi olarak da anılan ekran kartları 2 boyutlu veya 3 boyutlu çıktılar üretir. Ekran kartları nöral ağlarda, yapay zeka uygulamalarında, görüntü algışama, sesten yazıya veya yazıdan sese olan uygulamalarda kullanılmaktadır. Pandemi salgınından sonra ve veri madenciliği nedeniyle mining yapılarak paza kazanalılmaya çalışılmasından sonra özellikle yüksek kapasiteli Nvidia ekran kartları karanorsaya düşmüş, fiyatları çok fazla artmıştır. Modern bir bilgisayarın 16GB harici ekran kartına sahip olduğu düşünülebilirken modern intel işlemcilerin dahili ekran kartına sahip olduğunu söyleyebiliriz.

RAM (Random Access Memory): Türkçe’ye rastgele erişim belleği olarak çevirebileceğimiz RAM en az işlemci kadar önemlidir. Gelişimi son 10 yılda durma noktasındadır. 10 Yıl önce satılan ortalama bir bilgisayarda 8GB ram var iken günümüzde 16GB ram bulunmaktadır. Buna rağmen DDR4’den DDR5 teknolojisinin kullanılmaya başlandığını söyleyebiliriz. İstenildiği takdirde TB’lara varan RAM yükseltmeleri yapılabilirken fiyatlarıysa ulaşılamaz seviyelere gelmektedir. RAM’ler geçici depolama alanlarıdır. Bilgisayarda veriler Harddisk’lerde kaydedilirken açma tuşuna bastığımızda bu veriler RAM’lere yüklenir ve bilgisayarda işlemleri RAM’ler üzerinde yaparız. RAM’lere kıyasla harrddiskler çok daha yavaştır bu nedenle bilgisayaların hızlı bir şekilde çalışabilmesi için RAM’e ihtiyaç vardır.

ROM (Read Only Memory): Sadece okunur hafıza olarak çevirebiliriz. Sadece okunabilir bellektir. PROM, EPROM, EEPROM ve UV-EPORM gibi türleri vardır. Türler tekrar yazılıp yazılmadığını yazılacakda nasıl yazılacağını anlatır. (Ultraviyole ve yüksek akım gerektirip gerektirmediği gibi)

Hartdisk Sabit Disk: Harddiskler bilgisayarın hafızalarıdır. Yazılar, videolar, işletim sistemleri, fotoğraflar, sürücüler buraya kaydedilir. Günümüz bilgisayarlardında SSD (Solid State Drive)’ler kullanılmakta ve terabayt cinsinden kapasite sunmaktadırlar. SSD’ler aslında bir flash bellek yongasıdır. Bu yöntemde tüm verilere aynı anda erişilebilmektedir.

CD’ler DVD’ler, BLueRay’ler: Ömrünü tamamlamış teknolojilerdir. 1,4Mb kapasiteye sahip floppy disklerin ölmesi gibi CD sürücüler de ölçmüştür. Modern bilgisayalar CDROM’ları olmadan satılmaktadır çünkü internetin hozlanmasıyla onlara ihtiyaç kalmamıştır. CD’ler 700MB, DV’ler 4,7GB alana sahipti. BlueRay’ler ise 128GB’a kadar saklama alanı vaad ederken son kullanıcıya ulaşamadan ömürlerini tamamladılar.

Ses Kartları: Ses kartları analog ses sinyallerini dijital ses sinyallerine dönüştürür veya tersini yapar. Ses kartları profesyonel kayıt yapanlar veya müzik dinlemek isteyenler tarafından hala kullanılmaktadır. MIDI kayıt, oynatma ve gecikme olmadan ses dönüştürmek isteyen profesyonal kullanıcılar harici ses kartları kullanmaya devam etmektedir.

Ethernet Kartı (Ağ KArtı) : Erhernet kartları genelde anakart üzerine entegre olarak gelirler. Yüksek hıza ihtiyaç duyan profesyonel kullanıcılar ise profesyonel harici ağ kartları kullanmak isteyebilirler. Modern ağ kartları 1Gbit veya 10Gbit bağlantı hızlarını desteklemektedir. Her ağ kartının benzersiz bir MAC adresi vardır. Bu mac adresi kimlik tespitlerinde veya kullanıcı yetkilendirmelerinde kullanılırlar. Ağ kartların’ın başka bilgisayarlara bağlanması içinse router’lara (Yönlendirici) ihtiyaçları vardır.

Power Supply (PSU) (Güç Kaynağı Ünitesi) : Masaüstü bilgisayarlar için önemli olan bir bileşendir. Bilgisayardaki donanımlara ihtiyaçları olan elektriği tedarik eder. Şehir şebekesinde bulunan alternatif akımı bilgisayarın ihtiyaç duyduğu manuel akıma dönüştürür. Normal bir masaüstü bilgisayar güç kaynağı 300-1000Watt arası güç sağlayabilmelidir.

Monitör (Ekran) : LCD (Liquid Crystal Display) iki polarize cam parçası arasında çalışan sıvı ile çalışan teknolojiye shiptir. LED (Light Emiting Diode)’ler ise ışık yayan diyot anlamındaki çok ufak ledlerden oluşan ekranlardır. OLED, organik LED anlamındaki LG teknolojisidir. AMOLED Active Matrix Organic Emiting Diode’den sonra Süper AMOLED’ler çıkmıştır. OLED’lerin çok canlı ve rakipsiz görüntülerinin yanında ekran yanığı denen bozulmaların yaşanması dezavantajlarındandır. Onun yanında Samsung Neo QLED gibi OLED’e yaklaşmaya çalışan fakat daha uzun ömürlü teknolojiler sunmaktadır.

IPS (In Plane Switching) Paneller ise geliştirilmiş LCD panellerdir. Profesyonel monitörlerde kullanılırlar. 1974’lerden beri Hitachi tarafından geliştirildikten sonra Samsung ve LG tarafından ticari olarak satılmaya başlanmıştır. Profesyonel renkleri sunan paneller IPS teknolojisini kullanmatadır.

Klavye (Keyboard): Kalvyeler modern defterler veya daktilolardır. Bilgisayarı mause veya klavye ile yönetiriz. Ne yazacağımızı, nereye gitmek istediğimizi, ne yapacağımızı klavyeler sayesinde gireriz. Klavyeler USB’den, USB stick ile veya bluetooth ile bilgisayara bağlanırlar.

Mause (Fare) : Ekrandaki okun hareketini sağlayan en çok kullandığımız bilgisayar donanımıdır. 1964’de Douglas Engelbart tarafından icat edilmiştir. Laptolarda touchpad ismiyle anılırken apple touchpad teknolojisini geliştirerek mause’a ihtiyaç duyulmayan bir noktaya getirmiştir. Touchpadlerde sağ tıklama 2 parmak ile tıklama ile yapılır. Logitech ve Microsoft mause üreticilerindendir. Mause’a bir çok fonksiyon atanabilirken en faydalı özelliği yukarı ve aşağı kaydırma tekerliği ve ileri geri tuşlarıdır.

Tarayıcı (Scanner) : 2000’lerde oldukça popüler olan taraytıcıların kullanımı azalmıştır. Taratıcılar gerektiğinde ofislerde kullanılmaya başlanmıştır. Modern telefonlardaki uygulamalar sayesinde telefonlar tarayıcı olarak kullanılmaktadır. İlk zamanlarda eski fotoğrafların bilgisayar ortamına taşınması için kullanılmıştır. Görüntüden yazıya dönüştürme ilk denemeleri tarayıcılar sayesinde olmuştur.

Web Kameraları: İnternet hızının artmasıyla birlikte ilk web kameraları sohpet amacıyla kullanılırken artık webcam’ler ofis toplantılarında ve terapilerde kullanılmaktadır. Her nekadar ülkemizde upload hızları 10Mbit’i geçemese de 4K Webcam’ler Youtube gibi soyal medya paylaşımları için kullanılmaktadır. Logitech firması webcam sektöründe de önde gelen firmadır.

Modem: İngilizce’de Modulator / Demodulator kelimelerinden gelmiş bir ağ donanımıdır. Bilgisayarların internete çıkabilmesini sağlayan donanımlardır. ADSL teknolojisinde telefon hattından (bakır kablolar) gelen sinyalleri dijital sinyallere dönüştürür ve tersini yapar. İlk modemler telefon hatlarıyla bir numarayı arayarak yapılmaktaydı. Harici olarak alınan modemde Ekolay.net, İhlas.net, Türk Telekom gibi servis sağlayacılarından alınan aylık internet üyelikleriyle aşağıdaki gibi sesler çıkarılarak 56kb hızla internete bağlanılabilinmekteydi:

I40 internet of things yani nesnelerin interneti sayesinde elektrik süpürgesinden, bilgisayarlara cep telefonlarından televizyonlara, saatlerden buzdolaplarına artık bir çok cihaz internete bağlandığından Superonline, Türk Telekom gibi internet servis sağlayıcıların verdiği standart modemler çoklu cihaz bağlantısını yeterince desteklememektedirler.

Eğer bilgisayarınız veya telefonunuz internete evde yavaş bağlanıyorsa servis sağlayıcınızın problemleri dışında en büyük neden, modeminize aynı anda çok fazla cihazın bağlanmasıdır. Normal bir modem her bir bağlı cihaza eşit süreli bağlanma hakkı tanır ve sizin bağlantınız da paylaşımlı olur. Kısa vadede çözüm cihazınıza veya modeminize reset atmak olurken uzun vadeli ve kalıcı bir çözüm için profesyonel modemlere geçiş yapabilirsiniz.

Hoparlör (Speaker): Ses kartlarının ürettiği sinyalleri duyulabilir sese dönüştüren ekipmanlardır. Laptolarda bilgisayarla birlikte gelmektedir. Apple’ın Macbookpro’larıyla birlikte 2019’lardan itibaren iyi ses kalitelerine ulaşılabilmekle birlikte profesyonel ses kalitelerine ulaşabilmek için Referans hoparlörler kullanılmaktadır. Referans hoparlörler sesleri gerçeğe en uygun şekilde kullanıcıya sunmaya çalışırlar.

Bilgisayar Donanımları Özet:

Bilgisayar donanımları son 40 yılda sıçrama gösterse de temelleri basit bir abaküse dayanmaktadır. İlk hesap makinesi 1642’de Blaise Pascal tarafından icat edilmiştir. Charles Babbage 1822’de ilk bilgisayar fikrini ortaya atmıştır. 1872’de William Thomson gelgitlerin ne zaman olacağını tahmin eden bir makine yapmıştır. 1936’da ise Alan Turing modern bilgisayarın ilk ilkelerini söylemiştir. 1945’de ise ilk elektronik bilgisayar ENIAC yapılmıştır. 1947’de transistörlerin icadıyla birlikte 1955’de ilk transistörlü bilgisayarlar yapılmıştır. 1995’de sabit disk satışa sunulmuş, 2000’lerde oyun konsolları alıcılarına ulaşmıştır. 2007’de iphone çıkmış ve 2016’da ilk kuantum bilgisayarı tasarlanmıştır.