YBS101U-BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ
Ünite 2: Bilgisayar Donanımı
Bilgisayar Donanımının Tanımı, Bellenim ve Yazılım Arasındaki Farklılıkları
Donanım (hardware), en basit tanımıyla bilgisayar sistemlerinin veya elektronik cihazların gözle görülen elle tutulan somut fiziksel parçalarıdır. Donanımlar, dokunulabilir (tangible) ve hissedilebilir bileşenlerdir. Bilgisayarın ekipmanı olarak da adlandırılabilir. Donanımlar olmadan bilgisayarların yazılım adı verilen gözle görülmeyen bileşenlerinin çalışma imkânı yoktur. Donanımlar genellikle yazılım (software) tarafından verilecek talimatı yerine getirmek üzere görevlendirilmektedir.
Yazılımlar genellikle donanıma verdiği komutlarla bilgisayardaki işlemlerin gerçekleştirilmesini sağlarlar. Bilgisayar donanımı olmaksızın yazılımlar çalışmayacağı gibi yazılımlar olmadan da donanımların çalışması mümkün değildir. Kişisel bilgisayarlarda, mobil cihazlarda, beyaz eşyalarda, otomobillerde veya diğer akıllı cihazlarda çalışan yazılımlar; uygulama yazılımları ve sistem yazılımları olmak üzere 2 türe ayrılmaktadır. Uygulama yazılımı örneği olarak; Ses, müzik ve video oynatıcılar, Antivirüs programları, Veritabanı programları, Program derleyicileri, Web tarayıcıları, Oyun programları, Yazılım geliştirme araçları, Görüntü düzenleyiciler, İletişim platformları, e-posta sağlayıcıları verilebilir. Uygulama yazılımları, bilgisayarı kullanıcı tarafından verilen komutları yürütmeye yönlendirir ve bir kullanıcının verilerini işleyen herhangi bir programı içerdiği söylenebilir. Sistem yazılımı ise işletim sistemlerini ve yardımcı yazılımları kapsamaktadır.
Donanım ve yazılım kavramları dışında bunlarla çok ilişkili ancak farklı bir kavram olan bellenim (firmware) literatürde yer almaktadır. Bellenime donanım yazılımı (hard software) adı da verilmektedir. Aslında yazılımın bir alt türü olarak ta belirtilebilir. Bellenim, bir donanımın içine yerleştirilmiş bir yazılımdır. Bellenim, bir donanım aygıtında programlanan bir yazılım programı veya komutlar kümesi olarak ilgili aygıtın diğer bilgisayar donanımlarıyla nasıl iletişim kurduğu hakkında gerekli yönergeleri sağlar. Bellenim, silinebilir ve yeniden yazılabilir. Aygıtın diğer bilgisayar donanımıyla nasıl iletişim kurduğu hakkında gerekli yönergeleri sağlayan bellenim başlangıçta yüksek seviye yazılımlar için tasarlanmıştır. Donanımı daha yeni bir cihazla değiştirmek zorunda kalmadan güncelleştirme olanağı sağlayan bellenim ayrıca onları çalıştıran donanım aygıtları için temel talimatları saklar. Bellenim olmadan bir donanım aygıtının çalışması mümkün değildir.
Bilgisayar Donanımlarının Kısa Tarihçesi
Antik Dönemler, Orta Çağ ve Rönesans (MÖ 2700-1622)
Bilgisayarlar ve onların fiziksel parçaları olan donanımların tarihleri binlerce yıl önce icat edilen abaküse kadar uzanmaktadır. Abaküs aritmetik işlemler için kullanılan Roma abaküsü adı verilen ve bugün de kullanılan bir hesaplama aracıdır. 1206 yılında Müslüman
matematikçi ve mühendis El-Cezeri’nin icat ettiği hidroelektrik mekanik astronomik saat olan “kale saati (the castle clock)”, ilk programlanabilir analog bilgisayar olarak bu dönemin en önemli icatlarındandır. Rönesans’ta ise İskoç matematikçi ve fizikçi John Napier, sayıların çarpımının ve bölünmesinin, bu sayıların logaritmalarının sırasıyla toplanması ve çıkarılmasıyla gerçekleştirilebileceğini keşfetmiştir. Bu noktada çarpma ve bölmeyi içeren hesaplamaları büyük ölçüde basitleştiren abaküs benzeri bir cihaz olan ‘Napier’s bones’ adlı cihazı 1617 yılında tasarlamıştır.
Mekanik Dönem (1623-1945)
Wilhelm Schickard, 1623’te Napier’in çalışmalarından yola çıkarak dünyanın ilk mekanik hesaplama makinesini tasarlamıştır. 1642’de Blaise Pascal, üç yıllık çaba sonucu 50 denemeden sonra mekanik bir hesap makinesi icat etmiştir. Gottfried Wilhelm von Leibniz, 1672 yılında basamaklı hesaplayıcıyı (stepped reckoner) geliştirmeye başlamış ve bu çalışmasını 1694 yılında tamamlamıştır. İngiliz makine mühendisi ve Matematikçi Charles Babbage, programlanabilir bir bilgisayar kavramının temelini oluşturmuştur. “Bilgisayarın babası” olarak kabul edilen Babbage, 1823 yılında başladığı çalışmalarında “Fark Motoru”nu geliştirmeye başlamış ancak tamamlayamamıştır. İlk modern analog bilgisayar, 1872 yılında Sir William Thomson, tarafından keşfedilen gelgitlerin ne zaman olacağını tahmin eden bir makineydi. İlk elektromekanik ikili programlanabilen işlevsel modern bilgisayar olarak kabul edilen Z1, 1936 ve 1938 yılları arasında Alman Konrad Zuse tarafından geliştirilmiştir. 1945 yılının sonlarında, ENIAC geliştirilerek belli amaçlar için kullanıma sunulmuştur. ENIAC, ilk elektronik genel amaçlı dijital bilgisayar olarak tarihteki yerini almıştır. 20.000 vakum tüpünden oluşan ENIAC, 30 ton ağırlığındaydı ve 167 metrekare alanda çalışmaktaydı. Bugün için oldukça ilkel olarak düşünülebilecek ENIAC, günümüzde kullandığımız modern bilgisayarın atası olarak kabul edilmektedir.
Birinci Nesil Bilgisayarlar (1946-1953)
Birinci nesil bilgisayarların en önemlilerinden biri “The Manchester Baby” adı verilen ve Von-Neumann mimarisinin ilk örneklerinden biri olan dünyanın ilk programların depolanabildiği elektronik bilgisayarıydı. 1949 yılında, EDVAC adı verilen ENIAC’ın geliştirilmiş sürümü tamamlandı. ENIAC’ın aksine ondalık yerine ikili sayı sistemine dayanıyordu ve programların, işlemlerin ve verilerin depolanabildiği bir bilgisayar sistemi olarak tasarlandı. 1951 yılında, UNIVAC adlı iş uygulamaları için ilk genel amaçlı elektronik dijital bilgisayar tasarlandı. UNIVAC’ın mimarisini de ENIAC’ı tasarlayan mühendisler gerçekleştirdi. UNIVAC ilk seri üretimi gerçekleştirilen bilgisayardı. İlk ticari bilgisayar ise, Ferranti firması tarafından yaptırılan ve 1951’de Manchester Üniversitesi’ne teslim edilen Ferranti Mark 1’di.
İkinci Nesil Bilgisayarlar (1954-1962)
İkinci nesil, temel devreleri oluşturmak için kullanılan teknolojiden, uygulamalar yazmak için kullanılan programlama dillerine kadar bilgisayar sistemi tasarımının ve mimarisinin tüm seviyelerinde birkaç önemli gelişmenin yaşandığı bir dönemdir. Bu dönemde transistörler özellikle 1955 yılından sonra bilgisayarlarda daha sık kullanılmaya başlandı. Yine bu dönemde, MIT’de, 8 Mart 1955’te manyetik çekirdekli RAM ve gerçek zamanlı grafiklere sahip ilk dijital bilgisayar olan Whirlwind makinesini tanıtmıştır. 1960 yılında Digital Equipment Corporation ilk mini bilgisayar olan PDP1’i piyasaya sürmüştür.
Üçüncü Nesil Bilgisayarlar (1963-1972)
Üçüncü nesil, “hesaplama” ve” bilgiyi işleme gücü”nde büyük kazanımlar getirmiştir. Bu çağdaki yenilikler arasında entegre devrelerin kullanılmaya başlanması ilk akla gelen gelişmelerdendir. Bu dönem, (1) manyetik çekirdekler yerine kullanılmaya başlanan yarı iletken belleklerin; (2)karmaşık işlemcilerin verimli bir şekilde tasarlanması için bir teknik olarak mikro programlamanın ve (3)işletim sistemlerinin yaygınlaştığı dönemdir.
Dördüncü Nesil Bilgisayarlar (1973-1984)
Dördüncü nesil, mikroişlemcilerin bilgisayar sistemlerine damga vurduğu bir dönemdir. IBM 5100 adlı ilk taşınabilir bilgisayar, 1975 yılında piyasaya sürülmüştür. 25 kg ağırlığında, küçük bir bavul boyutunda olan IBM 5100’ün çalışması için harici güç gerekiyordu. Bu dönemde kişisel bilgisayarlar (PC) yaygınlaşmaya başlamıştır. Apple şirketinin ilk bilgisayarı “Apple I” 1977 yılında, Microsoft şirketinin MSDOS işletim sistemini kullanan IBM PC DOS ise 1981 yılında satışa sunulmuştur.
Beşinci Nesil Bilgisayarlar (1985-1990)
Beşinci nesil, hepsi tek bir programın farklı bölümlerinde çalışabilecek yüzlerce işlemciye sahip makinelerin dönemi olarak bilinmektedir. Bilgisayar ağları alanında, hem geniş alan ağı (WAN) hem de yerel alan ağı (LAN) teknolojisi, hızlı bir şekilde gelişerek her kullanıcının kendi iş istasyonuna sahip olduğu dağıtılmış bir bilgi işlem ortamına geçiş yaşanmıştır.
Altıncı Nesil Bilgisayarlar (1991-Günümüz)
1990’lı yılların en önemli gelişmelerinden biri, 1994 yılında Zip Drive adlı floppy disk ya da disketin tanıtılması olmuştur. Aynı yıl, Sony Japonya’daki ilk PlayStation konsolunu piyasaya sürerek oyun konsolları alanında yeni bir çağı başlatmıştır. 1995’te Jaz Drive adlı sabit disk (hard disk) satışa sunulmuştur. 1996 yılında Nokia 9000 adlı ilk Nokia akıllı telefonu satışa başlamış ve akıllı telefon çağına damga vurmuştur. 2000’li yılların başı ise oyun konsol donanımlarının yoğunlaştığı bir çağı başlatmıştır. 2007 yılında akıllı telefon piyasalarında önemli bir gelişme yaşanarak ilk “iPhone” Apple firması tarafından tanıtıldı. 2008 yılında, Android işletim
sistemini çalıştıran ilk cihaz olan HTC Dream (T-Mobile G1) tanıtılmıştır. Böylece, daha sonraki yıllara damga vuracak Android hâkimiyetinin ilk ayak sesleri duyulmaya başlamıştır. 2010 yılında Apple ilk kez iPad adlı tablet bilgisayarı üretmiştir. 2011 yılında ilk 4 terabaytlık (TB) sabit disk Seagate tarafından piyasaya sürülmüştür. 2016 yılında MIT’deki bilim adamları, geleneksel şifreleme düzenlerinin güvenliğini kırma potansiyeline sahip ilk beş atomlu kuantum bilgisayarı tasarlamıştır. Günümüzde özellikle (1) kuantum bilgisayarlar, (2) yapay zekâ, ses tanıma sistemleri ile donatılmış güçlü işlemcilere ve güçlü grafik işleme üniteleri gibi donanımlara sahip hızlı işlem yapan bilgisayarlar dikkat çekmektedir. Kuantum bilgisayarlar, yapa zekâ, moleküler biyoteknoloji ve nanoteknoloji önümüzdeki yıllarda bilgisayar donanımlarının çehresini kökten değiştirecek gibi görünmektedir.
Donanım Türleri
Giriş (input) birimi ya da giriş/girdi donanımı adı verilen bilgisayar donanımları, en basit tanımıyla dış ortamlardan veri girişi yapmak için kullanılmaktadır. Bilgisayara dış ortamdan veri aktarmak için görevlendirilmektedir. Klavye, fare, mikrofon, web kamera, tarayıcı gibi donanımlar giriş donanımı iken çıkış (output) birimi ya da çıkış/ çıktı donanımı adı verilen bilgisayar donanımları, bilgisayara girilen verilerin işlemden geçtikten sonraki çıktısı, görüntüsüdür. Bilgisayardan dış ortama veri aktarmak için kullanılırlar. Bilgisayarda işlenen veriler dış ortama yansıtılarak sonuçlar kullanıcıya çeşitli şekillerde beş duyu organını da kapsayabilecek şekilde sunularak aktarılır. Ekran (monitör), yazıcı (printer), çizici (plotter), hoparlör, kulaklık, projeksiyon cihazı gibi donanımlar çıkış donanımlarına örnek olarak verilebilir. Hem bilgisayar sistemlerine veri gönderen hem de bilgisayar sistemlerinde gerçekleşen sonuçları dış ortama aktaran aygıtlar hem giriş hem çıkış donanımları olarak isimlendirilmektedir. CD, DVD, disket, sabit disk (hard disk), modem, dokunmatik ekran (touch screen) hem giriş hem çıkış donanımı özelliği göstermektedir. İç (dâhilî) donanımlar, bilgisayar kasasına tümleşik olarak çalışan aygıtlardır. Bu donanımlar kullanıcının genellikle görmediği ancak bilgisayarın çalışması için mutlaka olması gereken birimlerdir. Dış (harici) donanımlar, bilgisayar kasasına tümleşik olmayan donanım birimleridir. Bilgisayar ekranı, klavye, fare, yazıcı, tarayıcı, hoparlör, mikrofon gibi harici kullanılabilen cihazlar dış donanım olarak sınıflandırılmaktadır.