Anakart Nedir? Nasıl Çalışır?

Anakart Nedir?

Anakart, bir bilgisayarin tüm parçalarini üzerinde barindiran ve bu parçalar arasindaki iletisimi saglayan elektronik devredir.

Bir anakartin üzerinde islemci, ram, ses karti, ekran karti, modem, ethernet, tv karti, radyo karti ve scsi karti vb.. girebilecegi yuvalar, klavye, sabit disk, flopy disk ve seri - paralel port denetçileri, ve bunlarin koordinasyonunu saglayan chipset'ler bulunur.

Anakartin üzerinde genisleme kartlarinin takilabilecegi yuvalara slot adi verilir. Bu slotlar, VESA, EISA, ISA, PCI ve AGP olmak üzere çesitli bölümlere ayrilir. Bunlardan su anda en çok kullanilanlari ISA, PCI ve AGP dir. VESA slotlar eski 486 islemcili anakartlarda kullanilmaktaydi. Pentium islemcilerin devreye girmesiyle birlikte 32 bit veri yolunu destekleyen PCI slotlar kullanilmaya baslandi. Zamanla Pentium II ve Pentium III’lerin çikmasiyla ISA slotlar yerini tamamen PCI slotlara birakmaktadir.

Anakartin üzerindeki kartlara veri akisi “bus” adi verilen elektronik yollar üzerinden yapilir. Buslar kendi içinden ikiye ayrilir. Bunlar System Bus ve I/O Buslardir. System Bus, islemci ile RAM arasindaki veri akisini saglar. I/O Bus ise çevre kartlarin iletisimini ve bunlarin islemci ile arasindaki iletisimi saglar. Anakart üzerindeki köprü chipsetler (bridge) I/O Bus’i System Bus’a baglar.

Anakartin Yapisi
Sistem Bus
Sistem Bus , islemci, RAM ve L2 önbellegi birbirine baglar.

Diger I/0 bus da bu yol üzerinden islemciye giris/çikis yapar. System Bus kullanilan islemciye göre farklilik gösterir. Islemcinin tipi system bus'in genisligini ve hizini belirler. Ne kadar hizli System bus kullanilirsa sistemin hizi ve diger parçalarla haberlesmesi de o derecede artar. Eski bilgisayarlarda kullanilan 486 islemciler 25 MHz bus hizina sahipken, Pentium islemciler bu hiz barajini 66 MHz'ye yükselttiler. Pentium II ve Pentium III islemciler bu hiz 100 MHz ve 133 MHz hizina kadar yükseltmistir. Ancak bu hizda çalisabilmek için 100 MHz destekli PC100 SDRAM ve 133 MHz RDRAM kullanilmasi gerekmektedir. (bkz sh. 39 )

I/O (Input/Output) Bus
Bilgisayarin dis dünyayla ve kullanicisiyla iletisimini saglayan tüm giris/çikislar bu yolla yapilir. Klavye, fare, ses karti, ekran karti, modem, monitör, disk/disket sürücüleri bu yolla anakarta baglanirlar. Günümüz bilgisayarlarinda dört farkli I/0 bus çesidi yer alir. Bunlar ISA , PCI , USB ve AGP 'dir. ISA bus en eskisi ve en yavasidir. 16 bit iletisim kullanan kartlar tarafindan kullanilir. Bu kartlar ethernet kartlari, ses kartlari ve faks-modemlerdir (PCI olan ses karti, ethernet karti ve modemler de vardir). Bu veriyolu eskiden kullanilan 386 ve 486 islemcili anakartlarda da yer alir. PCI bus, daha hizli olan güçlü bir veri aktarim yoludur. 64 bit veri aktarimi yapar. Ekran kartlari, ses kartlari, modemler, ethernet kartlari, SCSI kontrol kartlari ve baska bir çok kart bu yolu kullanir.

USB bus Universal Serial Bus'in kisaltilmis halidir. En yeni veri aktarim yoludur. Günümüzde bu bus yolunu kullanan kart ve parçalar yeni yeni yayginlasmaktadir. Web kameralari, Infra Red port'lar, tarayicilar ve yeni üretilen bazi ekipmanlar bu yolla baglanirlar.

AGP, Accelerated Graphics Port'un kisaltilmis halidir. Sadece yeni gelistirilen ekran kartlarini sisteme baglamak için kullanilir. (bkz. sh. 10 )

Günümüzdeki yaygin bilgisayarlar 66 MHz bus hizinda çalisirlar. Bu yüksek hiz anakart üzerinde bir çesit elektronik gürültüye ve bazi problemlere yol açar. Genisleme kartlarina ulasimda bu hiz yüksek ve hizlidir. En yeni ve en hizli genisleme kartlari 40 MHz hizinda çalisabilir. Bu yüzden anakartin üzerindeki System bus, hizi çevre kartlarla problemsiz iletisim için yeniden düzenlenmek zorundadir.

I/0 bus yollari fiziksel olarak elektronik devre üzerinde yer alan çizgiler araciligiyla iletisim kurar. Data track adi verilen çizgiler bir seferde bir bit iletirler. Address Track'leri verinin nereye gönderilecegini belirler. Bus yollari araciligiyla veri gönderimi yapilirken adres belirtilmesi gerekir. Veri akisinda önce adres çizgilerinden adres, daha sonra da data çizgilerinden veri gönderilir. Bus hizini ve genisligini data çizgilerinin sayisi belirler. ISA bus veriyolunda 16 adet data çizgisi vardir. Günümüz PC'leri birim zamanda 32 bit gönderimi yapmak üzere tasarlanmislardir. ISA bus birim zamanda 16 bit gönderebildigi için anakartin beklemesi gereken bir süre olusturmaktadir. Anakart 32 bitlik bilgiyi ISA bus'dan iki seferde alabilmektedir. Bu arada geçen sürede ISA bus “Wait State” (bekle) durumunu anakarta bildirir. Bu islemciye “Bekle, kalanini birazdan gönderecegim” demektir. Yavas bir ISA kart sistemin tüm hizini bu yolla oldukça düsürebilir.

ISA
1984 yilinda gelistirilmis bir bus veri yoludur. ISA Industry Standard Architecture'in kisaltilmis halidir. ISA aslinda IBM'in XT veriyolunun gelistirilmis bir halidir. XT veriyolu 8 bitlik iletisimi kabul eden en eski veri yollarindan biridir. ISA 16 bit genisliginde en fazla 8 MHz hizinda çalisabilmektedir. Teorik olarak saniyede 8 Megabit transfer yapabilmektedir. Pratikteyse en fazla 1 ya da 2 Megabit hizinda çalisabilmektedir. ISA slot'lar hizli iletisime ihtiyaç duymayan seri, paralel portlar ve yaygin olarak kullanilan Sound Blaster uyumlu ses kartlari için kullanilmaktalar.

MCA
1987 yilinda Micro Channel Architecture adiyla piyasaya sürülmüstür. IBM tarafindan lisansi alindigi için IBM disindaki bilgisayarlarda kullanilamamistir. Bu yüzden de çok fazla yayginlasamadi. MCA 32 bit genisliginde veri aktarimina imkan sagliyordu ve 40 MBps hizinda çalisabiliyordu. Saat frekansi olarak da 10.33 MHz hizina ulasiyordu. Bu bus yolunu kullanan çok fazla kart gelistirilmedi. Zamanina göre yenilikçi bir gelisme olmasina ragmen yayginlasmadi.

EISA
1988B - 89 yillari arasinda bu veriyolu için ortaklik kuran 9 farkli firma (AST, Compaq, Epson, HP, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse ve Zenith) tarafindan gelistirilmistir. Amaci IBM'in MCA'sina yanit vererek tekel olmasini ortadan kaldirmakti. EISA 32 bit genisliginde 8 MHz hizinda çalisabilen bir bus veri yoluydu. MCA gibi çok fazla yayginlasamadi. EISA kartlar ISA'yla uyumlu olduklarindan dolayi ISA kartlar EISA slotlara yerlestirilebiliyordu. EISA slotlar halen sunucu tipi bilgisayarlarda kullaniliyor.

Vesa Local Bus
Kisaca VLB olarak da adlandirilmaktadir. VLB'ler basit ve ucuz bir bus veriyolu olarak tasarlanmislardir. 486 anakartlarda yayginca kullanildilar. 33 MHz hizinda çalisabilmekte olmalari VLB'leri diger bir özelligidir. Vesa yaklasik 120 farkli üretici tarafindan gelistirilmistir. Çogunlukla ekran kartlari için kullanilmistir. Ancak bu veriyolu bazi kartlarla uyum sorunlari yasadigindan çok fazla ragbet görmemistir.

PCI
PCI 1990'larda Intel tarafindan gelistirilen en yaygin ve oturmus veri yoludur. Peripheral Component Interconnect'in kisaltilmis halidir. Aslinda 32 bit genisliginde olmasina ragmen 64 bit gibi de çalisabilir. PCI, 33 MHz hizinda çalisabilecek sekilde üretilmistir. Her çesit islemciyle çalisabilecek sekilde tasarlandigindan 486, Pentium, Pentium II ve diger islemcilerle beraber çalisabilmektedir. Bu veriyolu ayrica "tamponlu" çalisacak sekilde üretilmistir. PCI , islemcinin verdigi görevleri tamponda bekleterek önceki isleri bitirir. Isi bittiginde tampondan yeni görevler alarak çalismasina devam eder. Ayni sekilde islemciye aktaracagi bilgileri de tampona koyar ve islemci sirasi geldiginde bu bilgileri tampondan alarak isleme devam eder. Tüm PCI kartlar “Plug'n Play” yani tak ve çalistir özelligine sahiptir. PCI kartlar kendi kendilerini konfigüre ederek sisteme kendilerini tanitirlar.

Güncel anakartlarin çogunda yer alan IDE denetçileri de PCI bus veri yolunu kullanirlar. Bir sistemde normalde 3 ya da 4 PCI slot bulunur. PCI bus halen gelistirilmeye devam edilmektedir. Içlerinde Intel, IBM ve Apple sirketlerinin bulundugu bir grup bu veriyolunu her gün daha ilerletmektedirler.

AGP
AGP adi verilen veri yolu da aslinda 66 MHz PCI bus'dan farkli bir sey degildir. Su an için yalnizca ekran kartlariyla kullanim için gelistirilmis oldugunu söyleyebiliriz

AGP (Accelerated Graphics Port), ISA ve PCI’dan sonra daha hizli ve gerçekçi görüntüler elde etmek için gelistirilen bir veriyoludur. Grafik kartinin, anakart üzerindeki RAM’in belli bir bellek alanina dallanmasina izin vermekte ve bagimsiz, özel bir grafik veriyolu ile verilerin dogrudan hizli bir biçimde alinmasini saglamaktadir.

3D grafikler, yüksek çözünürlükle detayli ve hizli olarak hareket ettirildiginde PCI veriyolu hemen sinirlarini zorlamaya basliyor. Biraz gösterisli animasyonlar, resim alanlarini dolduran kaplamalarin (texture) monitöre yeterince hizli olarak ulasamamasindan dolayi gösterilemiyorlar.

AGP veriyolu 66 MHz frekansla çalismaktadir. 33 MHz frekansa sahip olan PCI’a göre bu maksimum transfer hizinin 266 MB/sn’ye yükselmesi anlamina geliyor. 2x-Modunun Pipelining yönetiminde PCI veriyolunun dört kati hizina denk gelen, 528 MB/sn’lik bir maksimum degere ulasiyor.

AGP, Pipelining’i yönetebilmek için birkaç ek sinyal hatti kullaniyor. PCI veriyolunda verilerin talep edilmesi, ancak önceki veri transferi bittikten sonra baslayabilirken, AGP’de veriler, önceden istenen veriler henüz bellekte aranirken talep edilebilir.

AGP’nin en büyük özelligi, veriyolunda sadece grafik bulunmasidir. Veriyolunun tüm bant genisligi sadece grafik için kullaniliyor ve bunun disinda diger bagli aygitlarla paylasmak zorunda degil. Bununla birlikte AGP, tüm kartlara uyan Slotlari olan PCI veriyollari kadar evrensel degil. Böylece AGP, PCI için rakip olarak degil, onun bir gelismis hali olarak görülebilir. AGP sadece PCI grafik kartlarinin sonunu hazirlayacak.

Hizli AGP veriyolu anakart üzerindeki RAM ile grafik karti üzerindeki hizlandirici chip arasindaki dogrudan baglanti için de kullaniliyor. Kart üzerindeki entegre grafik bellegi yerine artik grafik hizlandiricisi PC RAM’ini de kullanabiliyor. Bunlar bu güne kadar grafik islemcilerinin erisebilmeleri için, kart üzerinde önbellekleniyordu. Simdi bu kaplamalar dogrudan anabellek üzerinden kullanilabiliyorlar. Intel bunu “DIME (Direct Memory Execute) olarak adlandiriyor.

AGP’nin RAM’den aldigi pay degiskendir. Bu pay hem kullanilan programa hem de PC’nin içinde mevcut RAM’in kapasitesine baglidir. Bir yigini kaplamanin gerektigi, gerçege yakin 3D animasyonlar için 12 ile 16 MB arasinda olabiliyor.

CPU, RAM, grafik hizlandiricisi ve PCI veriyolunun baglantisinin birlikte çalismasi anakart üzerindeki chipset tarafindan yönetiliyor. Bu chipset, örnegin adresleri öyle aktariyor ki, RAM’e dagilmis olan serbest hafiza alani, grafik karti üzerindeki grafik hizlandiricisini bagli bir alan olarak gösteriyor. Büyük veri yapilari, örnegin tipik büyüklükleri 1 KB ve 128 KB arasinda olan kaplama Bitmap’leri gibi, böylece bir birim olarak erisilebilir. AGP chipsetinde bundan sorumlu alan GART (Graphics Adress Remapping Table) olarak ifade ediliyor ve islevsel olarak anaislemcideki Paging Hardware’ine benziyor.

AGP sistemleri için programlanmis yeni yazilimlar gerekmektedir. Artik daha fazla ve daha büyük kaplamalar kullanilabildigi için yeni uygula?malarin grafik detaylari çok daha fazla olacak. Bugüne kadar programlar 2 meygabyte'tan daha az bellek yeriyle yetinmek zorunda kalirken, simdi rahatça 16 Megabyte'a ulasabilecekler. Kullanici, 3D animasyonlarinda hiçbir bozulma, yavaslama veya piksellesme olmadan yüksek çözünürlüklere çika?bilecek. AGP yazilimlari eski bilgisayarlarda da çalisacak, ancak duruma göre daha düsük çözünürlüklerde çalismak gerekebilir. Bazi uygulamalar? da, AGP-RAM'inin eksikliginden do?layi sadece ön plandaki resimler net ve detayli olarak görünecektir.

AGP, PCI'in sonu demek degil, PCI evrensel Input/Output(I/O) arabirimi kaliyor. ISA dahi varligini sürdürecek. Microsoft ve Intel'in 1998'in PC'si için gelistirdigi spesifikasyonlarin aksine anakart üreticileri gelecekte bu slot?lardan (genisletme yuvalarindan) vazgeçmek istemiyorlar ancak modern AGP kartlarinin daha az ISA slotu vardir. Bu da genellikle iki tanedir.

Chipset'ler
Chipset anakartin üzerinde yer alan bir dizi gelismis islem denetçileridir. Bu denetçiler anakartin üzerindeki bilgi akis trafigini denetler.

Islemcinin verileri aldigi yollari takip eden ve islemcinin bir anlamda efendisi olan kisim anakart üzerindeki chipsettir. Chipset'lerdeki gelismeler islemcilerdeki gelismelere paralel olarak ilerlemektedir. Yeni bir RAM ya da bus gelistirildigi zaman bunu islemciye aktaracak olan Chipsetler de gelistirilir. Pentium islemciler için farkli chipset üreticileri mevcuttur. Bunlar Intel, SIS, Opti, Via ve ALi'dir. Bu chipsetler kullanilabilecek islemci ve anakartin performansini belirler. Günümüzde kullanilan LX, BX, EX, ZX, i810, i820, i815 ve Super Soket 7 tipi anakartlarin chipsetleri farkli hizdaki islemcilere destek verirler. LX tipi anakartlar 66 MHz veri yolunu destekler. BX tipi anakartlar ise 100 MHz ve üzeri veriyolu nu destekler ve bu amaçla üretilen Pentium II ve Pentium III islemcileri çalistirirlar.

LX Chipset
LX chipsetler 66 MHz veriyoluna sahiptirler ve soket 370 ve slot 1 yapidaki Celeron ve Pentium II (233-333) islemcileri desteklemektedir. 3 DIMM slota sahiptirler ve maksimum 768 MB SDRAM desteklemektedirler. Fiyat olarak diger chipsetlere göre daha da ucuzdur.

ZX Chipset
ZX chipset hem 66 MHz hem de 100 MHz veriyolunda çalismaktadir. Celeron, Pentium II ve Pentium III islemcileri desteklemektedir. 2 DIMM slotu vardir ve 512 MB SDRAM desteklemektedir. Fiyat olarak LX chipsetten daha pahali ama BX chipsetten daha ucuzdur.

BX Chipset
BX chipset de 66 MHz ve 100 MHz veriyolunu çalismaktadir. Celeron, Pentium II ve Pentium III islemcileri desteklemektedir. 4 adet DIMM slot ile 1 GB’a kadar RAM destegi vardir. CAD/CAM gibi resim isleme, database uygulamalari, ses isleme ve 3D oyunlar gibi yüksek performan isteyen uygulamalarda tercih edilmektedir. Önceleri ATA33 standardini destekleyen BX chipsetler artik ATA66 standartini da desteklemektedir.

i810 Chipset
i810 chipsetlerde tümlesik görüntü ve ses özelligi mevcuttur. Bu chipsetler ayni zamanda 66 MHz ve 100 MHz veriyolunu desteklemektedir.

i810 chipseti digerlerinden ayiran en büyük özelliklerinden bazilari; direk AGP grafik arabirimi, ATA 66 hard disk standardi, AC 97 ses destegi, STS (Suspend to RAM) ve AMR (Audio Modem Riser) dir. Ayrice ATA 66 standardini ilk destekleyen chipsettir. STS (Suspend to RAM) özelligi ile çok az elektrik harcayarak çok kisa zamanda bilgisayarin açilmasini saglamaktadir.

i820 Chipset
i820 chipset’i 100 ve 133 MHz sistem bus hizinda çalisan islemciler için üretilmis bir chipsettir. MCH (Memory Controller Hub), ICH (I/O Controller Hub) ve FWH (Firmware Hub) olmak üzere üç ana bilesenden olusmaktadir. i820 chipseti özellikle 400 MHz’e kadar saat hizinda çalisabilen RDRAM (Rambus DRAM) için gelistirilmistir. RDRAM, SDRAM’den çok daha yüksek frekanslarda çalisabilmektedir. (bkz. sh. 39 )

Intel 820’yi DIMM RAM’ler ile uyumlu hale getirebilmek için MCH içerisinde MTH (Memory Translator Hub) bulunmaktadir.

i810E Chipset
i810E chipset, i810 chipsetin gelistirilmis halidir. 66, 100 ve 133 MHz veriyolunu desteklemektedir. Böylece Celeron ve Pentium III/133 MHz islemcileri desteklemektedir. Ayrica 133 MHz SDRAM destegi ile grafik islemlerinde daha iyi performans saglamaktadir.

i815-i815E
i815 chipset, i810E chipsetin devami niteligindedir. Ancak bu chipsetin getirmis oldugu en yeni özellik i815 chip içine yerlestirilmis grafik arabirimine ek olarak ayri bir slotta AGP4X grafik desteginin olmasidir. Böylece daha iyi grafik için gelismis ekran karti kullanmak isteyen kullanicilara avantaj saglanmis oldu.

i815E chipseti ise i815 chipseti ve ICH2 bileseninden olusmaktadir. Ilk etapta I815 yonga ile ICH (I/O Controller Hub) adi verilen I82801AA yongasi beraber kullanildi. I/O Giris Çikis arabirimi, PCI, Harddisk, USB, gibi arabirimleri kontrol eden ICH (I82801AA) yonga, harddisklerde ATA66 yi desteklerken AMR gibi yeni bir teknolojiyide beraberinde getirdi. Teknolojideki hizli ilerleyis harddiskte de ATA100 standardi ile görüldü ve AMR arabiriminin beklenen sonucu gösterememesi nedeniyle yeni arabirimler üzerinde çalisildi. ICH 2 (I82801BA) yongasi ile beraber bir kaç degisiklik yapildi ve disklerde ATA100 destegi ve CNR (Communication Network Riser) denilen yeni bir teknoloji sunuldu. CNR ile Ethernet, USB, Ses gibi bilesenleri destekleyen kartlarin üretilmesi planlandi. Ayrica 2 olan USB destegi ayri bir yongaya gerek kalmadan 4 e çikti. Bu farkliligi belirtmek için ise I815+ICH2 bilesenine kisaca I815E adi verildi.

i820 Chipset
i820 chipset’i 100 ve 133 MHz sistem bus hizinda çalisan islemciler için üretilmis bir chipsettir. MCH (Memory Controller Hub), ICH (I/O Controller Hub) ve FWH (Firmware Hub) olmak üzere üç ana bilesenden olusmaktadir. i820 chipseti özellikle 400 MHz’e kadar saat hizinda çalisabilen RDRAM (Rambus DRAM) için gelistirilmistir. RDRAM, SDRAM’den çok daha yüksek frekanslarda çalisabilmektedir. (bkz. sh. 39 )

Intel 820’yi DIMM RAM’ler ile uyumlu hale getirebilmek için MCH içerisinde MTH (Memory Translator Hub) bulunmaktadir.

i840 Chipset
Bu chipsetin i820 chipsete ek olarak getirmis oldugu en önemli yenilikler 3 grupta toplanabilir. Bunlardan birincisi, anakarti Is ortamlarinda güçlü bir platform olarak Workstation yada giris seviyesi server olarak kullanilmasini saglayacak çift Penium III islemci destegi. i840 sadece 133MHz veriyolu destegi saglamakta bu nedenle 133MHz de çalisan Pentium III islemciler ile maximum performans saglanabilmektedir.

Ikinci önemli özelligi ise tek kanalda RDRAM band genisligi ençok 1.6GB verebilirken bu chipset ile iki kanal RDRAM destegi geldigi için en çok 3.2GB lik bellek band genisligi saglanmaktadir. Bu sekilde grafik ve resim isleme programlari olan CAD/CAM, AutoCAD gibi yaziliimlar ile ugrasan kullanicilar için daha canli, hizli ve net görüntüler sunulmaktadir.

Üçüncü yenilik ise anakart üzerinde Intel i82806 kullanildiginda mevcut 32bitlik PCI yuvalarina ek olarak 64bitlik PCI yuva destegi gelmekte ve iki yonga arasindaki band genislik ise 533MB/s olmaktadir. Bu yuvalarda daha çok yüksek bandgenisligi isteyen Gigabit Ethernet, Fiber Channel yada SCSI kartlar kullanilabilmektedir.