Merkezi işlem birimi, bilgisayarın çalışmasını düzenler ve programlardaki komutları bellekten aldıktan sonra kodları çözerek tek tek işler ve ilgili birimlere gönderir.

Merkezi işlem biriminin karşılığı olarak işlemci, mikroişlemci ve bazen de çekirdek kavramları kullanılmaktadır.

Merkezi işlem biriminin yaptığı görevler aşağıdaki gibi sıralanabilir:

  • Önceden verilen komutları veriliş sırasına göre işler ve kontrol eder.
  • Giriş bölümünden gelen komutların ve verilerin alınarak belleğe aktarılmasını sağlar.
  • Veriler üzerinde aritmetik işlemler ve mantıksal kıyaslamalar yapar.
  • Sonuçların kontrol işlemlerini yerine getirerek sonucu çıkış birimleri aracılığıyla (ekran ve yazıcı) ile kullanıcıya ulaştırır.

Bilgisayar üzerinde bulunan tüm donanım parçalarının entegrasyonunu sağladığı için bilgisayarın beyni olarak da ifade edilmektedir.

Merkezi işlem birimi, kısaca, bilgiyi alma, işleme, saklama ve gönderme görevini üstlenir. Klavye üzerindeki herhangi bir tuşa basmak, fareyi hareket ettirmek dahil bilgisayar üzerinde gerçekleştirilen her türlü işlem merkezi işlem biriminin denetimine girmektedir.

Merkezi işlem biriminin işlem hızı; mega hertz (MHz) ve giga hertz (GHz) kavramları ile ifade edilmektedir. Merkezi işlem biriminin her bir işlem için elektriksel olarak uyarılması gerekmektedir.

Bilgisayarda saniyede bir işlem gerçekleşirse, diğer bir ifadeyle merkezi işlem birimi saniye de bir kez uyarılırsa, bu 1 Hz (hertz) hızına karşılık gelmektedir. Merkezi işlem birimi saniyede bin defa uyarılırsa, 1000 Hz (1 KHz); 1 milyon kez uyarılırsa, 1 MHz; 1 trilyon kez uyarılırsa, 1 GHz hıza ulaşmış olmaktadır. Günümüzde bilgisayarlar saniyede 1 trilyondan fazla komut iletimi gerçekleştirebilmektedir.

Merkezi işlem birimleri, açma kapama anahtarı gibi çalışan transistör adı verilen milyonlarca yarı iletken elemanların bileşiminden oluşmaktadır. Bu anahtarların programlanma durumuna göre elektrik sinyalleri, bu transistörler üzerinden iletilmektedir.

Merkezi işlem birimi, sinyalleri ikili sayı sisteminde; diğer bir deyişle 0 ve 1 rakamlarını kullanarak kodlamaktadır. Komut, işlem, veri, vb. kavramların ikili sayı sistemi ile ifadesine makine dili (makine kodu) denilmektedir.

Örneğin “X” harfi ikilik sistemde “1000101” ile ifade edilebildiği gibi bir renk, ses, görüntü vb. de ikili sayı grupları ile kodlanmaktadır. Her “0” veya “1”in bilgisayarda kapladıkları alana bit adı verilir.

Sayı grupları üzerinde işlem yapmak için merkezi işlem biriminde komut listeleri tanımlıdır. İşlemcinin hafızasında bulunan bu komut listelerine o merkezi işlem biriminin komut seti (instruction set) adı verilmektedir.

Bu komutlar, merkezi işlem biriminin sorumlu olduğu tüm matematiksel ve mantıksal işlemleri gerçekleştirmektedir. Bütün uygulamalardaki işlemler, merkezi işlem biriminin anlayacağı bu komut setlerine dönüştürülerek sonuç elde edilir.

Merkezi işlem birimleri komut setlerine göre CISC ve RISC olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.

CISC

Kompleks komutlar alabilen, yani bir seferde birden fazla işlemi yerine getirebilen komutlara sahip işlemci türüdür.

RISC

Her seferinde tek bir işlem gerçekleştiren basit ve hızlı komutlara sahip işlemcidir.

Merkezi işlem birimlerinin farklı şekilleri, boyutları ve harici özellikleri vardır.

Merkezi işlem birimlerini anakarta bağlayan ayak sayılarının artması, işlemci ısınmalarını engellemek üzere yapılan değişiklikler ve bazı parçalarda anakarta bağımlılığı ortadan kaldırmak amacıyla farklı tipte merkezi işlem birimleri keşfedilmiştir.

Önceleri merkezi işlem birimleri anakarta sabitlenmiş olarak üretilmekteydi. Merkezi işlem birimi veya anakart arızalandığında, ayrı olarak tamir edilememeleri sıkıntısı nedeniyle zaman içerisinde merkezi işlemcinin anakarta takılıp sökülmesini sağlayan işlemci yuvaları geliştirildi.

Anakart üzerinde bağlantı şekillerine göre merkezi işlem birimleri, slot tipi ve soket tipi olmak üzere ikiye ayrılır.

Slot Tipi Merkezi İşlem Birimi

Dikdörtgen bir kart şeklinde üretilmektedir. Dikey olarak anakartın üzerine monte edilen kartın alt kısmındaki bağlantı noktaları anakarta bağlanmaktadır. Merkezi işlem biriminin dış kılıfı vardır. Kılıfın yan yüzeylerine ise soğutucu takılmaktadır. Slot tipi merkezi işlem birimlerinin üretimi devam etmemektedir.

Soket Tipi Merkezi İşlem Birimi

Kare şeklinde üretilen merkezi işlem biriminin üst yüzeyinde marka ve model isimleri bulunurken, alt yüzeyinde ise birçok bağlantı ve iletim noktası mevcuttur. Anakarta bir mandal/ kilit aracılığıyla monte edilmektedirler. Anakarttaki sokete uygun bir merkezi işlem birimi takılmalıdır.