Komut kümesi mimarisi, CPU'nun yazılım tarafından nasıl kontrol edileceğini tanımlayan bilgisayar soyut modelinin bir parçasıdır. ISA, işlemcinin ne yapabileceğini ve bunu nasıl yapacağını belirterek donanım ve yazılım arasında bir arayüz gibi davranır.
Derleyici, kaynak kodu makine koduna dönüştüren yazılımdır. Bir programlama dilinin derleyicisi, o programlama dili kullanılarak yazılmış olan kodu hedef işlemci mimarisine göre uygun şekilde makine koduna derler ve genellikle çıktı olarak yürütülebilir dosyanın oluşturulmasını sağlar. Bu eyleme derleme denir. Bir başka ifadeyle derleyici, bir tür yazı işleyicidir; girdi olarak yazı alır ve çıktı olarak yazı verir.
Merkezî işlem birimi, dijital bilgisayarların veri işleyen ve yazılım komutlarını gerçekleştiren bölümüdür. Çalıştırılmakta olan yazılımın içinde bulunan komutları işler. Mikroişlemciler ise tek bir yonga içine yerleştirilmiş bir merkezî işlem birimidir. 1970'lerin ortasından itibaren gelişen mikroişlemciler ve bunların kullanımı, günümüzde MİB teriminin genel olarak mikroişlemciler yerine de kullanılması sonucunu doğurmuştur.
Intel 80386 veya i386, 80286'dan sonraki Intel mikroişlemcisi.
Intel 80286 veya i286, 8086/8088'dan sonraki intel işlemcisidir.
İşlemci önbelleği, CPU'nun hafızadaki verilere ulaşma süresini azaltan bir donanımdır. Ana belleğe(RAM) kıyasla küçük, hızlı ve işlemci çekirdeğine yakındır. Sık kullanılan veriler ya da en güncel veriler işlemci önbelleğinde saklanır. Günümüzde pek çok CPU, birden çok seviyede önbellek içerir, bu önbellekler verilerin yanı sıra komutları da bünyesinde tutar.
Mikro işlemciler bellekte saklanan belli bit dizilerine göre işlemler yapmak için tasarlanmışlardır. Bu bit dizilerine komut denir. Her mikro işlemci imal edilirken, bellekten hangi bit dizisini okuduğunda hangi işlemi yapacağı belirlenir. Mikro işlemci üreticilerinin ve mimarilerinin farklı olması her işlemci ailesinin yeni komutlara sahip olması sonucunu doğurmaktadır; yani tüm mikro işlemcilerin okuyup işlem yapabilecekleri evrensel bir komut kümesi yoktur.
PowerPC, AIM olarak bilinen Apple-IBM-Motorola ittifakının 1991'de geliştirdiği bir RISC mikroişlemcisidir. Genel olarak kişisel bilgisayarlar içindir. PowerPC merkezi işlem birimleri (CPU) gömülü (embedded) ve yüksek performans işlemcileri olduğu için popüler olmuştur. PowerPC 1990'da AIM' in ve PReP'in temel taşı oldu, fakat mimari Apple'ın Macintosh'unun 1994–2006 modellerinde daha başarılı bulundu.
Mikroişlemci, işlemci olarak da bilinen, merkezî işlem biriminin (CPU) fonksiyonlarını tek bir yarı iletken tüm devrede (IC) birleştiren programlanabilir bir sayısal elektronik bileşendir.
Assembly dili, bir işlemcinin komut kümesi üzerine tanımlanmış alt seviye bir dildir. Assembly dili kolay hatırlanabilir semboller tanımlar ve böylece işlemcinin makina koduna karşılık gelen sayı dizilerinin bilinmesine gerek kalmaz. Assembly dili, platformdan bağımsız yüksek seviyeli programlama dillerinin aksine, işlemci mimarisine bağımlıdır. Tipik uygulamaları; cihaz sürücüleri, alt seviyeli dahili (embedded) ve gerçek zamanlı sistemlerdir. Bır assembly programı assembler kullanılarak makine koduna çevrilir.
Boru hattı yöntemi bilgisayar mimarisi ve diğer sayısal ürünlerin tasarımında başarımı artırmak için uygulanan bir yöntemdir. Komutları, boru hattı yöntemi ile işleyip daha kısa süre içinde bitmesini sağlar. Asıl amacı saat sıklığını artırarak başarımı artırmaktır. Farklı kaynakları aynı anda, farklı işler tarafından kullanarak çalışır.
Bilgisayar mimarisi, en küçüğe ve en başarılıya ulaşmayı hedeflerken aynı zamanda maliyeti de göz önünde bulundurduğu için sanat ve bilimin ortak buluştuğu nokta olarak da tanımlanır. Bilgisayar Mimarisi, bilgisayar parçalarının iç yapıları ve aralarındaki haberleşme bağlantıları ile ilgilidir.
- Merkezî işlem biriminin mimarisinin tasarımı
- Komut kümesinin tasarımı.
- Adresleme yöntemlerinin tasarımı.
- Genel donanım mimarileri.
Dallanma Öngörüsü, bilgisayar mimarisinde çalıştırılacak programın buyruk kümesi içindeki dallanma buyruklarına gelindiğinde koşula göre atlanacağını ya da atlanmayacağını önceden varsayarak veya geçmişine bakıp tahmin ederek öngörüde bulunma işidir. Bugünkü işlemcilerin tasarımında boru hattı (bilgisayar) yöntemi kullanıldığı ve başarım hedeflerinin yüksek olduğu düşünüldüğünde bir dallanmada hangi yöne gidileceğini yüksek doğrulukta tahmin etmek kaçınılmaz olmuştur. Bu öngörü işlemciye dallanmanın sonucunu beklemeden diğer buyrukları işleme imkânı verir. Bu da zamandan kazanç anlamına gelir ki başarımı yükseltir. Bu arada da işlemcinin şimdiki buyruğun işlenmesi bitmeden sonraki buyruğun adresini bilmesi gerekir.
Merkezî işlem birimi tasarımı bilgisayarın temel bileşenlerinden birisi olan Merkezî işlem birimini (MİB) etkin kullanmayı yönelik bir tasarımdır. MİB bilgisayar donanımının temel bileşenlerinden birisidir. İşlemcisi olmayan bir bilgisayar düşünülemez. Bu yüzden işlemcinin tasarımı ne kadar iyi olursa sistem de o derece hızlı olacaktır. İşlemciyi hızlandırmanın değişik yolları vardır. Bunlardan bazıları:
- Buyrukların paralel çalışmasını sağlamak
- Çok vuruşluk işlemciler kullanmak
- Boru hattı kullanmak
- Çoklu işleme kullanmak
Mikroişlemcilerde kural dışı durumlar, programların çalıştırılması esnasında verilen komutlar neticesinde oluşan hatalardır. Bu hatalar nedeniyle program istenilen şekilde çalışmaz. Hatta işlemcinin kilitlenmesine bile sebep olabilir. Bu tür durumlar normal bir işleyiş olmadığından kural dışı durum oluşturur.
Bilgisayar bilimlerinde işlem (process) terimi, belleğe yüklenmiş ve işlemcide (CPU) yürütülmekte olan bir program olarak tanımlanmaktadır. Uygulamalar diskte çalışmaz halde bulunurken ise program olarak tanımlanır. Bir program kendi başına pasif komut yığınıdır ve işlem ise bu komutların aktif olarak yürütülmesidir.
Dallanma bir bilgisayar programında denetim akışının değiştiği noktadır. Dallanma terimi genellikle makine kodu ya da çevirici dil programlarındaki atlama komutları için kullanılır. Üst düzey dillerde dallanma noktaları genellikle "if-else", "while", "for" gibi döngü yapılarında ya da işlevlerin çağrılması durumunda ortaya çıkan koşul önermelerinde kullanılır. Üst düzey dillerdeki bu tür kod parçaları derlendiğinde alt düzeyde dallanma buyruklarına dönüşür.
Harvard mimarisi, veri ve komutların Merkezi İşlem Birimine giden kanallarının ayrılması ile oluşturulmuş MİB mimarisidir. İsmini ilk kez bu mimariyi kullanan bilgisayar Harvard Mark I'den almıştır. Bu mimariyi kullanan makinalar, veriler ile komutlar arasında herhangi bir köprü bulundurmazlar. Veri adresi 8-bit iken program (komut) adresi genellikle 14-bittir.
6800 Motorola tarafından 1974 yılında tasarlanan 8 bitlik bir mikroişlemcidir. MC6800 mikroişlemcisi M6800 Mikro bilgisayar sisteminin parçasıydı. Sistem aynı zamanda seri ve paralel arayüzler sahipti; ICs, RAM, ROM ve diğer destek çipleri gibi. Önemli tasarım özelliği M6800 ailesi IC'lerin diğer mikroişlemcilerin çoğunluğu üç gerilime ihtiyaç duyduğu halde yalnızca bir beş voltluk güç kaynağı gerektirmesiydi. M6800 Mikrobilgisayar Sistemi Mart 1974'te tam üretime geçti.
Komut döngüsü veya fetch-decode-execute (al-çöz-yürüt) döngüsü, merkezi işleme biriminin bilgisayar çalıştırıldıktan kapatılana kadar verilen görevleri yerine getirmek için çalıştırdığı döngüdür. Fetch-execute döngüsü modern bilgisayar sistemlerindeki temel operasyonları açıklar.
