Bir işlemci, üretim aşamasında kendi yapısına dahil edilmiş ve çeşitli komutları yürütebilen devre yapılarına sahiptir. Üretim aşamasında işlemci üzerine dahil edilen ve komutları icra edebilen bu devre kümesine komut seti (Instruction set) denilmektedir. Bazı komut setleri MMX, 3DNOW, SSE, SSE2, SSE3, XOP… komut setleri örnek verilebilir.

İşlemciler temelde aşağıdaki işlemleri yapabilmektedir.

1. Atama İşlemleri (bellekler arası veri taşıma ve kopyalama işlemleri)
2. Aritmatiksel ve mantıksal işlemler (toplama, çıkarma, çarpma, bölme, ve, veya, kaydırma…işlemleri)
3. Dallanma ve kontrol işlemleri (programın akış yönünü duruma göre değiştiren çeşitli dallanma kodları)

İşlemciye ait Bileşenler

• ALU (Aritmatik ve Mantıksal İşlem Birimi): Aritmetiksel ve mantıksal işlemler burada yapılır.
• Program Sayacı (Program Counter): RAM üzerinde bulunan sıradaki işletilecek kodun adresini tutar.
• Kod Kaydedici (Instruction Register): RAM’dan işletilmek üzere getirilen kodun geçici olarak tutulduğu hafızadır.
• Kod Çözücü (Instruction Decoder): Kodlar parametreleri ile hafızada yer alırlar (Parametresiz kodlarda vardır). Kod parametreleri adres verisi, register adı veya sabit sayılar olabilir. Kod çözücü ALU üzerinde icra edilecek komutla parametrelerini kod bilgisinden ayıklar. Yani kod kaydedicisinde tutulan kodu ALU için anlamlı hale getirir (çözer).
• Kaydediciler( Registery): İşlemci içerisinde sayıları depolamak için kullanılan geçici hafıza birimleridir. İşlemci veri uzunluğu kadar genişliğe (32, 64 bit) sahiptirler.
• Bayraklar (Flags): ALU’nun yaptığı işlemlerin sonuçlarını gösteren ve 1 bit genişliğinde büyüklüğe sahip hafıza gözleridir. İşlemlerin sonucuna göre 1 ya da 0 değerlerini alır. Bayrak hafıza gözlerinden sıfır, işaret, elde, eşlik, taşma gibi isimlendirmelerle anılan örnekler verilebilir Örneğin bir çıkarma işleminde sonuç sıfır çıkacaksa sıfır bayrağı 1 değerini alır.

İşlemci Mimarisi

İşlemciler mimari (architecture) olarak gruplara ayrılırlar. Ortak mimariye sahip olan işlemciler aynı komutları tanımakta ve aynı yazılımları çalıştırabilmektedirler. Günümüz işlemcileri yaygın olarak iki mimariye sahiptir.

1- CISC Mimari

CISC (Complex Insruction Set Computer) Karmaşık Komut Seti Bilgisayarı anlamına gelir. CISC yapıda RISC yapıya göre daha fazla komut vardır. 70’li yıllarda geliştirilen bu mimari, programlanması kolay ve etkin bellek kullanımı sağlayan tasarım felsefesinin ürünüdür.

İşlemcinin, komut kodlarının her birine karşılık gelen mikrokod komut gruplarını içeren ROM belleği vardır. Bir makine kodu işlemciye eriştiğinde, işlemci kodun daha basit komutlara ayrılmış parçalarını yürütür.

Bu yapıda, komut kümesi aynı kaldığı için programlar, farklı sistemler üzerinde yeniden derlemeye gerek kalmaksızın çalıştırılabilirler. Geliştirilen yeni komutlar eskilerinin üzerine eklenerek geriye doğru olan uyumluluk sağlanır.

CISC Mimarisinin Avantajları

• Mikro programların yürütülmesi kolaydır.
• Geriye doğru uyumludur.
• Mikrokod ROM’A eklenen her bir komut ile CPU daha yetenekli olmaya başlamakta ve verilen bir görevi yürütmek için daha az zaman harcamaktadır.

CISC Mimarisinin Dezavantajları

• CPU yapısı her kuşak işlemci ile beraber daha karmaşıklaşmıştır.
• Farklı komutlar farklı sayıda saat çevrimine gerek duyacaklarından performans düşmesi gözlenir.

2-RISC Mimari

RISC (Reduced Instruction Set Computer) Azaltılmış Komut Seti Bilgisayarı anlamına gelmektedir.  CISC mimarili işlemcilerin kötü yanlarına piyasanın tepkilerine cevap olarak tasarımcı firmalardan IBM, Apple ve Motorola tarafından sistematik olarak tasarlanmıştır.

• Bütün komutlar tekbir çevrimde çalıştırılmalıdır.
• Belleğe sadece Load ve Store komutlarıyla erişilmelidir.
• Bütün icra işlemleri Mikrokod kullanmadan donanımdan çalıştırılmalıdır.

RISC Mimarisinin Avantajları

• Azaltılmış komut kümesi sayesinde daha hızlı çalışırlar.
• Komut kümesi az olunca donanımsal basitlik söz konusudur.
• CISC işlemcilere göre daha çabuk tasarlanabilirler.
• Yüksek seviyeli dilleri destekler.
• Programcılar açısından bakıldığından CISC mimariye göre aynı programı yazmak için daha kod yazma ihtiyacı vardır.
• Fiyat olarak CISC mimarili işlemcilere göre daha ucuzdur.

RISC Mimarisinin Dezavantajları

• RISC işlemcinin performansı işlediğikodun algoritmasına çok bağlıdır. Eğerprogramcı veya derleyici komutprogramlamada zayıf kalırsa, işlemciatıl durumda kalarak bir parçagecikme oluşturulur.
• Doğrudan bellek üzerinde işlem yapan komut yoktur.
• İşlemcinin üzerinde çalışınlan yazılımlar pahalıdır. Çünkü daha uzun zamanda oluşturulur.

Kaynakça: Laptoptera, Microprocessorforyou, Computersciencewiki, Stanford, Wikipedia

Yaşar, E. (2018).Bilgisayar Donanımı. Bursa: Ekin Basım Yayın Dağıtım (59-61)

The post İşlemci (CPU – Merkezi İşlem Birimi) appeared first on Halil Durmus.

Daha önce tespit edilen Meltdown ve Spectre güvenlik açıklarında olduğu gibi birçok çipi etkileyen güvenlik açığı son derece tehlikeli. ZombieLoad adı verilen açık, 2011 sonrası üretilen bütün Intel işlemcilerde bulunuyor. Bir uygulamanın çalıştırılması sırasında işlemci tarafından uygulamaya ait bazı veriler, işlemci hafızasında tutuluyor ve her bir uygulama ancak kendisine ait verilere erişebiliyor. Ancak ZombieLoad açığı uygulamaların o an cihazda çalışan başka uygulamaların işlemci üzerindeki verilerine de erişmesini mümkün kılıyor. Bu durumda bilgisayarda çalışan kötü niyetli bir uygulama, girdiğiniz internet sayfalarını görebilir, parolalarınızı okuyabilir ve gizli bilgilerinize erişebilir. Güvenlik açığını tespit eden araştırmacılar, örnek olması için tarayıcıda kullanıcıların ziyaret ettikleri internet sayfalarını anında görebildikleri bir uygulama da hazırlamışlar.

Henüz bu açığı kullanan bir virüs tespit edilemese de güvenlik açığının geride fazla iz bırakmadığı dikkate alındığında kötü niyetli kişilerin hâlihazırda bu açıktan faydalanıyor olmaları mümkün. ZombieLoad’u önemli kılan bir başka husus da sadece kullanıcı bilgisayarlarını değil, sunucuları da etkilemesi. Ortak kullanılan bir sunucuya bu açığı kullanan bir uygulamayı kurduğunuzda, sunucudaki diğer sanal sunucuların verilerine de erişebilirsiniz. Intel, Microsoft, Apple gibi firmalar yayınladıkları yazılım güncellemeleriyle açığın kapatıldığını duyurdular. Bunun için kullandığınız işletim sistemlerinin ve Chrome gibi uygulamaların güncellenmesi önemli. Ancak yapılan bu güncelleştirmeler Intel işlemcilerinin kullanıldığı bilgisayarların performansını %3’e kadar, sunucuların performansını ise %9’a kadar düşürebiliyor. Tüm işlemciler hesaba katıldığında oldukça ciddi bir performans kaybı söz konusu.

Duyurulan her bir açıkta işlemci üreticileri krizi olduğundan daha küçük sunmaya çalışıyor. Ancak elimizde dev bir kriz var. Mevcut işlemci mimarileri ile devam edildiği sürece Zombieload gibi açıkların sonu gelmeyecek. Bu mimariler toptan rafa kaldırılmadan, mevcut işlemciler toptan tedavülden kalkmadan yeni işlemci açıkları, dolayısıyla yeni yamalar ve daha da fazla performans kaybı kaçınılmaz.

Kaynakça: EBİ ,DigitalTrends ,SecurityWeek

The post Intel Çiplerdeki Güvenlik Açığı “ZombieLoad” appeared first on Halil Durmus.