Bilgisayar mimarisi
Bilgisayar organizasyonu ve mimarisi

Belgelenen ilk bilgisayar mimarisi, Charles Babbage ile Ada Lovelace arasındaki Analitik Makine'yi anlatan yazışmaların içeriğindeydi. Konrad Zuse 1936 yılında Z1 adını verdiği bilgisayarı geliştirirken gelecekteki projeleri için yaptığı iki patent başvurusunda, daha sonra Neumann mimarisi'nde göreceğimiz üzere makine talimatlarının veriler için kullanılan aynı depolama alanında saklanabileceğini anlattı.1937 yılında Howard-Aiken, ilk otomatik hesap makinesi olan MARK-I ‘i, 1943 yılında ise J. P. Erkert ilk işlevsel bilgisayar olan ENIAC (İngilizce: Electronic Numerical Integrator and Calculator)'ı yaptı. 1971 yılında Intel firması; tüm bileşenleri kendi üzerinde olan dört bitlik 4004 isimli mikroişlemciyi, 1972 yılında sekiz bitlik 8008 işlemcisini, 1974 yılında ise 8080 işlemcisini üretti. 8080 işlemcisi, Intel firmasının ilk genel amaçlı mikroişlemcisiydi. Mikroişlemcilerin getirdiği en önemli avantaj programlanabilirlik özelliğiydi. Çünkü bu sayede aynı işlemci üzerinden farklı işlemler yapılabiliyordu. (Örneğin: Bir gün matematiksel işlemlerin yapıldığı bir işlemci üzerinden, diğer gün alfabetik kelime işlemlerinin yapılabilmesi). 8080 ev bilgisayarlarında da kullanılan ilk işlemcidir. 1979 yılında IBM PC, Intel'in 8088 işlemcisini kullanmaya başladı. 8088'den sonra 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV serisi ile kullanıma devam edildi. Günümüz mikroişlemcileri 8088'den çok hızlıdır.
Bugünkü bilgisayarların mimarisinin modeli ENIAC üzerinde çalışmış olan John von Neumann tarafından geliştirilmiştir ve von Neumann modelinde mantıksal olarak bilgisayar sistemi tam olarak tanımlanmıştır. Bilgisayar sisteminin; bellek, veriyolu, giriş, çıkış ve merkezî işlem biriminden ibaret olduğu düşünülmüştür. Von Neumann mimarisine sahip bilgisayarlarda gerçekleştirilen adımlar: program sayacının gösterdiği adresten komut getirilir, program sayacı 1 arttırılır, kontrol birimi getirilen kodun komutunu çözer ve tekrar ilk adıma dönülür.
Bilgisayar mimarisi tasarımı iki yaklaşım üzerinde yoğunlaşmıştır. Bunlardan birisi az önce bahsettiğimiz Von Neuman mimarisi, diğeri ise Harvard mimarisidir. Harvard mimarili bilgisayar sistemlerinde veri ve buyruklar ayrı belleklerde tutulurlar. Komutla beraber veri farklı iletişim yollarını kullanarak ilgili belleklerden alınıp işlemciye getirilebilir. Getirilen komut işlenip gerekli verisi veri belleğinden alınırken sıradaki komut, komut belleğinden alınıp getirilebilir. Bu da hızı arttıran bir etkendir.
Günümüz bilgisayarlarında, önbellek kullanılarak bellekle tek yoldan iletişim ve buyrukla verinin aynı bellekte bulunma sorunu çözülmüştür. Önbelleğin kapasitesine göre anabellekten veriler önbelleğe alınır. Komut ve veriler önbellek denetleyicisi tarafından ayrılır ve ilgili birimlere yerleştirilir. Önbellek miktarı ne kadar fazla olursa o kadar iyi olur ancak önbelleklerin pahalı olması bir sorundur.
Bilgisayarı oluşturan beş ana bileşen vardır. Bunlar:
Veriyolu
Denetim
Bellek
Giriş aygıtları
Çıkış aygıtları
Bilgisayar mimarisini ise dört şekilde incelemek mümkündür:
İşlemci ve komut seti mimarisi, bellek mimarisi, giriş-çıkış sistemi, veriyolu sistemi.
Bilgisayarlar yazılım ve donanım olmak üzere iki kısımdan oluşurlar. Yazılım bilgisayarı çalıştırmaya yarayan fiziksel olmayan kısımdır. Donanım ise bilgisayarın fiziksel ve elektronik yapısını oluşturan ana ve çevre birimlerin tümüdür. Monitör, kasa, klavye, fare bilgisayarın donanım elemanlarıdır.