Veri Depolama

Veri depolama başlığı Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 101 dersinde verilen bir başlıktır. Bu başlıkta bunu inceleyeceğim sizinle.

Bitler ve Depolanmaları

Şimdi veri depolama başlığını anlayabilmen için bit kavramının ne olduğunu anlaman lazım. Bit, 0 veya 1 olan anlamsal rakamlardır. Yani ikilik sistemlerdir. Sen nasıl onluk sistemde 0, 1, 2, 3, ,4, 5, 6, 7, 8 ve 9 rakamlarını kullanabiliyorsan ikilik sistemde de 0 veya 1'i kullanabilirsin. Ayrıca bu bitlere binary digit adı da veriliyor.

Binary digitleri bir araya getirip örüntü oluşturarak bilgiyi elde ediyoruz. Unutma ki bilgisayar sadece binary digit ile anlaşabiliyor.

Boolean İşlemleri

Bir veya daha fazla iki değişkeni True ya da False (1 / 0) olarak denetleyen işlemlerdir. Matematikte gördüğün mantıkla aynıdır.

Temel Boolean İşlemleri

AND (ve)

OR (veya)

NOT (değil)

XOR (dışlamalı veya)

Kapılar ve Flip-Floplar

Gate: Boolean işlemlerini hesaplayan aygıttır. Günümüzde en çok kullanılan aygıt transistörlerdir. Bilgisayarın yapı taşlarını oluştururlar

Bu kapılar bir araya gelerek flip-flopları oluşturur. Flip-floplar 1 bit depolayabilen kapılarak kullanılarak yapılan birimlerdir.

16'lık Sayı Sistemi HEXADECİMAL

Uzun ikilik sistem göz yormaya başladığında artık 16'lık sayı sistemi geliştirildi. Örnek veriyorum 1001110110100110 16 bitlik ikilik sayı sistemi gerçekten göz yoruyor. Bunlar 4'lü bit şeklinde alınarak 15lık sayı sistemi oluşturuluyor. 16'lık sayı sisteminde 16 farklı değer elde edebiliriz. 2⁴ =16

Hexadecimal olduğunu 0x ile gösteririz, binary olduğunu ise 0b ile gösteririz. Bunlar sayı sistemlerinin rotasyon gösterimidir.

Ana Bellek

Cell / Hücre: Ana belleklerin en küçük yapı taşıdır. Boyut olarak 1 byte’tır. 1 byte=8bit’tir. Bu yüzden hücreler 8 adet flip flop’tan oluşur. Flip-floplar bir araya gelerek ana belleği oluşturur. (main memory)

1 Byte’lık Bellek Hücresi

0 1 1 0 1 1 0 1 buradaki en sağdaki bit low-order end yani en önemsiz bit olarak kabul edliyor, en soldaki bit ise high-order end yani en önemli bit olarak kabul ediliyor. En sağdan 0. bit olarak başlar en soldaki bit, 7. bit olarak sonlanır.

Ana Bellek Adresleri

Ana bellek içerisindeki hücrenin adresini belirler ve bunu benzersiz olarak tanımlar. Adres isimleri aslında sayılardır ve bu numaralar 0'dan başlayarak ardışık olarak atanır.

İşlemci içerisine alma işlemine read operation denir. İşlemcinin hesapladığı değeri bir hücreye yazacaksak buna da write operation denir.

Bellek Terminolojisi

Random Access Memory (RAM)

Rastgele erişimli bellek anlamına gelir. Hücrelere istenilen sırada erişim sağlayabiliyoruz. Yani sırasıyla hücreleri taramıyoruz. Yığın depolama işlemlerine ters bir sistemdir.

Dynamic Memory (DRAM)

Geçici bellekten oluşan RAM’dir. Flip-floplarda elektrik dalgalanır. Dalgalanmaması için bu teknoloji oluşturulmuştur. Sonrasında ise bu işlemi senkronize bir şekilde gerçekleştirden SDRAM teknolojisi geliştirilmiştir.

Bellek Kapasitesi Ölçme

8 bit bir araya gelerek 1 byte’ı oluşturur.

KiloByte: 2¹⁰ bytes = 1024 bytes = 1kilobyte

Megabyte: 2²⁰ bytes = 1.048.576 bytes = 1024 kilobytes = 1 megaByte

Gigabyte: 2³⁰ bytes = 1.073.741.824 bytes = 1024 megabytes = 1 gigabyte

Yığın Depolama (Mass Storage)

Manyetik diskler, DVD, CD, manyetik tape, flash sürücüler, solid-state sürücüler gibi aygıtlardır.

Ana belleğe göre avantajları ise; maliyeti düşük olması, cihazdan sökülüp takılabiliyor olması, daha büyük depolama kapasitelerine sahip olması ve daha az değişkenlik gösteriyor olmasıdır.

Bandwidth (Bant Genişliği)

Birim zamanda aktarılabilecek toplam bit miktarıdır. Bu kavramı 2 şeritli yol ve 3 şeritli yol olarak düşünebilirsin

Latency (Gecikme)

Veri aktarımı talebi ile varış arasındaki toplam süredir. Örneğin bir veri talep ettik, CPU’dan RAM’e RAM’den CPU’ya talep-varış arasındaki geçen süredir.

Manyetik Disk Depolama Sistemi

Bir adet okuma başlığımız var ve bir adet diskimiz var. Diskimizin üzerinde yer alan dışarıdan içeriye doğru olan çizgilere track adı veriliyor. Bu track’ler sector’lere bölünüyor.

Manyetik Disk Sistemlerinin Performansı

Bu sistemlerinin tam tamına 4 tane zamanı oluyor.

Birinci Zaman Arama Zamanı

Okuma yazma başlıklarının bir izden diğerine hareketi için geçen zamandır.

İkinci Zaman Dönüş Gecikmesi veya Gecikme Zamanı

Başlık istenilen izin üzerine yerleştiği zaman, dönme durumunda istenilen veri için gereken ortalama zaman miktarı olan diskin tam dönüş yapması için gereken zamanın yarısıdır.

Üçüncü Zaman Erişim Zamanı

Arama zamanının ve dünüş gecikmesi zamanının toplamıdır.

Dördüncü Zaman Transfer Zamanı

diske taşınacak veya diskten taşınacak veri oranıdır.

CD (COMPACT DİSC)

Bunun çalışma prensibi oldukça basittir. CD üzerinde sectorler bulunuyor ve okuyucularımızın üzerinde lazer, photo algılayıcı, yansıtıcılar bulunuyor. Eğer lazer CD’nin yansıtıcısına denk gelirse 1 olarak algılanıyor denk gelmezse 0 olarak algılanıyor. Böylece bitler okunmuş oluyor.

Flash Sürücüler

Flash Bellek

elektronları küçük silicondioksit odalarında yakalayan devrelerdir. Elektron sistemi üzerine kurulmuştur. Tekrarlanan silme işlemleri zamanla ortama zarar verir.

SD KART

GB’lar seviyesinde depolama alanı vermektedir.

Solid State Sürücüler

Katıhal depolama sürücüleridir. Elektronlar üzerine kurulu sistemlerdir. Elektronların elektron hapsedici haznesine giriş çıkışı üzerine çalışır. Bu veriler yıllarca kalabilir ve 0 ile 7 arasındaki değerleri saklayabilir. (000 ile 111 arasındaki değerler)

Bilginin Bit Desenleri ile Gösterimi

Bir çok bilgi türü bit desenleri ile kodlanabilir. Bunlar; metin, fotoğraf, ses, sayı gibi bilgi türleri olabilir.

Metin Gösterimi

Her bir karakter tek bir desenle eşleştirilmiştir.

ASCII: İngilizce dilinde kullanılan çoğu karakteri temsil etmek için 7 bitlik kalıpları kullanır.

ISO: Bu da 8 bitlik kalıpları kullanır.

Unicode: Dünya üzerindeki dillerin karakterlerini temsil etmek için 21 bitlik kalıplar kullanılır. Dünya’nın yaygın olarak kullanılan dilleri için 16 bit’e kadar kalıplar kullanılır.

Sayısal Değer Gösterimi

Binary Gösterim: iki tabanındaki bir sayıyı temsil etmek için bitleri kullanır.

Sayısal Değerlerin Bilgisayarla Temsilindeki Kısıtlamalar:

Taşma/Overflow: Bu durum bir değer temsil edilemeyecek kadar büyük olduğunda oluşur.

Kesme /Truncation: Bir değer doğru bir şekilde temsil edilemediğinde oluşur.

Dijital Görüntülerin Gösterimi

Bit Map Teknikleri

Piksel: “resim öğesi” bir noktayı temsil eder
RGB: Kırmızı, Yeşil ve Mavi bileşenler
Parlaklık ve krominans (luminance-chrominance)
Görüntüleri ölçeklendirmeyle ilgili sorunlar

Vektör Teknikleri

Görüntüleri geometrik yapılarla temsil etme
Ölçeklenebilirlik
TrueType ve PostScript

0, 1.5, 2.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0 Dizisiyle Temsil Edilen Ses Dalgası

Genliğin şiddetine göre örneklendirilir. Genlikte bizim sinyalimizin şiddeti oluyor. Ne kadar çok örnekleme olursa sesimizin dijital kalitesi o oranda artacaktır.

Kesirleri Depolama

Kayan Nokta Gösterimi

Bir işaret biti (sign bit), bir mantis alanı (mantissa field) ve bir üs alanından (exponent field) oluşur.

Normalleştirilmiş Form: En sondan başlanarak mantis 1 ile doldurulur.

Kayan nokta gösteriminde Exponent kısmında fazlalık gösterim kullanılır. Sign bit 0 olursa pozitif 1 olursa negatif olur. Exponent kısım mantissa alanında soldan başlanarak kaç defa noktayı kaydıracağımız hakkında bilgi verir ve kesiri bulmak adına mantissa alanındaki işlemi yaparız.

Devamı gelecek, güncellenecek…