Mikroişlemcilerin Doğuşu
      1969 yılınca bir BUSICOM adlı bir firmadan Japon mühendis grubu hesap makinelerinde kullanılmak üzere birkaç tümdevre isteğiyle INTEL'e teklif vermek üzere Amerika'ya giderler.INTEL firmasında bu projenin sorumlusu da Marcian Hoff'dur.PC'lerle tanışıklığı olan tek insan olduğunda Hoff bu proje için öngörülen tasarımdan tamamen farklı bir çözüm önerir.Bu çözüme göre tümdevrenin fonksiyonunu içinde kayıtlı bulunan bir program belirleyecektir.Ama bu çözüm için Japon mühendislerin önerdiği çözümden daha fazla bellek gerekecektir.Daha sonra Japon mühedisleri daha kolay bir çözüm üretmeye çalışırlar fakat Marcian Hoff'un çözümü galip gelir ve böylelikle mikroişlemci fikri doğmuş olur.Fikirin ürün haline getirilimesinde  Frederico Faggin'in INTEL'e büyük katkısı olur.INTEL'e transfer olan Faggin sadece 9 ayda başarıya ulaşır.INTEL 1971 yılında bu ürünün satış haklarını elde eder.Önce, ellerindeki hazineden haberleri olmayan BUSICOM firmasından lisansı satın alırlar.Aynı yıl piyasaya 4004 aldı mikroişlemci sürülür.Bu saniyede 6000 işlem yapabilen 4-bitlik ilk mikroişlemcidir.Kısa bir süre sonra CTC adlı bir Amerikan firması INTEL ve Texas Instruments firmalarından 8-bitlik bir mikroişlemci yapmalarını ister.Sonunda CTC firması bu isteğinden vazgeçse de INTEL ve Texas Instruments firmaları mikroişlemci üzerinde çalışmaya devam ederler ve 1972 yılının Nisan ayında 8008 adlı ilk 8 bitlik mikroişlemci piyasaya sürülür.16 kb'lık belleği adresleyebilen ve 45 komutu olan işlemci saniyede 300.000 işlem yapabilmekteydi.Fiyatı 360 dolardı.Bu günümüz mikroişlemcilerinin atasıydı.
    Bir başka Amerikan şirketi olan Motorola da mikroişlemcilerin artan önemini kavrayarak piyasaya 8 bitlik 6800 adlı mikroişlemciyi sürdü.Bunların yanında Motorola işlemcinin yanında 6820,6850 gibi çevrebirimlerini de piyasaya süren ilk firma oldu.O zamanlarda başka firmalar da mikroişlemcilerin önemini anlayarak kendi işlemcilerini geliştirmek için harekete geçtiler.ABD'de 1975 yılındaki Wescon fuarında önemli bir olay yaşanır.The MOS Technology adlı firma 6501ve 6502  adlı işlemcileri  kullanıcılarının kolayca alabileceği 25 dolar gibi düşük bir rakamla piyasaya sürer.8080 ve 6800 gibi rakip işlemcilerinin 179 dolarlar gibi fiyatlardan satıldığı o zamanda,bu işin içinde bir oyun olduğu düşünülür.Motorola firması derhal MOS Technology adlı firmaya 6800'ü kopyaladıkları iddiasıyla dava açar.MOS Technology 6501 adlı işlemcinin üretimini durdurur,fakat 6502 adlı işlemcinin üretimine devam eder.6502, 56 komuta sahip,64 Kb belleği adresleyebilen 8 bitlik bir işlemcidir.Düşük fiyatı nedeniyle çok popüler olan 6502 ,KIM-1, Apple I, Apple II, Atari, Comodore, Acorn, Oric,Galeb, Orao, Ultra, ve daha birçok bilgisayarda kullanılır.6502'nin başka üreticileri(Rockwell, Sznertek,GTE, NCR, Ricoh, and Comodore gibi) de ortaya çıkar ve bu alanda MOS Technology firmasının liderliği son erer. Bu alanda diğer firmalar da pes etmezler.Frederico Faggin INTEL'den ayrılır ve Zilog Inc. adlı firmayı kurar.1976'da Zilog firması Z80 adlı işlemciyi duyurur.Bu işlemci üzerinde çalışırken Faggin önemli bir karar verir.8080 işlemcisi için birçok program zaten piyasada varken,birçok insanın programları yeniden yazmaktansa bu işlemciye sadık kalacaklarını düşünür.Dolayısıyla işlemcisini 8080 ile uyumlu olarak tasarlar.Böylelikle 8080 için yazılan bütün programlar,Z80 üzerinde de çalışabilecektir.Birçok yeni özelliğinin yanında Z80,64 Kb bellek,176 komut ve birçok register'a sahip çok hızlı bir işlemcidir.Z80 büyük bir başarı kazanır ve birçok kişi 8080'den Z80'e geçer.Z80 için zamanının en başarılı 8 bitlik işlemcisi denilebilir.Zilog'dan başka Mostek, NEC, SHARP, ve SGS gibi Z80 üreticileri de ortaya çıkar.Z80 işlemcisi Spectrum,Partner, TRS703, Z-3 VE Galaxy gibi birçok bilgisayarda kullanılır.
    1976'da INTEL 8085 adlı geliştirilmiş bir 8 bitlik işlemciyi piyasaya sürer.Ancak Z80 hala bu işlemciden daha iyidir ve INTEL savaşı kaybeder.6809, 2650, SC/MP gibi başka işlemciler de piyasaya sürüldüseler de artık kararlar verilmiştir.Üreticileri işlemci değiştirmeye zorlayacak herhangi bir yenilik olmaz.6502 ve Z80 işlemcileri zamanlarının en iyi 8 bitlik işlemcileri olarak anılırlar.Artık mikroişlemciler emekleme devrini yavaş yavaş geçmeye başlamış ve mikroişlemci savaşları başlamıştır
    1976 yılında artık piyasada 54 farklı mikroişlemci bulunmaktaydı.1979'da piyasada Motorola 6809 , Intel 8085, Zilog Z80 and MOS Technology 6502 işlemcilerinin rekabeti sürüyordu.
    Mikroişlemciler o zamanlarda geleneksel bilgisayarlarda kullanılmak üzere tasarlanmamışlardı.Ama MITS adında iflas tehlikesiyle karşı karşıya gelmiş bir firma,son olarak cesur bir kumar oynararak bir bilgisayar üretip pazarlamaya karar verir.Ed Roberts tarafından tasarlanan bu makine 8080 işlemci tabanlıydı ve opertör ile ön panelindeki anahtarlar ve lambalar sayesinde iletişim kuruyordu.(Klavyesi veya görsel bir ünitesi yoktu).Altair adındaki bu makina 500$ fiyatla satışa sunuldu ve 1 ay içinde MITS firmasının hesabında siparişlerden gelen 250.000$ bulunuyordu.
    Bu ilk kişisel bilgisayar (PC) o zamanın bilgisayar hackerları arasında hızla yaygınlaştı.O zamanlar 19 yaşında olan Harvard bilgisayar bilimleri öğrencisi Bill Gates, arkadaşı Paul Allen'ı ziyaret ettiği 1975 yılında Popular Electronics adlı derginin kapağında Altair'i görür ve bu PC için yazılım yazmaya karar verirler.Daha sonra Ed Robert'ı arayarak Altair üzerinde çalışabilecek olan BASIC programlama dilini yazmayı bitirdiklerini söylerler.Böylece uzun yıllar bilgisayar dünyasına damgasını vuracak olan Microsoft şirketi doğmuş olur.
    Bu gelişmelere paralel olarak ,San Francisco'daki 22 Altair sahibi bir klüp kurarlar.Bu klubün iki üyesi de Steve Jobs ve Steve Wozniak'dır.Klüpte bir gösteri yapmak amacıyla Apple (elma) adında bir PC yaparlar.1978 yılına gelindiğinde Apple II 700.000$'lık satış yaptı.1979 yılında 7 milyon dolar ve ardından da 48 milyon $.Apple II, MOS Technology firmasının ürettiği 6502 işlemcisini kullanmaktaydı.
    70li yılların sonlarına gelindiğinde tümleşik devre teknolojisinde gelişme yaşandı ve bir çipe onbinlerce transistörü sığdırabilme imkanı doğdu.Mikroişlemci tasarımcıları bu imkandan hemen yararlanmaya başladılar.Aritmetik işlem ünitesi(ALU) ve veriyolu/bellek kapasitesini artırdılar.INTEL,8085'in 16 bitlik versiyonu olan ve  29000 transistör barındıran 8086 işlemcisini 1978'de duyurdu.Bu işlemci 8 bitlik atasıyla donanım ve yazılım olarak uyumlu olarak tasarlanmıştır.Bu 8085'in müşteri tabanını kaybetmemek için verilmiş önemli bir karardı.
    1979 yılında Motorola firması 16 bitlik 68000 işlemcisini ve onun 8 bitlik veriyoluna sahip olan versiyonu olan 68008 işlemcisini piyasaya sürdü.

     68000 işlemcisi Apple firmasının ürettiği Macintosh serisi bilgisayarlarda kullanılmaya başlandı.Ancak Apple Mac serisi PC satışlarında sadece %5 lik bir paya sahipti.Motorola işlemcileri ,yumurta zamanlayıcılarından uçak kontrol sistemlerine kadar geniş bir alanı kapsayan gömülü sistemlerde çok daha fazla başarı elde etti.Aslında bu alan mikroişlemcilerin ilk olarak kullanılmayı düşünüldüğü alandı.Bu alandaki işlemci kullanımı bilgisayarlardakinden çok daha fazladır.

    Mikroişlemcilerin bu uygulama alanında  işlemci , bellek ve çeşitli giriş/çıkış birimleri ile birlikti uygulama devresine "gömülür".İşlemci, sistemi içindeki programı aracılığıyla kontrol eden bir kontrollör vazifesi görür.Dünyada her yıl 3.5 milyardan fazla mikroişlemci ve bağlantılı cihaz gömülü sistemlerde kullanılmak üzere satılmaktadır.Bu toplam mikroişlemci pazarının %95'ine tekabül etmektedir.
    1970li yılların sonlarında tümleşik devre teknolojisinde ortaya çıkan gelişmelerin bir katkısı da görece daha basit bir CPU çekirdeği ve dahili bellek ve giriş/çıkış birimlerini tek bir çipin içine konulmasına imkan vermesiydi.Böylelikle basit gömülü kontrol sistemleri tek bir çipte bulunabilecekti.Kontrolle ilgili işlerin büyük çoğunluğu düşük bir hesaplama hızına fakat hacimce küçüklüğe(dolayısıyla maliyet olarak da düşük olmaya) ihtiyaç duymaktadır.Buna basit bir örnek olarak piyasada kredi kartlarında,telefonlarda kullanılan smart kart denilen sistemleri verebiliriz.Bu kartların içinde işlemciler bulunmaktadır.Bu tür mikroişlemci tabanlı cihazlara mikrokontrollör(MCU) dendiğini söylemiştik.Artık birçok evde bu cihazlardan en az onlarca bulunmaktadır:bulaşık makinasında,mikrodalga fırında,telefonlarda,elektronik oyunlarda ... Ortalama bir aile arabasında 20 civarında mikrokontrollör bulunmaktadır.
    Bu yeni tasarım yaklaşımıyla birlikte 1970lerin sonunda ilk MCU'lar ortaya çıkmaya başladı.Örneğin 35.000 transistörlü Motorola 6801,bir otomobil üretici firmanın özel bir uygulama için gelen talebine karşılık üretilmiştir.Varolan 6800 işlemcisi çekirdek olarak kullanılmış,2048 byte ROM program belleği ,128 byte veri RAM'i,29 giriş/çıkış hattı ve 16 bitlik sayıcı eklenmiştir. MCU yaklaşımının pratikliği nedeniyle,lider mikroişlemci üreticileri,aynı çekirdeğe sahip fakat değişik modüllere ve giriş/çıkış birimlerine sahip MCU aileleri piyasaya sürdüler.Örneğin,  Motorola 68HC11 ailesi ( 6801'in gelişmiş versiyonu) bir miktar zenginleştirilmiş 6800 çekirdeğini kullanmaktadır.
    68HC12 ve 68HC16 aileleri 16-bit çekirdek kullanmaktadır ama 8-bit 68HC11 ile uyumlu olarak tasarlanmışlardır.Daha sonra ortaya çıkmıştır ki birçok gömülü uygulama 6800 çekirdeğinin gücüne gereksinim duymamaktadır. Bu nedenle 68HC05  ailesi daha düşük özellikli ve düşük fiyatlı olarak üretilmiştir.4-bitlik MCUler 1990 larak kadar çok satmıştır ve şu anda en popüler olan 8 bit-MCU'lar yakın gelecekte de bu rolüne devam edecek görünmektedir.

    PIC ORTAYA ÇIKIYOR!
    Bütün bu MPU(microprocessor unit) ve MCU(Microcontroller unit)ler von Neuman mimarisine sahiptiler.Daha sonra alternatif olarak ortaya atılan Harvard mimarisinin en büyük farklılığı,program ve veri bellek alanlarının ayrı olmasıydı.Bu mimarideki ilk MPU ,General Instruments firması tarafından 1970'lerin ortalarında üretilen Signetics 8X300 modeliydi.Bu 16 bitlik CP1600 MPU için programlanabilen giriş/çıkış portu olmak üzere Peripheral Interface Controller (Çevrebirim arayüz denetleyicisi - PIC) olarak tasarlandı.
    General Instruments firması mikroelektronik bölümünü sattı ve bu bölüm 1988 yılında Arizona Microchip Technology adıyla yeni bir firmaya dönüştü.Microchip'in ana ürünü ,bugün de hala öyle olan, PIC serisi mikrokontrollörlerdir.1989'da ilk piyasaya sürülen aile PIC16C5X serisiydi.Bu Harvard mikrontrollörler 33 komutluydu.Bütün komutlar 12-bit word olarak kodlanıyordu.Azaltılmış Komut Kümesi (Reduced Instruction Set Computer - RISC) temelli olan komut seti hızlı,etkili ve ucuz işlemci üretimini sağladı. PIC16C5XX 12-bit çekirdekli ailede 512 ve 2048 komutluk  tek sefer programlanabilen (One Time Programmable (OTP)) EEPROM Program belleği, 25-73 byte veri belleği,18- ve 28-pinli paketlerde  12 veya 20 giriş/çıkış pini ve  8-bit zamanlayıcı gibi özellikler bulunmaktaydı.PIC12CXXX ailesi bunların 8-pinlik eşdeğerleridir.
    1992 yılında 14-bitlik çekirdeğe sahip PIC16CXXX ailesi daha fazla program alanının ve interrupt(kesme) işlemleri yanında A/D çeviriciler,16 bit sayıcılar gibi çevre birimlerinin kullanımına olanak sağladı.Bu ailedeki RISC  komut seti de 12-bit çekirdektekilerle hemen hemen aynıydı ve  35 komuttan oluşuyordu.1997'de çarpma yapabilen bir ALU'e ve ileri arabirim yeteneklerine sahip 16-bit PIC17CXXX ailesi piyasaya sunuldu.Ardından 1999 yılında da genişletilmiş 16-bit çekirdekli PIC18CXXX ailesi sunuldu.Bu ailedeki işlemcilerde komut sayısı 77 idi ve bu yüksek-seviye dillerin derleyicilerin ihtiyaçlarını daha fazla karşılıyordu.
    Bu 3 aile arasında, 14-bit çekirdekli olan aile hem kullanım kolaylığı hem de maliyet olarak en uygunudur.Burada ve birçok kaynakta hakkında bilgiler bulabileceğiniz PIC16F84 ,orta seviye ailesinin bir üyesidir.Yazılım açısından baktığımızda büyün cihazlar aynı çekirdeğe sahiptirler.Ancak donanım açısından birçok ortak noktaları olmakla birlikte farklı giriş/çıkış birimlerinin karışımıdırlar.Örneğin  16C74'de 8 kanal analog giriş portu, PIC16C66'da senkronize seri port ve  PIC16F84'de de kalıcı veri belleği bulunmaktadır. Bu üç cihaz da benzer paralel giriş/çıkış,sayıcı ve kesme idare birimlerine sahiptir.
    Bundan sonraki yazılarda PIC16F84 modeli hakkında bilgiler bulacaksınız.