En İyi 40 Bilgisayar ArchiTeknik Mülakat Soruları ve Cevapları (2026)
Bryce Leo
Bilgisayar mimarisi mülakatına mı hazırlanıyorsunuz? Temel kavramları anlamak çok önemlidir ve bu nedenle Bilgisayar Archidoku Röportajı konular, işe alım uzmanlarının değerlendirmeler sırasında gerçekte neyi değerlendirdiğini anlamanıza yardımcı olur.
Bilgisayar mimarisi alanındaki roller, sektör trendlerinin teknik deneyim ve alan uzmanlığına sahip profesyoneller gerektirmesiyle kariyer fırsatları sunar. Bu alanda çalışmak, analiz becerileri ve sağlam bir beceri seti gerektirir. Yeni mezun, deneyimli ve orta düzey adayların en önemli soruları ve cevapları anlamalarına yardımcı olurken, teknik, temel ve ileri düzey bilgileri gerçek dünya sorumluluklarıyla uyumlu hale getirir. Daha fazla oku…
👉 Ücretsiz PDF İndirme: Bilgisayar ArchiTeknik Mülakat Soruları ve Cevapları
En İyi Bilgisayar ArchiTeknik Mülakat Soruları ve Cevapları
1) Bilgisayarı nasıl açıklarsınız? ArchiDoku ve temel özellikleri nelerdir?
Bilgisayar ArchiDoku, bir bilgisayar sisteminin kavramsal tasarımını, yapısını ve operasyonel davranışını ifade eder. Donanım bileşenlerinin birlikte nasıl çalıştığını, talimatların nasıl yürütüldüğünü, belleğe nasıl erişildiğini ve performansın nasıl optimize edildiğini tanımlar. Özellikleri arasında performans, ölçeklenebilirlik, uyumluluk ve enerji verimliliği bulunur. Mülakatlarda, mimarinin gecikme süresini, verimi ve talimat yaşam döngüsü davranışını nasıl etkilediğine sıklıkla vurgu yapılır.
Temel Özellikler:
- Talimat Seti Tasarımı – İşlem kodlarını, adresleme modlarını ve formatları tanımlar.
- mikromimari – Dahili veri yolları, veri hatları ve yürütme birimleri.
- Bellek Hiyerarşisi Tasarımı – Önbellekler, RAM, depolama etkileşimi.
- G/Ç Organizasyonu – Veriyolu tipleri, bant genişliği ve cihaz iletişimi.
- Performans Faktörleri – CPI, saat hızı, paralellik ve tehlikeler.
Örnek: RISC mimarileri, CPI performansını artırmak için basitleştirilmiş talimatlara öncelik verirken, CISC sistemleri, işlem hattı karmaşıklığı pahasına daha zengin talimatlar sağlar.
2) Bilgisayar mimarilerinin farklı türleri nelerdir ve bunlar nasıl farklılık gösterir?
Bilgisayar mimarileri, talimat stratejisi, işlem kapasitesi, bellek paylaşımı ve paralellik temelinde kategorilere ayrılır. Her türün, mobil cihazlar, sunucular veya gömülü sistemler gibi kullanım durumlarına bağlı olarak kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır.
Büyük tipler
| Archidoku türü | Temel özellikler | Tipik Kullanım Durumu |
|---|---|---|
| Von Neumann | Talimatlar ve veriler için paylaşılan bellek | Genel amaçlı bilgi işlem |
| Harvard | Ayrı talimat ve veri belleği | DSP'ler, mikrodenetleyiciler |
| RISC | Basit talimatlar, sabit format | ARM işlemciler |
| CISC | Karmaşık talimatlar, değişken formatlar | x86 mimarisi |
| SISD/MISD/MIMD/SIMD | Flynn'in taksonomi kategorileri | Paralel sistemler |
Örnek: ARM (RISC tabanlı) mobil cihazlarda güç tüketimini azaltırken, Intel x86 CISC güçlü masaüstlerini destekler.
3) Talimat Yaşam Döngüsü nedir ve hangi aşamaları içerir?
Talimat Yaşam Döngüsü, her makine talimatının CPU içinde geçtiği adım adım akışı ifade eder. Bu yaşam döngüsünü anlamak, mikro mimari davranış, işlem hattı ve performans darboğazlarının farkında olmayı gerektirir.
Yaşam döngüsü genellikle şunları içerir:
- getirmek – Talimatı bellekten geri çağırma.
- decode – Opcode ve operandları yorumlamak.
- Gerçekleştirmek – ALU veya mantık işlemlerini gerçekleştirmek.
- Bellek Erişimi – Gerektiğinde veri okuma veya yazma.
- Cevap yazmak – Kayıtların sonuçlarla güncellenmesi.
Örnek: Boru hattı sistemlerinde her aşama diğer talimatlarla örtüşür, bu da verimi artırır ancak veri ve kontrol tehlikeleri gibi tehlikeler ortaya çıkarır.
4) RISC ve CISC mimarileri arasında en belirgin farklar nelerdir?
RISC ve CISC arasındaki temel fark, komut karmaşıklığı, yürütme döngüleri ve mikro mimari seçimlerinde yatmaktadır. RISC, öngörülebilir performans elde etmek için daha az sayıda ve tekdüze komut kullanırken, CISC program uzunluğunu azaltmak için karmaşık çok döngülü komutlar kullanır.
Karşılaştırma Tablosu
| faktör | RISC | CISC |
|---|---|---|
| Talimat Karmaşıklığı | Basit ve tekdüze | Karmaşık ve değişken |
| Talimat Başına Döngüler | Çoğunlukla tek çevrimli | Çoklu çevrim |
| Avantajlar | Öngörülebilirlik, yüksek verim | Kompakt programlar, güçlü talimatlar |
| Dezavantajlar | Daha büyük kod boyutu | Daha yüksek güç, boru hattına aktarılması daha zor |
| Örnek E-posta | ARM | intel x86 |
Modern mimarilerde hibrit tasarımlar her iki yaklaşımın özelliklerini harmanlamaktadır.
5) Boru Hattı Tehlikesinin ne olduğunu açıklayın ve farklı türlerini listeleyin.
Boru hattı tehlikesi, bir boru hattındaki bir sonraki komutun belirlenen döngüde yürütülmesini engelleyen bir durumdur. Tehlikeler, durmalara neden olur, CPI verimliliğini düşürür ve senkronizasyon sorunları yaratır.
Üç temel tür şunlardır:
- Yapısal Tehlikeler – Donanım kaynak çakışmaları (örneğin, paylaşılan bellek).
- Veri Tehlikeleri – Talimatlar (RAW, WAR, WAW) arasındaki bağımlılıklar.
- Tehlikeleri Kontrol Edin – Dallanma, talimat akışını değiştirir.
Örnek: Bir talimatın, önceki bir talimatın henüz yazmadığı bir değere ihtiyaç duyması durumunda RAW (Yazdıktan Sonra Oku) tehlikesi ortaya çıkar. Yönlendirme, dallanma tahmini ve tehlike algılama birimleri gibi teknikler bu sorunları azaltır.
6) Önbellek seviyeleri nelerdir ve neden önemlidir?
Önbellek, sık erişilen verileri işlemciye yakın bir yerde depolayarak CPU performansını artırır ve erişim gecikmesini en aza indirir. Önbellek düzeyleri, hız, boyut ve maliyet arasında denge kurmak üzere tasarlanmış hiyerarşik katmanları temsil eder.
Önbellek Düzeyleri
- L1 Önbellek – En hızlı ve en küçük; talimat ve veri önbellekleri olarak ikiye ayrılır.
- L2 Önbellek – Daha büyük ama daha yavaş; paylaşımlı veya özel.
- L3 Önbellek – En büyük ve en yavaş; genellikle çekirdekler arasında paylaşılır.
Avantajları şunlardır: azaltılmış bellek darboğazları, daha düşük ortalama bellek erişim süresi (AMAT) ve iyileştirilmiş CPI.
Örnek: Modern CPU'lar performans gereksinimlerine bağlı olarak kapsayıcı veya dışlayıcı önbellek stratejileri kullanır.
7) CPU performansını en çok etkileyen faktörler nelerdir?
CPU performansı mimari tasarıma, komut verimliliğine, bellek hiyerarşisine ve paralelliğe bağlıdır. Şirketler, performansı IPC, CPI, SPEC kıyaslamaları ve işlem hacmi hesaplamaları gibi ölçütler kullanarak değerlendirir.
Anahtar faktörler şunları içerir:
- Saat hızı – Daha yüksek GHz, ham yürütme hızını artırır.
- CPI ve Talimat Sayısı – Toplam yürütme süresini etkiler.
- Boru Hattı Verimliliği – Duraklamaları en aza indirir.
- Önbellek Davranışı – Pahalı bellek erişimlerini azaltır.
- Şube Tahmin Kalitesi – Kontrol tehlikelerini azaltır.
- Çekirdek Sayısı ve Paralellik – Çoklu iş parçacıklı performansı etkiler.
Örnek: Daha düşük saat hızına sahip ancak oldukça verimli bir işlem hattına sahip bir CPU, daha hızlı ancak kötü optimize edilmiş bir mimariden daha iyi performans gösterebilir.
8) Sanal Bellek nasıl çalışır ve ne gibi avantajlar sağlar?
Sanal bellek, adres çevirisini kullanarak fiziksel belleği soyutlayarak geniş ve sürekli bir bellek alanı yanılsaması yaratır. Bu soyutlama, sayfa tabloları, TLB'ler ve MMU gibi donanım destekleri kullanılarak uygulanır.
Avantajları:
- RAM'den büyük programların çalıştırılmasına olanak sağlar.
- Yalıtımı ve sistem kararlılığını artırır.
- Etkin bellek paylaşımına olanak tanır.
- Programlama modelini basitleştirir.
Örnek: Sayfalama, sanal sayfaları fiziksel çerçevelere eşler. Veriler bellekte olmadığında, sayfa hatası gerekli verileri diskten RAM'e taşır.
9) Çoklu İşlem ile Çoklu İş Parçacığı arasındaki fark nedir?
Her ikisi de performansı artırmayı hedeflese de, paralel yürütmeyi sağlamak için farklı stratejiler kullanırlar. Çoklu işlem, birden fazla CPU veya çekirdeğe dayanırken, çoklu iş parçacığı bir işlemi hafif yürütme birimlerine ayırır.
Karşılaştırma Tablosu
| Görünüş | Çoklu İşlem | Çok iş parçacığı |
|---|---|---|
| Yürütme Birimleri | Birden fazla CPU/çekirdek | Bir işlem içindeki birden fazla iş parçacığı |
| Bellek | Ayrı bellek alanları | Paylaşılan hafıza |
| Avantajlar | Yüksek güvenilirlik, gerçek paralellik | Hafif, verimli bağlam değiştirme |
| Dezavantajlar | Daha yüksek donanım maliyeti | Yarış koşulları riski |
| Örnek E-posta | Çok çekirdekli Xeon işlemciler | Eşzamanlı istekleri işleyen web sunucuları |
Gerçek dünya uygulamalarında sistemler genellikle her ikisini de birleştirir.
10) Talimat Setinde kullanılan farklı adresleme modlarını açıklayabilir misiniz? Archidoku?
Adresleme modları, komut yürütme sırasında işlenenlerin nasıl alınacağını belirtir. Komut tasarımına çok yönlülük katar ve program yoğunluğunu, derleyici karmaşıklığını ve yürütme hızını etkiler.
Yaygın adresleme modları şunları içerir:
- Hemen - Operave değeri doğrudan talimata dahil edilmiştir.
- Kayıt - Operave bir CPU kayıt defterinde saklanır.
- direkt – Adres alanı bellek konumunu gösterir.
- dolaylı – Adres alanı, son adresi içeren bir kayıt defterine veya belleğe işaret eder.
- Endeksli – Temel adres artı endeks değeri.
- Temel Kayıt – Dinamik bellek erişimi için kullanışlıdır.
Örnek: Dizilerde, hedef elemanın indeks ofsetiyle belirlendiği indeksli adresleme yaygın olarak kullanılır.
11) Bir CPU'nun temel bileşenleri nelerdir ve bunlar nasıl etkileşime girer?
Merkezi İşlem Birimi (CPU), talimatları birlikte yürüten birkaç kritik bileşenden oluşur. Verimliliği, kontrol mantığı, aritmetik devreler ve bellek arayüzü arasındaki koordinasyona bağlıdır.
Anahtar bileşenler:
- Kontrol Ünitesi (CU) – Talimatları çözümleyerek yürütme akışını yönetir.
- Aritmetik Mantık Birimi (ALU) – Matematiksel ve mantıksal işlemleri gerçekleştirir.
- Kayıtlar – Yüksek hızlı geçici depolama sağlayın.
- Önbellek – Güncel verileri depolayarak gecikmeyi azaltır.
- Bus Arabirimi – CPU ile çevre birimleri arasında veri aktarımı yapar.
Örnek: Bir ADD talimatı sırasında, CU bunu çözer, ALU toplamayı gerçekleştirir ve sonuçlar kayıtlara geri yazılır; tüm bunlar, boru hattı derinliğine bağlı olarak birkaç saat döngüsü içinde gerçekleşir.
12) Sabit Kablolu ve Mikroprogramlanmış Kontrol Üniteleri arasındaki farkı açıklayınız.
Kontrol ünitesi, CPU'nun talimatları nasıl yürüteceğini düzenler ve şu şekilde tasarlanabilir: fiziksel bağlantılı or mikro programlanmış.
| Özellikler | Sabit Kablolu Kontrol | Mikroprogramlanmış Kontrol |
|---|---|---|
| Tasarım | Kombinasyonel mantık devrelerini kullanır | Kontrol belleğini ve mikro talimatları kullanır |
| hız | Doğrudan sinyal yolları sayesinde daha hızlı | Daha yavaş ama daha esnek |
| Değişiklik | Değiştirmek zor | Ürün yazılımı aracılığıyla kolayca değiştirilebilir |
| kullanım | RISC işlemciler | CISC işlemcileri |
Örnek: Intel x86 ailesi, karmaşık talimatları desteklemek için mikro programlanmış bir kontrol ünitesi kullanırken, ARM çekirdekleri genellikle hız ve güç verimliliği için sabit kablolu tasarımlar kullanır.
13) Talimat düzeyinde paralellik (ILP) performansı nasıl artırır?
Talimat Düzeyinde Paralellik, bir işlemci işlem hattında birden fazla talimatın aynı anda yürütülmesini sağlar. Bu kavram, verimi artırır ve boşta kalan CPU döngülerini azaltır.
Bireyselleştirilmiş Öğrenme Planını (BLP) mümkün kılan teknikler:
- Farklı tip boru – Uygulama aşamalarının örtüşmesi.
- Süperskaler Yürütme – Saat başına birden fazla talimat.
- Sıra Dışı Yürütme – Daha önceki bağımsız talimatları yürütür.
- Spekülatif Yürütme – Duraklamaları önlemek için gelecekteki dalları tahmin eder.
Örnek: Modern Intel ve AMD işlemciler, ILP'yi verimli bir şekilde kullanmak için dinamik planlama ve kayıt yeniden adlandırma kullanarak döngü başına 4-6 talimatı yürütür.
14) Bir bilgisayar sistemindeki farklı bellek türleri nelerdir?
Bilgisayar belleği, maliyet, kapasite ve erişim hızını dengeleyecek şekilde hiyerarşik olarak düzenlenmiştir.
Bellek Türleri
| Menşei | özellikleri | Örnekler |
|---|---|---|
| Birincil bellek | Değişken ve hızlı | RAM, Önbellek |
| Ikincil bellek | Uçucu olmayan ve daha yavaş | SSD'ler, HDD'ler |
| Üçüncül Depolama | Yedekleme için | Optik diskler |
| Kayıtlar | En hızlı, en küçük | CPU dahili |
| Sanal bellek | Mantıksal soyutlama | Sayfalama mekanizması |
Örnek: CPU tarafından sıklıkla kullanılan veriler önbellekte saklanırken, daha eski veriler uzun vadeli erişim için SSD'lerde kalır.
15) Boru hattı kavramı nedir, avantajları ve dezavantajları nelerdir?
Boru hattı, talimat yürütmeyi birden fazla aşamaya böler, böylece birden fazla talimat aynı anda işlenebilir.
Avantajlar
- Daha yüksek verim
- CPU kaynaklarının verimli kullanımı
- Geliştirilmiş talimat yürütme oranı
Dezavantajlar
- Boru hattı tehlikeleri (veri, kontrol, yapısal)
- Tehlike tespiti ve yönlendirmede karmaşıklık
- Dal ağırlıklı kodla azalan getiriler
Örnek: 5 aşamalı bir işlem hattı (Getirme, Kod Çözme, Çalıştırma, Bellek, Geri Yazma), işlem hattını doldurduktan sonra saat başına neredeyse bir talimata izin vererek CPI'ı önemli ölçüde iyileştirir.
16) Birincil ve İkincil Depolama arasındaki temel farklar nelerdir?
Birincil depolama, etkin verilere hızlı ve geçici erişim sağlarken, ikincil depolama uzun vadeli saklama imkanı sunar.
| Özellikler | Ana depolama | İkincil depolama |
|---|---|---|
| Uçuculuk | Uçucu | Uçucu olmayan |
| hız | Çok yüksek | ılımlı |
| Örnek E-posta | RAM, Önbellek | HDD, SSD |
| Amaç | Geçici veri işleme | Sürekli depolama |
| Bit başına maliyet | Yüksek | Düşük |
Örnek: Bir program çalıştırıldığında, kodu hızlı erişim için ikincil depolama alanından (SSD) birincil belleğe (RAM) yüklenir.
17) Kesinti nasıl çalışır ve farklı türleri nelerdir?
Kesinti, acil müdahale gerektiren bir olayı işlemek için CPU yürütmesini geçici olarak durduran bir sinyaldir. Kesintiye müdahale edildikten sonra normal yürütme devam eder.
Kesinti Türleri:
- Donanım Kesmeleri – G/Ç aygıtları tarafından tetiklenir.
- Yazılım Kesintileri – Programlar veya sistem çağrıları tarafından başlatılır.
- Maskelenebilir Kesintiler – Göz ardı edilebilir.
- Maskelenemeyen Kesintiler – Hemen bakıma alınması gerekir.
Örnek: Klavye girişi, ana göreve devam etmeden önce tuşu işlemek üzere bir kesme işleyicisini çağıran bir donanım kesmesi oluşturur.
18) Mikroprogramlamanın avantajları ve dezavantajları nelerdir?
Mikroprogramlama, depolanan mikro talimatlar aracılığıyla CPU içinde kontrol sinyali üretiminin esnek bir yöntemini sağlar.
Avantajlar
- Daha kolay değişiklik ve hata ayıklama
- Karmaşık talimat uygulamasını basitleştirir
- Modeller arasında uyumluluğu artırır
Dezavantajlar
- Sabit kablolu kontrole kıyasla daha yavaş yürütme
- Ek kontrol belleği gerektirir
- Mikro kod karmaşıklığını artırır
Örnek: IBM System/360 serisi, farklı komut setlerini taklit etmek için mikro programlamayı kullanarak model uyumluluğunu sağladı.
19) Veri yolları CPU, bellek ve G/Ç aygıtları arasındaki iletişimi nasıl kolaylaştırır?
Veri yolları, bilgisayar bileşenleri arasında veri, adres ve kontrol sinyallerini aktaran paylaşılan iletişim yollarıdır.
Otobüslerin Ana Türleri
| Otobüs Tipi | İşlev |
|---|---|
| Veri Yolu | Bileşenler arasında veri taşır |
| Adres Otobüsü | Bellek veya G/Ç konumlarını belirtir |
| Kontrol Otobüsü | Senkronizasyonu ve sinyalleri yönetir |
Örnek: 64 bit veri yolu, döngü başına 64 bit veri iletebilir ve bu da genel sistem bant genişliğini doğrudan etkiler.
20) Bir bilgisayar sisteminde G/Ç işlemcilerinin rolü nedir?
G/Ç işlemcileri (G/Ç işlemcileri), veri yoğun görevleri devrederek sistem verimini artırarak çevresel işlemleri CPU'dan bağımsız olarak gerçekleştirir.
Anahtar Roller:
- Diskler, yazıcılar ve ağlarla iletişimi yönetin.
- G/Ç görevlerinde CPU katılımını azaltın.
- DMA (Doğrudan Bellek Erişimi) kullanarak asenkron transferleri destekleyin.
Örnek: Ana bilgisayar sistemlerinde, özel IOP'ler büyük G/Ç kuyruklarını yönetirken CPU hesaplama görevlerine odaklanır ve bu da verimli paralellik sağlar.
21) Temel performans denklemini kullanarak CPU performansını nasıl hesaplarsınız?
CPU performansı genellikle şu formül kullanılarak ölçülür:
CPU Süresi=Talimat Sayısı×CPI×Saat Döngüsü Süresi\text{CPU Süresi} = \text{Talimat Sayısı} \times \text{CPI} \times \text{Saat Döngüsü Süresi}CPU Süresi=Talimat Sayısı×CPI×Saat Döngüsü Süresi
Veya eşdeğer olarak,
CPU Süresi=Talimat Sayısı×CPIClock Oranı\text{CPU Süresi} = \frac{\text{Talimat Sayısı} \times \text{CPI}}{\text{Saat Hızı}}CPU Süresi=Saat HızıTalimat Sayısı×CPI
Nerede:
- Talimat Sayısı (IC) toplam yürütülen talimatları temsil eder.
- CPI (Talimat Başına Döngü) talimat başına alınan ortalama çevrimdir.
- Saat Döngüsü Süresi saat hızının tersidir.
Örnek: 2 CPI ve 2 GHz saat hızıyla 1 milyar talimatı çalıştıran bir CPU'nun CPU süresi (1×10⁹ × 2) / (2×10⁹) = 1 saniyedir.
Boru hattı ve önbelleğe alma gibi iyileştirmeler, daha iyi verim için CPI'yi en aza indirmeyi amaçlamaktadır.
22) Önbellek Tutarlılığı nedir ve çok işlemcili sistemlerde neden kritik öneme sahiptir?
Önbellek tutarlılığı, aynı bellek konumunun kopyalarını depolayan birden fazla önbellek arasında tutarlılık sağlar. Çok çekirdekli sistemlerde, bir çekirdek bir değişkeni güncellediğinde, mantıksal doğruluğu korumak için diğer tüm çekirdekler güncellenen değeri görmelidir.
Ortak Önbellek Tutarlılığı Protokolleri
| Protokol | Mekanizma | Örnek E-posta |
|---|---|---|
| ORTA | Değiştirilmiş, Özel, Paylaşılan, Geçersiz durumlar | Intel x86 sistemleri |
| MOESI | Daha iyi paylaşım için "Sahip Olunan" durumu eklendi | AMD işlemciler |
| MSI | Özel mülkiyete sahip olmayan basitleştirilmiş sürüm | Temel SMP'ler |
Örnek: Tutarlılık olmadan, iki çekirdek güncel olmayan verilere dayanarak hesaplama yapabilir ve bu da özellikle paylaşımlı bellek çoklu işlemede yanlış program davranışına yol açabilir.
23) Boru hattı tehlikelerinin çeşitleri ve çözümleri nelerdir?
Boru hattı tehlikeleri, talimatların ardışık döngüler halinde yürütülmesini engeller. Bunlar, çatışmanın niteliğine göre kategorilere ayrılır.
| Menşei | Tanım | Ortak Çözümler |
|---|---|---|
| Veri Tehlikesi | Talimatlar arasındaki bağımlılık | Yönlendirme, duraklama ekleme |
| Kontrol Tehlikesi | Dallanma veya atlama sırayı bozar | Dallanma tahmini, gecikmeli dallanma |
| Yapısal Tehlike | Donanım kaynağı çekişmesi | Boru hattı çoğaltılması veya kaynak planlaması |
Örnek: Yük-kullanım verisi tehlikesinde, verilerin sonraki boru hattı aşamalarından iletilmesi bir veya daha fazla durmayı ortadan kaldırarak verimliliği artırabilir.
24) Süperskaları açıklayın Archidoku ve faydaları.
Süperskaler mimari, bir işlemcinin saat döngüsü başına birden fazla talimat verip yürütmesine olanak tanır. Çoklu yürütme birimlerine, talimat alma ve kod çözme kanallarına ve dinamik zamanlamaya dayanır.
Faydaları:
- Arttırılmış eğitim verimi.
- Öğretim Düzeyi Paralelliğinin (ÖDP) daha iyi kullanılması.
- Boşta kalan CPU kaynakları azaltıldı.
Örnek: Intel Core işlemciler, paralel ALU'lar ve FPU'lar kullanarak saat başına 4'e kadar mikro işlem gerçekleştirebilir.
Ancak, süperskaler yürütme, duraklamaları önlemek için karmaşık dal tahmini ve kayıt yeniden adlandırma gerektirir.
25) SIMD, MIMD ve MISD mimarileri arasındaki farklar nelerdir?
Bunlar, aşağıdakilere göre sınıflandırılan farklı paralellik türlerini temsil eder: Flynn'in Taksonomisi.
| Archidoku | Tanım | Örnek E-posta |
|---|---|---|
| ÖÖSD | Tek talimat, tek veri | Geleneksel CPU |
| simd | Tek talimat, çoklu veri | GPU'lar, vektör işlemciler |
| MIDM | Çoklu talimatlar, çoklu veriler | Çok çekirdekli CPU'lar |
| ISD | Çoklu talimatlar, tek veri | Hataya dayanıklı sistemler |
Örnek: GPU'lar eş zamanlı piksel işleme için SIMD'den yararlanırken, çok çekirdekli sistemler (MIMD) bağımsız iş parçacıklarını eş zamanlı olarak yürütür.
26) Dallanma tahmini modern CPU'larda performansı nasıl artırır?
Dallanma tahmini, koşullu dalların çözümlenmesinden önce sonuçlarını tahmin ederek kontrol tehlikelerini azaltır.
Tahminciler, doğruluğu artırmak ve boru hattı duraklamalarını en aza indirmek için geçmiş verileri kullanabilirler.
Dallanma Tahmin Edicilerinin Türleri:
- Statik Tahmin – Talimat türüne göre (örneğin, geriye doğru dalların alındığı varsayılır).
- Dinamik Tahmin – Doygunluk sayaçlarını kullanarak yürütme geçmişinden öğrenir.
- Hibrit Tahmin – Birden fazla stratejiyi birleştirir.
Örnek: Derin bir boru hattında %95 doğruluk oranına sahip bir dallanma tahmincisi, dallanma yanlış tahminleri nedeniyle kaybedilecek yüzlerce döngüyü kurtarabilir.
27) Çok çekirdekli işlemcilerin başlıca avantajları ve dezavantajları nelerdir?
| Görünüş | Avantajlar | Dezavantajlar |
|---|---|---|
| Performans | Paralel işleme, verimi artırır | Zayıf ölçekleme ile azalan getiriler |
| Güç verimliliği | Görev başına daha düşük güç | Karmaşık termal yönetim |
| Ücret | Silikon başına daha fazla hesaplama | Üretimi pahalı |
| Yazılım | Paralel uygulamaları etkinleştirir | Karmaşık iş parçacığı modelleri gerektirir |
Örnek: Yazılım destekliyorsa 8 çekirdekli bir CPU aynı anda 8 görevi gerçekleştirebilir, ancak iş parçacığı senkronizasyon yükü gerçek dünya kazanımlarını azaltabilir.
28) Doğrudan Bellek Erişimi (DMA) sistem verimliliğini nasıl artırır?
DMA, çevre birimlerinin CPU müdahalesi olmadan doğrudan ana belleğe veri aktarmasına olanak tanır. Bu mekanizma, veri aktarımı sırasında CPU'nun diğer işlemleri gerçekleştirmesini sağlar.
Faydaları:
- Daha hızlı G/Ç veri hareketi.
- CPU yükü azaltıldı.
- Eş zamanlı CPU ve G/Ç yürütmeyi destekler.
Örnek: Bir dosya diskten okunduğunda, DMA denetleyicisi verileri RAM'e taşırken CPU diğer talimatları işlemeye devam eder ve bu sayede verim artar.
29) Öğretim formatı tasarımını etkileyen faktörler nelerdir?
Talimat formatı tasarımı, işlem kodunun, işlenenlerin ve adresleme modlarının bir makine talimatı içinde nasıl temsil edileceğini belirler.
Anahtar Faktörler:
- Komut Seti Karmaşıklığı – RISC ve CISC.
- Hafıza Organizasyonu – Kelime veya bayt adreslenebilir.
- işlemci Hızı – Daha kısa formatlar kod çözme hızını artırır.
- Esneklik ve Kompaktlık – Birden fazla adresleme modunun dengelenmesi.
Örnek: RISC mimarileri hızlı kod çözme için sabit uzunlukta 32 bitlik talimatları tercih ederken, CISC kod yoğunluğunu artırmak için değişken uzunluklar kullanır.
30) Bilgisayar mimarisi tasarımında gelecekteki trendler nelerdir?
Ortaya çıkan mimariler şu konulara odaklanıyor: enerji verimliliği, uzmanlaşma ve paralel ölçeklenebilirlik Yapay zeka ve veri yoğun iş yüklerini karşılamak için.
Temel Eğilimler:
- heterojen bilgi işlem – CPU, GPU, TPU entegrasyonu.
- Chiplet Tabanlı Tasarım – Ölçeklenebilirlik için modüler kalıp mimarisi.
- Kuantum ve Nöromorfik İşleme – Geleneksel olmayan paradigmalar.
- RISC-V'nin Kabulü – Yenilik için açık kaynaklı mimari.
- Bellekte ve Veriye Yakın Hesaplama – Veri taşıma maliyetinin azaltılması.
Örnek: Apple'ın M serisi çipleri, tek bir kalıpta CPU, GPU ve sinir motorlarını bir araya getirerek sıkı mimari entegrasyon sayesinde watt başına performansı optimize ediyor.
31) Spekülatif Yürütme nasıl çalışır ve güvenlik açısından etkileri nelerdir (Spectre, Meltdown)?
Spekülatif yürütme, bir işlemcinin koşullu dalların sonucunu tahmin ettiği ve boru hattı duraklamalarını önlemek için sonraki talimatları önceden yürüttüğü bir tekniktir. Tahmin doğruysa performans artar; doğru değilse, spekülatif sonuçlar atılır ve doğru yol yürütülür.
Bununla birlikte, Spectre ve Meltdown güvenlik açıkları Spekülatif yürütmenin yan etkilerinden yararlanır. Bu saldırılar, korunan bellek içeriklerini çıkarmak için önbellek davranışındaki zamanlama farklılıklarını kullanır.
- spektrum yetkisiz belleğe erişmek için dal tahmincilerini manipüle eder.
- Meltdown Spekülatif ayrıcalık yükseltme yoluyla bellek izolasyonunu atlatır.
Azaltmalar: Donanım düzeyinde yamalar, dallanma tahmincisi temizleme ve spekülatif bariyer talimatları gibi özellikler kullanın LFENCE.
32) Zamansal ve Mekansal Yerellik arasındaki farkı örneklerle açıklayınız.
Referans yerelliği, programların istismarı önbelleğe alan öngörülebilir kalıplarda verilere nasıl eriştiğini tanımlar.
| Menşei | Tanım | Örnek E-posta |
|---|---|---|
| Geçici Yerellik | Son erişilen verilerin yeniden kullanılması | Döngü sayacı tekrar tekrar kullanıldı |
| Mekansal Yerellik | Bitişik bellek konumlarına erişim | Sıralı dizi geçişi |
Örnek: Bir dizide yineleme yapan bir döngüde, okuma A[i] gösterileri mekansal yerellik (bellek adresleri bitişik olduğundan), değişkene tekrar tekrar erişirken sum gösterileri zamansal yerellik.
Modern önbellek tasarımları, önbellek ıskalamalarını en aza indirmek için bitişik blokları önceden getirerek her iki özelliğe de büyük ölçüde güvenir.
33) Sıra Dışı Yürütmenin Süperskalar İşlemeden nasıl farklı olduğunu açıklayın.
Süre süperskalar işlemciler döngü başına birden fazla talimat verir, Sıra Dışı (OoO) Yürütme, veri bağımlılıkları nedeniyle oluşan boru hattı duraklamalarını önlemek için talimatları dinamik olarak yeniden sıralayarak daha da ileri gider.
| Özellikler | süperskalar | Sıra Dışı Yürütme |
|---|---|---|
| Gol | paralel yürütme | Gecikme gizleme |
| Çizelgeleme | Statik (sıralı sorun) | Dinamik (donanım tabanlı) |
| Bağımlılık Yönetimi | Sınırlı | Yeniden sipariş tamponlarını ve rezervasyon istasyonlarını kullanır |
Örnek: Bir aritmetik talimat veri bekliyorsa, OoO zamanlayıcısı durma yerine bağımsız talimatların yürütülmesine izin verir ve bu da CPU kullanımını önemli ölçüde iyileştirir.
34) Kayıt Yeniden Adlandırma nedir ve yanlış bağımlılıkları nasıl ortadan kaldırır?
Kayıt yeniden adlandırma kaldırır yanlış veri bağımlılıkları (WAW ve WAR) birden fazla talimatın aynı mimari kayıtları kullanması durumunda ortaya çıkar.
İşlemci bu mantıksal kayıtları şu şekilde eşler: fiziksel kayıtlar kullanılarak kayıt takma adı tablosu (RAT), bağımsız eğitim akışlarının eş zamanlı olarak devam etmesini sağlar.
Örnek: İki komut R1'e ardışık olarak yazıyorsa, yeniden adlandırma, üzerine yazmayı veya beklemeyi önlemek için farklı fiziksel kayıtlara (P5, P6) atar.
Bu, paralellik Süperskaler ve sıra dışı mimarilerde doğru program semantiğini koruyarak.
35) Statik ve Dinamik Talimat Planlamasını Karşılaştırın.
Talimat planlaması, durmaları azaltmak ve boru hattı verimliliğini artırmak için yürütme sırasını belirler.
| Menşei | Tarafından işlendi | Teknik | Esneklik |
|---|---|---|---|
| Statik Planlama | derleyici | Döngü açma, talimat yeniden sıralama | Çalışma zamanında sınırlı |
| Dinamik Zamanlama | donanım | Tomasulo Algoritması, Puan Tablosu | Çalışma zamanı koşullarına uyum sağlar |
Örnek: Statik planlama, yürütme öncesinde talimat sırasını önceden planlayabilirken, Tomasulo Algoritması, mevcut kaynaklara ve veri hazırlığına göre talimatları dinamik olarak yeniden sıralar; bu da öngörülemeyen iş yüklerinde BLP'yi iyileştirir.
36) Tekdüze Olmayan Bellek Erişimi (NUMA) sistemleri ölçeklenebilirliği nasıl iyileştirir?
NUMA mimarileri belleği, her biri belirli CPU'lara fiziksel olarak daha yakın olan bölgelere ayırır ve bu sayede yerel bellek işlemleri için erişim hızı iyileştirilir.
Tüm işlemciler tüm belleğe erişebilirken, yerel erişimler daha hızlıdır uzak olanlar.
Avantajları:
- Çoklu soketli sistemler için daha iyi ölçeklenebilirlik.
- Tekdüze Bellek Erişimi (UMA) ile karşılaştırıldığında azaltılmış çekişme.
- Paralel veri yerellik optimizasyonunu etkinleştirir.
Örnek: 4 soketli bir sunucuda, her CPU'nun kendi yerel bellek bankası bulunur. NUMA için optimize edilmiş uygulamalar, iş parçacıklarını ve bellek tahsislerini aynı CPU düğümünde yerel tutarak gecikmeyi önemli ölçüde azaltır.
37) Hyper-Threading Teknolojisinin performansı nasıl artırdığını açıklayın.
Hyper-Threading (HT), Intel'in uygulaması Eşzamanlı Çoklu İş Parçacığı (SMT), mimari durumları (kayıtları) kopyalayarak ancak yürütme birimlerini paylaşarak tek bir fiziksel çekirdeğin birden fazla iş parçacığını aynı anda yürütmesine olanak tanır.
Faydaları:
- CPU kullanımı iyileştirildi.
- İplik geçişleri nedeniyle boru hattı durmaları azaltıldı.
- Çok iş parçacıklı uygulamalar için daha iyi verim.
Örnek: HT destekli 4 çekirdekli bir CPU, işletim sistemine 8 mantıksal işlemci olarak görünür ve bu sayede birden fazla iş parçacığının aynı anda yürütülmesine olanak tanır; özellikle web sunucuları ve veritabanı işlemleri gibi iş yüklerinde oldukça faydalıdır.
Ancak HT performansı ikiye katlamaz; tipik olarak %20–30 kazanç, iş yükü paralelliğine bağlı olarak.
38) Paralel Bellek Sistemlerinin çeşitleri ve faydaları nelerdir?
Paralel bellek sistemleri, birden fazla bellek modülü arasında eş zamanlı veri transferine olanak sağlayarak bant genişliğini ve erişim hızını artırır.
| Menşei | Tanım | Örnek E-posta |
|---|---|---|
| İç içe geçmiş bellek | Paralel erişim için bellek bankalara bölündü | Çok kanallı DDR sistemleri |
| Paylaşılan Bellek | Birden fazla işlemci tek bir bellek alanını paylaşır | SMP sistemleri |
| Dağıtılmış Bellek | Her işlemcinin yerel belleği vardır | Clusters, NUMA |
| Hibrit Bellek | Paylaşılan + dağıtılanı birleştirir | Büyük ölçekli HPC sistemleri |
Faydaları:
- Artan verim
- Paralel işlemede darboğazlar azaltıldı
- Daha iyi ölçeklenebilirlik
Örnek: Çok kanallı DDR5 sistemlerinde, iç içe geçirme, bellek adreslerini kanallar arasında dağıtarak daha yüksek etkili bant genişliği sağlar.
39) Güç farkında mimariler termal kısıtlamayı ve saat kapısını nasıl yönetir?
Modern CPU'lar şunları kullanır: dinamik güç yönetimi performans ve enerji verimliliğini dengelemek için.
Teknikler:
- Saat Kapısı: Anahtarlama gücünü azaltmak için etkin olmayan devrelerde saati devre dışı bırakır.
- Dinamik Gerilim ve Frekans Ölçekleme (DVFS): İş yüküne göre voltajı ve saat hızını ayarlar.
- Termal Kısıtlama: Sıcaklık limitlerine ulaşıldığında otomatik olarak frekansı azaltır.
Örnek: Intel'in Turbo Boost'u, termal ve güç kısıtlamaları altında aktif çekirdeklerin saat frekansını dinamik olarak artırırken, AMD'nin Precision Boost'u çekirdek başına uyarlanabilir ölçekleme uygular.
Bu teknikler taşınabilir cihazlarda pil ömrünü uzatıyor ve aşırı ısınmayı önlüyor.
40) Boru Hattı Tasarımında Verim ve Gecikme arasındaki dengeleri tartışın.
Verim, birim zaman başına kaç talimatın tamamlandığını ölçerken, gecikme bir talimatın tamamlanması için gereken süreyi temsil eder. Genellikle artan işlem hattı aşamaları verimi artırır fakat gecikmeyi artırır talimat başına.
| Pazarlıksız | Tanım |
|---|---|
| Daha Fazla Aşama | Daha yüksek verim, ancak daha fazla tehlike yönetimi |
| Daha Az Aşama | Daha düşük gecikme, daha az paralellik |
| Şube Yoğun İş Yükleri | Daha yüksek yanlış tahmin cezalarına maruz kalabilir |
Örnek: Derinlemesine boru hattına sahip 20 aşamalı bir CPU yüksek verim sağlar, ancak ağır şube cezalarına yol açar. Buna karşılık, basit bir 5 aşamalı RISC boru hattı daha düşük gecikme süresine ve daha kolay tehlike yönetimine sahiptir.
Dolayısıyla, boru hattı derinliği verimlilik, karmaşıklık ve iş yükü türü arasında bir tasarım dengesidir.
🔍 En İyi Bilgisayar ArchiGerçek Dünya Senaryoları ve Stratejik Yanıtlar İçeren Teknik Mülakat Soruları
Aşağıda 10 gerçekçi mülakat sorusu için Bilgisayar Archidoku Her biri mülakatı yapan kişinin beklentilerini açıklayan ve güçlü bir örnek cevap içeren roller. Yanıtlar gereksinimlerinize göre: kasılma yok, dengeli soru tiplerive belirtilen ifadelerin her birinde yalnızca bir kez kullanılması.
1) RISC ve CISC mimarileri arasındaki farkı açıklayabilir misiniz?
Adaydan beklenenler: Talimat seti tasarım felsefesinin anlaşılması ve boru hattı verimliliği, performansı ve donanım karmaşıklığı üzerindeki etkileri.
Örnek cevap: RISC mimarileri, daha hızlı yürütme ve daha kolay işlem hattı sağlayan daha küçük ve daha optimize edilmiş bir komut seti kullanır. CISC mimarileri, çok adımlı işlemleri yürütebilen daha karmaşık komutlar içerir; bu da kod boyutunu küçültebilir ancak donanım karmaşıklığını artırabilir. İkisi arasındaki seçim, güç verimliliği, performans veya silikon alanı gibi tasarım önceliklerine bağlıdır.
2) Önbellek seviyeleri (L1, L2, L3) CPU performansını nasıl artırır?
Adaydan beklenenler: Bellek hiyerarşisi ve gecikme azaltma stratejilerinin net anlaşılması.
Örnek cevap: Önbellek seviyeleri, CPU ile ana bellek arasındaki performans farkını azaltır. L1 önbelleği en küçük ve en hızlı olanıdır ve CPU çekirdeklerine en yakın konumdadır. L2 daha büyük ancak biraz daha yavaş bir arabellek sağlarken, L3 tüm çekirdekler için paylaşımlı kapasite sunar. Bu hiyerarşi, sık erişilen verilerin işlemciye mümkün olduğunca yakın kalmasını sağlayarak gecikmeyi azaltır ve verimi artırır.
3) Donanım darboğazlarını analiz ederek sistem performansını optimize ettiğiniz bir durumu açıklayın.
Adaydan beklenenler: Mimari bilgiyi kullanarak donanım kısıtlamalarını teşhis etme ve çözme yeteneği.
Örnek cevap (gerekli ifade 1'i kullanır): "Önceki görevimde, aşırı bellek tıkanıklığı yaşayan gömülü bir sistemin performans kayıtlarını analiz ettim. Birincil darboğazın zayıf önbellek kullanımı olduğunu tespit ettim. Bellek erişim kalıplarını yeniden yapılandırarak ve mekansal yerelliği iyileştirerek, yürütme süresi önemli ölçüde azaldı."
4) Boru hattı nedir ve modern CPU tasarımında neden önemlidir?
Adaydan beklenenler: Talimat düzeyinde paralellik anlayışı.
Örnek cevap: "Boru hattı, komut yürütmeyi birkaç aşamaya bölerek birden fazla komutun aynı anda işlenmesine olanak tanır. Bu, saat hızını artırmadan verimi artırır. Modern CPU'larda yüksek performans elde etmek için temel öneme sahiptir."
5) Teknik olmayan bir paydaşa karmaşık bir mimari konsepti açıklamak zorunda kaldığınız bir zamanı anlatır mısınız?
Adaydan beklenenler: İletişim becerileri ve teknik kavramları basitleştirme yeteneği.
Örnek cevap (gerekli ifade 2'i kullanır): "Önceki bir görevimde, bir proje yöneticisine, hatalı rota tahminlerine sahip bir trafik sistemi benzetmesi kullanarak, şube tahmin hatalarının etkisini açıkladım. Bu, yöneticinin neden ek optimizasyon çalışmasının gerekli olduğunu anlamasına ve iyileştirmelerin önceliklendirilmesine yardımcı oldu."
6) CPU'nun sık sık boru hattı tehlikeleriyle karşılaştığı bir durumu nasıl ele alırsınız?
Adaydan beklenenler: Tehlike tespiti, yönlendirme, durma döngüleri ve tasarım uzlaşmaları bilgisi.
Örnek cevap: "Öncelikle tehlikelerin veri, kontrol veya yapısal çatışmalardan kaynaklanıp kaynaklanmadığını belirlerdim. Veri tehlikeleri için, bağımlılık zincirlerini azaltmak amacıyla yönlendirme yollarını değerlendirir veya talimatları yeniden düzenlerdim. Kontrol tehlikeleri için, dallanma tahmin doğruluğunu artırmak yardımcı olabilir. Yapısal tehlikeler, mimari düzenlemeler veya kaynak çoğaltımı gerektirebilir."
7) Çeviri Gözetmeninin rolü nedir? Buffer (TLB) nedir ve neden önemlidir?
Adaydan beklenenler: Sanal bellek sistemlerinin anlaşılması.
Örnek cevap: TLB, sanal adreslerin fiziksel adreslere son çevirilerini depolar. Sistemin her bellek erişimi için tam sayfa tablosu araması yapması gerekmesi durumunda oluşacak performans düşüşünü önlediği için önemlidir.
8) Bir sistemi tasarlarken veya değerlendirirken yapmak zorunda kaldığınız zorlu bir mimari uzlaşmayı anlatın.
Adaydan beklenenler: Performans, güç, boyut, maliyet gibi rekabet eden kısıtlamalar arasında akıl yürütme yeteneği.
Örnek cevap (gerekli ifade 3'i kullanır): "Önceki işimde, düşük güç tüketimli bir cihaz için önbellek boyutunu artırmayı mı yoksa çekirdek sayısını artırmayı mı değerlendiren bir ekibin parçasıydım. Önbellek boyutunu artırmak, bellek yoğun iş yükleri için performansı iyileştirdi, ancak güç bütçemizi aştı. Analizden sonra, güç tüketimini artırmadan performans artışı sağlayan önbellek değiştirme politikasını optimize etmeyi seçtik."
9) Çok çekirdekli işlemciler verimi nasıl artırır ve hangi zorlukları beraberinde getirir?
Adaydan beklenenler: Paralellik ve sistem koordinasyonu konularında bilgi sahibi olmak.
Örnek cevap: "Çok çekirdekli işlemciler, birden fazla iş parçacığını veya işlemi aynı anda çalıştırarak verimi artırır. Ancak, önbellek tutarlılığı, bellek bant genişliği sınırlamaları ve senkronizasyon yükü gibi zorluklar ortaya çıkarırlar. Etkili tasarım, ölçeklenebilirliği sağlamak için bu faktörlerin dengelenmesini gerektirir."
10) Donanım-yazılım entegrasyonunu geliştirdiğiniz bir projeyi anlatın.
Adaydan beklenenler: Mimari, donanım yazılımı ve işletim sistemlerinin sınırlarını aşarak çalışma yeteneği.
Örnek cevap (gerekli ifade 4'i kullanır): "Son görevimde, özel bir kartta kesinti yönetimini optimize etmek için ürün yazılımı geliştiricileriyle iş birliği yaptım. Kesinti önceliklerini yeniden düzenleyerek ve tampon yönetimini ayarlayarak, sistem yoğun yük sırasında önemli ölçüde daha düşük gecikme süresi elde etti."
