Sayfa 28

Hepimizin bildiği gibi, bilgisayarın kalbi -ve tabii beyni- chipleridir. Chipler bu özel ve önemli konumları nedeni ile, pek çok kötü şakaya konu olmuşlardır.

Bir chip dışarıdan sevimli görünse de, pek heyecan verici değildir. Bu koyu renkli, dikdörtgen kutunun her iki yanında yaklaşık 40 metal bacak sıralanır. En basit tanımı ile bu bacaklar, chipin içindeki silikon tabakanın dışarısı ile olan bağlantılarıdır. Bu silikon tabaka, yaklaşık 5 mm² alanında ve 1 mm kalınlığındadır. Bu küçük boyutlarına rağmen bu tabakaya, 50.000'den fazla eleman sığdırılabilmektedir.

Öyle bir bilgisayar hayal edin ki, bu bilgisayarı oluşturan elemanları -örneğin transistörleri- ucuz bir radyonun içinde bile bulma olanağınız olsun. Gerçekten de bu fikir, bilgisayarın tarih-öncesinde -yaklaşık 25 yıl öncesi- bilgisayarların nasıl imal edildiklerinin ve neden o hantal donanımları ile bir odayı rahatça doldurduklarının en açık yanıtıdır. Bu arada şunu belirtmekte fayda var. O büyük donanımların çoğunu teller ve kaplamalar oluşturuyordu. Transistörlerin bu elektronik ve mekanik yığına olan katkısı çok küçüktü. Zaten transistörlerin hiçbir zaman büyük olmaları gerekmemiştir. Çünkü bunlar sadece bilgisayarların kullandığı sistemin 1 ve 0 durumlarını, elektrik dilinde temsil eden açık ve kapalı sinyallerini oluşturmak için, birer anahtar olarak kullanılmışlardır. Sıra, chipinizin tarifine geldi. Önce chip için gerekli olan tüm elemanları, silikon dilim üzerinde önemsiz pürüzler sayılabilecek kadar küçük boyutlara indirin. Sonra bu elemanları bir dilim silikon üzerine sürüp fırına atın ve erimeye bırakın. Fırından çıkardığınız anda, artık elinizde tüm elemanları yerlerine yerleşmiş olan bir dilim silikon olacak: Daha doğrusu bir chip. Doğal olarak günümüzün modern chiplerini üreten teknikler, bu basit tariften oldukça farklıdırlar. Fakat tüm farklılıklara rağmen, bu gelişkin chipler de tamamen, birçok mikroskobik parça içeren bir silikon tabakası fikri üzerine tasarımlanırlar. Bu nedenle chipler ve radyolarda kullanılan transistörler, aslında farklı tatlara sahip silikon sandviçlerdir. Bir chipin yapımına, temel olarak alınan bir silikon dilimle başlanır. Daha sonra bu dilime, birbiri arkasına yeni silikon tabakalar eklenir. Bu tabakalara farklı tatlar vermek için, içlerine çok az miktarlarda diğer bazı elementlerden de katılır. En sonunda tüm bu farklı tabakalar, özel teknikler kullanılarak hep birlikte eritilirler. Artık sandviçiniz, pardon, chipiniz hazırdır.

Özel transistörler, bu chip sandviçten bazı veya tüm dilimlerin çıkarılması ile elde edilirler. Bir transistör, temel dilimin üzerinde yükselen bir silikon adaya benzer. Mikroskobik bağlantı köprüleri bu adaların aralarında kurulurlar. Bu köprüler, elektronik devrelerdeki transistörleri birbirlerine bağlamak için kullanılırlar. Bu adaları birleştirirken kullanılan yol, elde edilecek olan chipin tipini belirler. Bu basit teknoloji, tüm chipler için geçerlidir. Bu adaları daha küçültmek için kullanılan teknikler geliştikçe, chipler de daha kuvvetli hale gelmektedirler. Bir diğer dizayn problemi ise, tüm bu adaların bir chip üzerine -bir köprü diğerini kesmeden- nasıl yerleştirileceğidir. Bu işi 50.000 eleman ile başarmak güçlü bir bilgisayar, gelişmiş bir grafik programı ve bol zaman gerektirir. Genellikle mesai saatinin bitiminde, chipin dizaynı büyük bir kâğıt üzerine, en ince detayına kadar geçirilmiş olur. Bu çizim daha sonra fotoğrafik yöntemlerle, bir chipin boyutlarına indirgenir. Artık bu çizimi, daha önceden bir silikon sandviçinin yüzeyine yerleştirilmiş bir fotoğrafik filmin üzerine oturtarak, transistör haline gelen adacıkları oluşturmak mümkündür. Chipler iki ana gruba ayrılırlar: İşlemciler ve bellekler. İşlemci, bilgisayarın koşturup duran şefidir. Hesap işlemlerinin tümünü işlemci yapar, aynı zamanda her şeyi kontrol altında tutar. İşlemci -normal olarak- bir ana hesap makinesine ve çeşitli depo alanlarına sahiptir. Bu depo alanları veriyi, işleninceye kadar olduğu gibi saklarlar, ayrıca hesaplamaların sonuçlarını da oldukları gibi not ederler. Yani sonucun sıfır veya negatif olması fark etmez, her iki durumda da sonuç kayıt olarak tutulur. Bunun yanında, bir sonraki verinin veya komutun nereden geleceğini gösteren kayıtlar da bu depo alanlarda saklanırlar. Basit bir ifade ile bellek chipleri, çok fazla sayıdaki transistör dizileridirler. Bunlardan her biri diğerlerinden ayrı olarak adreslenebilir ve bir adet 0 veya 1 depolayabilir. Bu nedenle, örneğin 16 K'lık bir belleğe sahip bir chip, her biri diğerlerinden ayrı olarak seçilebilen, daha sonra da okunan veya değiştirilebilen, 16.000'den fazla farklı cihaza sahip demektir. Fakat bu geniş kullanım alanı ve esnekliği, büyük bir sorunu da beraberinde getirir. Bu, chipin içindeki bağlantı problemidir. Açıkçası tüm hatları gerekli yerlere düzgün olarak ulaştırıp, araları kontrol altında tutmak işin en zor yanıdır. RAM ve işlemci chiplerle ilgili bir diğer sorun da sıcaklıktır. Chip devamlı kendisini besleyen elektrik yükünün altında çalışır. Sıfır'ı bir veya bir'i sıfır yapmak için kullanılan enerji, sonuçta sıcaklık olarak ortaya çıkar. Bu dönüşüm tüm bilgisayar tarihi boyunca chipin boyutları hakkında bir sorun olarak ortaya çıkmıştır. Öyle ki teorik olarak, kullanıldıkları anda kendi kendilerini eritebilecek küçüklükte chipler yapmak mümkündür. ROM chipler sıcaklık probleminden bu kadar çok etkilenmezler. Çünkü üzerlerinde devamlı bir elektrik yükü taşımazlar. Bunun nedeni, değiştirilemez oluşlarıdır. Böylece bu yalnız-okunur bellekleri aktif tutmak için, üzerlerinde elektrik akımı dolaştırmaya gerek kalmaz.