CPU چیست و چه کاری انجام می‌دهد 

 

واحد پردازش مرکزی (CPU) که از آن با عنوان مغز رایانه یاد می‌شود، تنها واحد پردازشی رایانه نیست؛ اما مهم‌ترین آن‌ها به شمار می‌رود. سی‌پی‌یو در واقع آن بخش از رایانه است که اقدامات، محاسبات و اجرای برنامه‌ها را بر عهده دارد.

سی‌پی‌یو داده‌های دستوری را از RAM دریافت، کدگشایی و پردازش می‌کند و تحویل می‌دهد. سی‌پی‌یو در انواع و اقسام دستگاه‌ها از رایانه‌ و لپ‌تاپ‌ گرفته تا گوشی‌ هوشمند، تبلت‌ و تلویزیون‌ هوشمند وجود دارد. این تراشه‌ی کوچک و معمولا مربع‌شکل روی بورد اصلی دستگاه‌ها قرار می‌گیرد و با سایر سخت‌افزارها برای اجرای رایانه‌ی شما در تعامل است.

از اولین پردازنده‌هایی که ظهور کردند، تاکنون پیشرفت‌های زیادی در طول سالیان حاصل شده است. با این وجود، عملکرد پایه‌ی سی‌پی‌یو شامل سه گام واکشی (Fetch)، رمزگشایی (Decode) و اجرا (Execute) به قوت خود باقی مانده است.

واکشی (Fetch)

واکشی به دریافت دستورالعمل گفته می‌شودY دستورالعملی که در غالب صفر و یک و از طریق رم به سی‌پی‌یو ارسال می‌شود. هر دستور تنها بخش کوچکی از یک عملیات است. بنابراین، سی‌پی‌یو نیازمند این است که بداند دستورالعمل بعدی چیست. نشانی دستور فعلی توسط یک شمارشگر برنامه (PC) نگه داشته می‌شود. سپس PC و دستورالعمل‌ها در قسمت ثبت دستور (IR) قرار می‌گیرند. بعد از آن طول PC افزایش پیدا می‌کند تا به نشانی دستورالعمل بعدی ارجاع دهد.

رمزگشایی (Decode)

وقتی یک دستور، واکشی و در IR ذخیره می‌شود، سی‌پی‌یو دستور را به مداری به نام رمزگشای دستور منتقل می‌کند. این مدار دستور را به سیگنال‌هایی تبدیل می‌کند که برای فعالیت به بخش‌های دیگر سی‌پی‌یو فرستاده می‌شود.

اجرا (Execute)

در گام نهایی، دستورات رمزگشایی شده برای تکمیل به بخش‌های مربوطه در سی‌پی‌یو ارسال می‌شوند. نتایج معمولا در بخشی از سی‌پی‌یو ثبت می‌شوند تا در دستورالعمل‌های آتی به آن‌ها رجوع شود. برای درک بهتر می‌توانید این روند را به عملکرد حافظه‌ی ماشین حساب تشبیه کنید.

تعداد هسته‌ها

در ابتدا سی‌پی‌یوها تنها یک هسته داشتند. این یعنی واحد پردازش مرکزی به انجام تنها یک مجموعه از وظایف محدود بود. این یکی از دلایلی بود که در آن زمان رایانه‌ها را با وجود تأثیرگذار بودن، نسبتا کند و وقت‌گیر می‌کرد. بعد از ساخت پردازنده‌ی تک‌هسته‌ای، تولیدکنندگان به فکر راه‌هایی برای ارتقاء عملکرد آن افتادند. یکی از این راه‌ها به ساخت پردازنده‌های چندهسته‌ای منتهی شد. به‌طوری‌که این روزها احتمالا عبارات دوهسته‌ای چهارهسته‌ای و حتی هشت‌هسته‌ای را فراوان شنیده‌اید.

یک پردازنده‌ی دوهسته‌ای به زبان ساده یعنی دو سی‌پی‌یو مجزا روی یک تراشه. با افزایش تعداد هسته‌ها، سی‌پی‌یوها قادر به مدیریت پردازش‌های چندگانه به‌صورت همزمان شدند. این موضوع منجر به افزایش عملکرد و کاهش زمان پردازش شد. دوهسته‌ای به سرعت راه را برای چهارهسته‌ای باز کرد و حتی پردازنده‌های هشت‌هسته‌ای پس از آن پدیدار شدند. امروزه به لطف تکنولوژی Hyper-Threading رایانه‌ی شما می‌تواند به گونه‌ای عمل کند که گویی ۱۶ هسته‌ی پردازشی دارد.

داشتن دانش درباره‌ی عملکرد سی‌پی‌یو و برندهای مختلف و تعداد هسته‌ها می‌تواند مفید باشد؛ اما گزینه‌های بسیاری در بازار وجود دارند که دارای مشخصات رده‌بالای یکسانی هستند. در این مواقع، مشخصه‌های دیگری وجود دارند که در زمان خرید به تصمیم‌گیری بهتر شما در انتخاب سی‌پی‌یو کمک خواهند کرد.

تولیدکنندگان سی‌پی‌یو، پیشوندهای متفاوت برای آن‌ها در نظر می‌گیرند. پیشوند پردازنده‌های موبایل U است که نشان از فوق کم‌مصرف بودن دارد. HQ نشانه‌ی عملکرد بالای گرافیکی و HK ضمن گرافیک بالا، نشان‌دهنده‌ی قابلیت اورکلاک است. پیشوندهای دسکتاپ شامل K به معنی قابلیت اورکلاک و T به معنی کم‌مصرف بودن هستند.

پردازنده داده‌ها را به‌صورت مداوم دریافت نمی‌کند؛ بلکه داده‌ها در قالب تکه‌هایی به نام واژه (Word) به آن می‌رسند. پردازش به تعداد بیت‌هایی که در هر واژه وجود دارد محدود می‌شود. وقتی اولین بار پردازنده‌های ۳۲ بیت طراحی شدند، اندازه‌ی واژه‌ی دریافتی به طرز غیر قابل‌ باوری بزرگ به نظر می‌رسید؛ اما خیلی زود پشتیبانی از رم بالای ۴ گیگ به رایانه‌ها اضافه و راه برای پردازنده‌های ۶۴ بیت باز شد.

شکل سوکت سی‌پی‌یو

سی‌پی‌یو برای این‌که کار کند باید روی بورد اصلی سوار شود. بنابراین، هنگام انتخاب یک سی‌پی‌یو باید مطمئن شوید که سوکت‌های مادربورد و سی‌پی‌یو به هم می‌خورند.

کش L2 و L3

کش ال۲ و ال۳ حافظه‌ی اختصاصی سی‌پی‌یو است که در هنگام پردازش مورد استفاده قرار می‌گیرد. هرچه حافظه‌ی کش بیشتر باشد سرعت عملکرد سی‌پی‌یو نیز بالاتر خواهد بود. در واقع داده ها در هنگام پردازش در هسته ها در این حافظه ها ذخیره می شوند که با وجود حافظه کم سرعت بسیار بالایی دارد. این کار هم باعث افزایش سرعت پردازش و هم در دسترس بودن اطلاعات تا ی مدتی می شود.

فرکانس

فرکانس به سرعت عملکرد پردازنده اطلاق می‌شود. قبل از ظهور پردازنده‌های چندهسته‌ای، فرکانس مهم‌ترین معیار سنجش بین سی‌پی‌یوها بود. امروزه، با وجود تغییر و تحولات زیاد همچنان فرکانس پردازنده نقش مهمی در عملکرد رایانه‌ها ایفا می‌کند. به‌طوری‌که یک پردازنده‌ی خیلی سریع دوهسته‌ای می‌تواند عملکرد بهتری از یک پردازنده‌ی کند چهارهسته‌ای داشته باشد. ( درباره کلاک کردن و افزایش فرکانس در مطالب دیگر خواهیم گفت)

دیدگاه (2) به اشتراک بگذارید:

security code