آی تی تیم وبلاگ

پردازنده کامپیوتر ( CPU ) چیست ؟

دسته بندی: سخت افزارها

بروزرسانی شده در 17 مهر 1400

پردازنده کامپیوتر

پردازنده کامپیوتر یا ( CPU ) عبارت‌های اختصاری روشی محبوب در دنیای فناوری برای بیان گیج‌کننده فناوری‌های جذاب محسوب می‌شوند. وقتی یک رایانه یا لپ‌تاپ جدید معرفی می‌شود، در مشخصات آن به پردازنده کامپیوتر ( CPU ) که انتظار می‌رود در این دستگاه‌های به روز استفاده شده باشند اشاره می شود. اما جای تأسف است که اغلب به این نکته اشاره نمی‌شود که این سی‌پی‌یو ها چه اهمیتی در رایانه دارند.

پردازنده کامپیوتر دقیقا چیست؟

واحد پردازش مرکزی، پردازنده کامپیوتر یا به اختصار سی‌پی‌یو (CPU) غالباً به نام مغز رایانه نامیده می‌شود. با این که CPU تنها یکی از انواع واحدهای مختلف پردازشی در رایانه است، اما در واقع مهم‌ترین آن‌ها شناخته می‌شود. این واحد بخشی از رایانه است که برای اجرای محاسبات، اقدامات و اجرای برنامه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پردازنده کامپیوتر ورودی‌ها را به صورت دستورالعمل‌هایی از RAM رایانه دریافت می‌کند، سپس عمل مورد نظر را کدگشایی و پردازش کرده و در نهایت در خروجی ارائه می‌دهد. سی‌پی‌یو ها در همه نوع دستگاه‌هایی از رایانه تا لپ‌تاپ، گوشی‌های هوشمند، تبلت، و تلویزیون‌های هوشمند حضور دارند.

آن‌ها به شکل تراشه‌های کوچک غالباً مربعی شکل هستند که بر روی مادربورد دستگاه‌ها قرار گرفته و با دیگر سخت‌افزارها تعامل دارند تا عملیات‌های رایانه را اجرا کنند.

شیوه عملکرد سی‌پی‌یو چگونه است؟

در طی سال‌های متمادی از زمانی که نخستین سی‌پی‌یو عرضه شد، بهبودهای زیادی در آن‌ها ایجاد شده است. اما علی‌رغم این واقعیت، هنوز هم کارکرد اصلی سی‌پی‌یو شامل سه مرحله ساده است: واکشی (Fetch)، کدگشایی (Decode) و اجرا (Execute).

واکشی (Fetch)

همان‌طور که از نام آن بر می‌آید در این مرحله سی‌پی‌یو یک دستورالعمل را دریافت می‌کند. این دستورالعمل به صورت یک سری از اعداد است و از RAM به سی‌پی‌یو ارسال می‌شود. هر دستورالعمل تنها بخشی کوچکی از یک عملیات است. بنابراین سی‌پی‌یو باید بداند که دستورالعمل بعدی چیست. آدرس دستورالعمل کنونی به وسیله شمارنده برنامه یا پی‌سی (PC) نگهداری می‌شود. سپس این پی‌سی به همراه دستورالعمل‌ها در ثبات (Register) دستورالعمل یا IR درج می‌شود. در نهایت طول پی‌سی برای ارجاع به آدرس دستورالعمل بعدی بسط می‌یابد.

کدگشایی (decode)

زمانی که دستورالعملی واکشی شده و در ثبات دستورالعمل ذخیره شد، سی‌پی‌یو دستورالعمل‌ها را به یک مدار که مدار کدگشایی دستورالعمل نامیده می‌شود، ارسال می‌کند. در این مرحله دستورالعمل به سیگنال‌هایی تبدیل می‌شود که برای اقدام‌های مختلف به اجزای متفاوت سی‌پی‌یو ارسال می‌شود.

اجرا(Execute)

در مرحله نهایی دستورالعمل‌های کدگشایی شده به اجزای مرتبط سی‌پی‌یو ارسال می‌شوند تا اجرا شوند. نتیجه کار معمولاً در ثبات سی‌پی‌یو نوشته می‌شود تا بتوان در دستورالعمل‌های بعدی به آن ارجاع داد. این قسمت مانند حافظه ماشین‌حساب عمل می‌کند.

پردازنده کامپیوتر چندهسته‌ای مناسب است؟

در روزهای نخست عصر محاسبات، هر سی‌پی‌یو تنها یک هسته منفرد داشت. این بدان معنی بود که سی‌پی‌یو در هر لحظه تنها مجموعه واحدی از وظایف را می‌توانست انجام دهد. این مسئله یکی از مهم‌ترین دلایل کند و زمان‌گیر بودن اجرای محاسبات مختلف محسوب می‌شد؛ اما مدت‌ها است که همه چیز تغییر کرده است.

پس از آن که پردازنده کامپیوتر تک‌هسته‌ای به سقف توان محاسباتی خود رسیدند، تولیدکنندگان برای یافتن روش‌هایی در جهت بهبود محاسبات به تکاپو افتادند. همین انگیزه بهبود محاسبات بود که منتهی به ایجاد پردازنده کامپیوتر چندهسته‌ای شد. امروزه در اغلب موارد با اصطلاحاتی مانند سی‌پی‌یوهای dual، quad یا حتی octa مواجه می‌شویم.

برای نمونه یک پردازنده کامپیوتر دو هسته‌ای (dual-core) دقیقاً از دو سی‌پی‌یو جدا بر روی یک تراشه منفرد تشکیل یافته است. با افزایش تعداد هسته‌ها، سی‌پی‌یو ها توانایی مدیریت پردازش‌های همزمان بیشتری را می‌یابند. این کار باعث افزایش عملکرد و کاهش زمان محاسبات می‌شود. پردازنده‌های دو هسته‌ای خیلی زود جای خود را به پردازنده‌های چهار هسته‌ای دادند که از چهار سی‌پی‌یو جداگانه تشکیل یافته‌اند و حتی پردازنده‌های هشت هسته‌ای نیز اینک در بازار حضور دارند. اگر به این سی‌پی‌یوهای هشت هسته‌ای فناوری فراریسمانی (hyper-threading) را نیز اضافه کنیم در واقع 16 هسته پردازشی مستقل خواهیم داشت.

نوع سوکت سی‌پی‌یو

برای این که بتوان یک رایانه کامل را جمع کرد، سی‌پی‌یو باید از طریق مادربرد به قطعات دیگر رایانه وصل شود. در هنگام انتخاب سی‌پی‌یو باید مطمئن شوید که انواع سوکت‌های سی‌پی‌یو و مادربرد با هم سازگار هستند.

فرکانس

فرکانس سی‌پی‌یو به معنی سرعت عملکرد پردازنده است. پیش از ظهورپردازنده‌های چندهسته‌ای، فرکانس پردازنده مهم‌تری معیار عملکرد برای سی‌پی‌یوهای مختلف محسوب می‌شد علی‌رغم اضافه کردن امکانات مختلف هنوز هم این خصوصیت یکی از مهم‌ترین مواردی است که هنگام خرید سی‌پی‌یو باید در نظر داشت. این فرکانس بالاتر است که باعث می‌شود در مواردی یک سی‌پی‌یو دو هسته‌ای سریع‌تر از سی‌پی‌یو چهار هسته‌ای عمل کند.

چرا به پردازنده مغز کامپیوتر گفته میشه؟

سی‌پی‌یو به معنی واقعی کلمه مغز رایانه است. این واحد همه وظایف مرتبط با محاسبات را اجرا می‌کند. اغلب اجزای دیگر رایانه در واقع در خدمت اجرای وظایف سی‌پی‌یو هستند.

بهبودهایی که در فناوری پردازنده‌ها ایجاد شده است شامل فناوری چند رسمانی و چندهسته‌ای است که نقش مهمی در انقلاب تکنیکی در این حوزه داشته است.

اگر بتوانید تفاوت‌های بین یک سی‌پی‌یو دو هسته‌ای اینتل i7 و یک سی‌پی‌یو چهار هسته‌ای اِی‌ِاِمدی X4 860k را تشخیص دهید، مسلماً در هنگام انتخاب سی‌پی‌یو کار شما بسیار آسان‌تر خواهد بود. بدین ترتیب می‌توانید از صرف هزینه برای سخت‌افزارهایی که توانی بیش از نیاز شما دارند، جلوگیری کنید. همچنین می‌توانید به خوبی با وضعیت رایانه یا لپ‌تاپ و نحوه ارتقای آن آشنا شوید.

برای مطالعه باقی مقالات اینجا کلیک کنید.