آشنایی با سی پی یو + راهنمای تهیه CPU
امروزه در کامپیوترها و بسیاری از وسایل همچون ساعت مچی، مچ بند، ترموستات و… جهت انجام پردازشهای مختلف از قطعهای به نام سی پی یو (CPU) استفاده میکنند. سی پی یو به عنوان مغز دستگاه عمل کرده و به پردازش و اجرای دستورالعملها میپردازد. بنابراین در این مقاله با موضوع سی پی یو چیست؟ به تعریف سی پی یو، معرفی اجزا و وظایف آن و… میپردازیم تا کاربران با این قطعه کوچک و حیاتی در کامپیوتر، لپ تاپ و… به خوبی آشنا شوند.
سی پی یو (CPU) چیست؟
Central Processing Unit که به اختصار به آن CPU میگویند به معنی واحد پردازش مرکزی است. امروزه بسیاری از دیوایسها دارای سی پی یو هستند چرا که موجب پردازش یا صدور دستورات دستگاه میگردد. اگر بخواهیم مثال روشنی بزنیم میتوان گفت سی پی یو عملکردی شبیه به مغز انسان دارد. همان طور که مغز به بدن برای انجام دستورات مختلف فرمان میدهد، سی پی یو نیز همچون مرکز فرماندهی دستگاههای گوناگون است که وظایف هر قطعه از دستگاه را با توجه به دستورالعملهای موجود به آنها منتقل میکند.
CPU در واقع تراشهای سیلیکونی و مربع مانند است که در سوکت ویژهای قرار دارد که بر روی مادربرد یا برد اصلی دستگاه سوار شده تا بتواند تعامل مناسبی با سایر قطعات دستگاه داشته باشد. امروزه CPUها در ابعاد و اندازههای گوناگونی تولید میشوند و در کامپیوترها، لپتاپها، تبلتها، گوشیهای هوشمند، تلویزیون و… مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع سی پی یو
سی پی یوها را میتوان با معیارهای مختلفی دسته بندی کرد. معیارهایی مانند کاربرد، معماری، تعداد هسته و شرکتهای سازنده.
کاربرد سی پی یو
سی پی یوها به دلیل کاربردهای زیادی که دارند در حوزههای مختلف کاربرد دارند.
- کامپیوترها: این پردازندهها عملکرد خوبی در کارهای روزانه و بسته به نوع سخت افزاری که دارند در اجرای نرم افزار، پردازش داده و… نیز کاربرد دارند.
- لپ تاپها: پردازنده لپ تاپها معمولا دارای کارت گرافیک یک پارچه نیز هستند که مصرف انرژی پایینتری دارند. برای کارهای روزانه، اجرای نرم افزارهای مختلف و… مناسب است.
- سرور: پردازندههایی که روی سرورها قرار میگیرند از تعداد زیادی هسته برخوردارند و به صورت بیست و چهار ساعته فعال هستند. تولید گرمای کمی دارند و برای مدیریت داده، اجرای پایگاه داده و… مناسب هستند.
تعداد هسته سی پی یو
سی پی یوها بر اساس قدرت پردازشی که دارند از تعداد هستههای مختلفی تشکیل شدهاند.
- تک هسته: معماری تک هستهای جزو قدیمیترین معماریها است. این پردازندهها ساختار سادهای دارند و فقط شامل یک هسته برای انجام وظایف هستند که این موضوع باعث شده نتوانند وظایف مختلف را به طور هم زمان انجام دهند.
- چند هسته: پردازندههای چند هستهای (2، 4، 6، 8 و…) به دلیل تعداد هستههای بیشتر توانایی بیشتری در انجام وظایف هم زمان داشته و در محاسبات عملکرد بهتری دارند. با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی تعداد هستهها در پردازندهها افزایش یافت و انجام کارها آسانتر شد. سرور مجازی پویان آی تی با سخت افزار به روز و قدرتمند، همچنین تعداد هستههای بالا برای پردازشی سریعتر و پایداری بیشتر بهترین گزینه برای شما است.
معماری سی پی یو
سی پی یوها از معماریهای مختلفی برای کاربردهای متفاوتی تشکیل شدهاند.
- 32، 64، 86 بیتی: این دسته بندی معماری بر اساس توانایی پردازنده در مدیریت و آدرس دهی دادهها است و پهنای باند ریجسترها را مشخص میکند. 32 بیتی بیشتر در سی پی یوهای قدیمی دیده میشد و الان در سیستمها از معماری 64 بیتی استفاده بیشتری میشود. معماری 86 بیتی هم در پردازنده سرورها بیشتر دیده میشود.
- RISC-V: این معماری امکان این را برای شرکتها و سازمانها ایجاد میکند تا به طور متن باز بتوانند پردازنده را سفارشی سازی کنند. در هوش مصنوعی و سیستمهای توکار (Embedded Systems) از این معماری استفاده زیادی میشود.
- POWER و SPARC: در سیستمهای قدرتمند و سرورها ما شاهد استفاده از پردازندههایی با این معماریها هستیم. این معماریها قدرت پردازش بالا و مقیاس پذیری زیادی دارند.
تولیدکنندگان سی پی یو
پردازنده یا سی پی یو یکی از قطعات حیاتی کامپیوتر و سایر دستگاهها به شمار میآید. بنابراین امروزه این قطعه توسط تولیدکنندگان مختلفی ساخته میشود که از مطرحترین آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- اینتل: اینتل اولین شرکت جهان است که به عرضه پردازنده در مقیاس تجاری میپردازد. این شرکت انواع پردازندههای موبایل را نیز به فروش میرساند که شامل سی پی یوهای m3 که در کروم بوکها استفاده میشود. همچنین برای تقویت ماشینهای بازی و تولید محتوا نیز به عرضه تراشههای Intel Core i9 میپردازند. برای آشنایی بیشتر خواندن مقاله معرفی نسل 12 پردازنده اینتل را از سایت پویان آی تی از دست ندهید!
- AMD :AMD یکی از رقبای سرسخت اینتل به شمار میآید که به ارائه انواع سی پی یوهای موبایل میپردازد. تراشههای سری C و Athlon که استفاده زیادی در کروم بوکها دارند از محصولات این شرکت هستند. (در صورت علاقه مقاله پردازنده های 9000 AMD را مطالعه نمایید.)
- کوالکام اسنپدراگون: از سی پی یوهای این شرکت بیشتر در گوشیهای اندروید استفاده میشود. پردازندههای این شرکت براساس معماری Arm طراحی شدهاند که از نظر کارایی بسیار ضعیف هستند اما مصرف باتری آنها بسیار کم است.
- اپل سیلیکون: یکی از شرکتهای جدیدی است که به تولید سی پی یو پرداخته، به طوری که در ساخت مک بوکها از پردازندههای اپل استفاده کرده است. پردازنده تولید شده این شرکت M1 میباشد که دارای عملکرد عالی نسبت به پردازندههای سایر شرکتها است.
- TSMC: یک شرکت تایوانی فعال در حوزه ساخت تراشه نیمه رسانا است. این شرکت بسیاری از پردازندهها و تراشههای مورد نیاز شرکتهای بزرگی مثل AMD، انویدیا، اپل و… را تولید میکند. معماریهای مختلف پردازنده طراحی و توسط شرکت TSMC ساخته میشوند.
نسل سی پی یو
معنی نسل در سی پی یو به نسل فناوری گفته میشود که در ساخت سی پی یو استفاده شده. هر چه نسل یک سی پی یو بالاتر باشد، فناوری ساخت و قدرت آن بیشتر است. شرکتهای تولید کننده پردازنده مانند Intel و AMD با نامهای مخصوص به خود، پردازندههای نسلهای مختلف را نام گذاری میکند.
- CPUهای Intel مانند: Core i7 10510U
- CPUهای AMD مانند: Ryzen 1000
در این دو مدل پردازنده اعداد کنار اسمهای نشان دهنده نسل سی پی یو هستند. هر چه این عدد بیشتر باشد، نسل پردازنده بالاتر است و هر چه نسل پردازنده بالاتر باشد، قدرت، سرعت و کارایی بالاتری دارد.
سری سی پی یو
سری سی پی یو به معنی خانوادهای از پردازندهها است که یک معماری پایه مشخص دارند و برای یک دسته کاربرد طراحی شدهاند. به عنوان مثال سری Core شرکت Intel که دارای پردازندههای مختلفی مثل i3، i5، i7 و… در نسلهای مختلف است. شرکت AMD هم سریهای مختلفی دارد مانند Ryzen که دارای نسلهای مختلفی از پردازنده است.
وظایف سی پی یو چیست؟
معمولا سی پی یو دستورات را از برنامهها و اپلیکیشنها گرفته و در هسته مرکزی خود میخواند، سپس با انجام محاسبات مختلف به اجرای آنها میپردازد. میتوان گفت به طور کلی سی پی یوها جهت اجرای دستورات مراحل مختلفی را طی میکنند که به قرار زیر هستند:
خواندن دستورات از رم یا واکشی دستورات (Fetching)
واکشی در واقع دستوراتی هستند که دریافت میشوند تا سی پی یو به اجرای آنها بپردازد. این دستورات به صورت صفر و یک از رم به سی پی یو خواهند رسید که هر کدام بخش کوچکی از یک عملیات هستند. بنابراین از آنجایی که CPU باید از برنامه بعدی آگاه باشد، به همین جهت آدرس دستورالعمل فعلی توسط شمارنده برنامه PC حفظ میشود.
بدین ترتیب دستورالعملها و شمارنده برنامه در یک IR یا دفتر ثبت در کنار یکدیگر قرار میگیرند و برای دستورالعملهای دیگر نیز این روند همچنان ادامه مییابد. در نتیجه شاهد افزودن دستورالعملهای جدید به طول شمارنده برنامه یا PC هستیم.
رمزگشایی دستورات یا Decode
هنگامی که دستورات توسط سی پی یو واکشی و دریافت میشوند و در IR ثبت میگردند، سی پی یو به انتقال دستورات به مداری به نام رمزگشا میپردازد. بدین ترتیب این مدار دستورات را به سیگنالهای سخت افزاری تبدیل میکند تا جهت اجرای دستورات به بخشهای مختلف سی پی یو فرستاده شوند.
اجرا کردن
در آخر دستوراتی کدگشایی شده توسط رمزگشا، به بخشهای مختلف CPU فرستاده خواهند شد تا اجرا شوند.
اجزای سی پی یو
میتوان گفت انواع گوناگونی از CPUهایی که در بازار وجود دارند، معمولا از لحاظ عملکرد و سرعت دارای تفاوتهای زیادی با هم هستند. به طور کلی هر سی پی یو دارای اجزای مختلفی است که مهمترین این اجزا به قرار زیر هستند:
هسته (Core)
در همه سی پی یوها یک هسته پردازنده مرکزی وجود دارد، اما امروزه سی پی یوهای مدرنتری تولید شدهاند که دارای چند هسته نیز هستند. بنابراین وجود چند هسته در این CPUها موجب کارایی بالاتر آنها گردیده است چرا که در یک زمان امکان اجرای چندین دستورالعمل را خواهند داشت.
کلاک (Clock)
کلاک سرعت پردازنده را نشان میدهد که با گیگاهرتز آن را محاسبه میکنند، بنابراین توجه به سرعت پردازنده باعث میشود تا بتوان فهمید یک CPU قادر به اجرای چند فرمان در آن واحد است. میتوان گفت هر چه میزان سرعت سی پی یو بیشتر باشد قیمت این محصول نیز بالاتر میرود.
کش (Cache)
کش همان حافظه داخلی پردازنده است که موجب سرعت در دسترسی به دادهها و دستورالعملها میشود که بین CPU و RAM قرار دارند. امروزه انواع کش در سی پی یوهای مختلف استفاده میشود که به قرار زیر هستند:
L1: سریع با فضای کم
L2: کند با فضای زیاد
L3: سرعت متوسط با فضای زیاد
سی یو (CU)
سی یو همان واحد کنترل در پردازنده مرکزی میباشد که به تولید سیگنالهای کنترلی در سخت افزارها میپردازد تا دستورات واکشی شده پردازنده را اجرا کند.
نکات مهم در خرید سی پی یو
به هنگام خرید سی پی یو جهت کامپیوتر خود یا زمانی که میخواهید یک تلفن همراه، رایانه رومیزی و… بخرید، بهتر است به نکات مختلفی در مورد پردازنده آنها توجه کنید که این نکات به قرار زیر هستند:
- بررسی تعداد هسته CPU: با توجه به این که با افزایش تعداد هسته سی پی یو توان آنها نیز بالاتر میرود، بنابراین به هنگام خرید CPU توجه به تعداد هسته آنها ضروری است.
- توجه به فرکانس CPU: هر چه فرکانس پردازنده بیشتر باشد، میزان سرعت و توان آنها نیز زیادتر میشود.
- بررسی حافظه کش: اگر حافظه کش دارای فضای بیشتری باشد سرعت CPU هم بالاتر میرود.
- توان حرارتی: توان حرارتی با میزان مصرف برق آن رابطه مستقیم دارد، بنابراین کم بودن توان حرارتی سی پی یو، نشان از کم مصرف کردن برق و تولید گرمای کمتر دارد.
- بررسی سوکت CPU: اگر قصد خرید سوکت سی پی یو برای کامپیوتر خود دارید، همخوانی سوکت با برد اصلی بسیار اهمیت دارد.
- توجه به برند: برند تولید کننده سی پی یو بر میزان کیفیت، سرعت و توان این محصول اثر زیادی میگذارد. بنابراین در صورتی که برای شما کیفیت سی پی یو مهم است از برند Intel به خرید این محصول بپردازید. همچنین سی پی یوها با قیمت مناسب را هم میتوانید از برند AMD تهیه کنید.
در آخر
سی پی یو بخش مهمی از یک سیستم میباشد، بنابراین باید به هنگام تهیه آن به میزان رم و حافظه ذخیرهسازی آن توجه کرد تا به خوبی دستورات را اجرا نماید. بنابراین در مقاله سی پی یو چیست؟ سعی کردیم مهمترین اجزا و وظایف این پردازنده را بیان کنیم تا مخاطبان آشنایی زیادی با این تراشه به دست آورند.
سوالات متداول
CPUهای قدیمی دارای یک هسته بودند، اما CPUهای مدرنتر چندین هسته دارند که امکان اجرای چند دستورالعمل همزمان را فراهم میکند. این افزایش هستهها باعث افزایش کارایی و سرعت پردازنده میشود.
CPU به عنوان مغز سیستم، تمام دستورات نرم افزاری را پردازش میکند. سرعت و کارایی بالای CPU باعث افزایش عملکرد کلی دستگاه در اجرای برنامهها، بازیها و محاسبات سنگین میشود.
منابع
- https://aws.amazon.com/what-is/cpu/?utm_source=chatgpt.com
- https://www.redhat.com/en/blog/cpu-components-functionality
دیدگاه (1)
بسیار کامل و جامع توضیح دادین ممنون <a href="https://ehrazchi.com/verification-of-cloud-mining-platforms/" rel="nofollow ugc"> </a>
۲۶ آذر ۱۴۰۳