CPU
دسته 1

نوشته:

نگاهی جامع به پردازنده (CPU)

CPU

CPU چیست ؟

واحد پردازش مرکزی یا Central Processing Unit که به اسم (CPU) یا مغز رایانه نامیده می‌شود. با ویکارت همراه باشید تا به طور جامع با سی پی یو آشنا شوید. CPU یکی از انواع واحدهای مختلف پردازشی در رایانه است که مهم‌ترین آن‌ها شناخته می‌شود. این واحد وظیفه اجرای محاسبات، اقدامات و اجرای برنامه‌ها را برعهده دارد .

CPU ورودی‌های را به صورت دستورالعمل‌هایی از رم رایانه دریافت می‌کند، سپس عمل مورد نظر را کدگشایی و پردازش کرده و در نهایت در خروجی ارائه می‌دهد. سی‌پی‌یو در همه نوع دستگاه‌ها از جمله رایانه و لپ‌تاپ، گوشی‌های هوشمند، تبلت، و تلویزیون‌های هوشمند وجود دارند. CPU به شکل تراشه‌های مربعی شکل هستند که بر روی مادربورد دستگاه‌ها قرار دارند.

حافظه Cache

Cache

یکی از مشخصه های مهم CPU ، در واقع حافظه ی کش Cache می باشد . این حافظه معمولا چندین مگابایت فضای ذخیره سازی اطلاعات دارد. هرچقدر حافظه ی کش CPU بیشتر باشد ، قیمت آن نیز بالاتر است و علاوه بر آن تاثیر مستقیمی بر روی سرعت عملکرد CPU دارد .در کل Cache  وظیفه ی حفظ داده ها را دارد . پردازنده برای به دست آوردن داده ، ابتدا حافظه ی کش را بررسی میکند و پس از نیافتن اطلاعات ، به سراغ حافظه های دیگر از جمله Ram می رود .

 عملکرد CPU چگونه است است ؟ 

کارکرد اصلی Cpu شامل سه مرحله ساده است: واکشی (Fetch)، کدگشایی (Decode) و اجرا (Execute).

واکشی (Fetch)

در این مرحله سی‌پی‌یو یک دستورالعمل را دریافت می‌کند. این دستورالعمل به شکل یک سری از اعداد است و از RAM به سی‌پی‌یو ارسال می‌شود. هر دستورالعمل تنها بخشی کوچکی از یک عملیات است. سی‌پی‌یو وظیفه دارد که بداند دستورالعمل بعدی چیست. آدرس دستورالعمل کنونی به وسیله شمارنده برنامه یا پی‌سی (PC) ذخیره 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.

رمزگشایی (Decode)

وقتی یک دستور، واکشی و در IR ذخیره می‌شود، CPU 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 قدم آخر،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.

سرعت عملکرد CPU

سرعت CPU

سرعت پردازنده تعداد فعالیتی است که یک هسته می تواند در طول یک ثانیه انجام دهد و واحد آن هرتز می باشد . هرچه سرعت عملکرد پردازنده بیشتر باشد سرعت انجام کار بالا می رود و احساس رضایت بیشتری نسبت به نوع عملکرد CPU دستگاه خود میکنیم . هرچه سی پی یو سرعت عملکرد بیشتری داشته باشد ، ما باید هزینه ی بیشتری برای دریافت CPU متحمل شویم .

هسته‌های CPU

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

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.