CPU چیست و پردازشگر (CPU) چه کاری انجام می دهد؟

CPU چیست؟ چه کاری انجام می دهد؟

معمولا در دنیای کامپیوتر از کلمات اختصاری زیادی استفاده می شود و روشی جذاب برای بیان عبارات گیج کننده ی فناوری است.

CPU یا (Central Processing Unit) در واقع واحد پردازش مرکزی هر کامپیوتر یا سرور است. کامپیوترها یا ابزارهایی که نیاز به انجام امور محاسباتی دارند، بدون CPU قادر به انجام هیچ کاری نیستند، CPU اطلاعات را از حافظه دریافت کرده، سپس الگورتیم‌های مختلف مانند ضرب و جمع یا عملیات‌های منطقی مانند and یا or یا not را روی آن‌ها اعمال کرده و در نهایت خروجی را تحویل می‌دهد.

هر چه پردازنده قوی‌تر باشد، قادر به پردازش حجم بیشتری از اطلاعات خواهد بود و در نتیجه سرعت سیستم نیز بالاتر خواهد رفت. تمام بخش‌های مختلف کامپیوتر به CPU وابسته هستند و بدون آن هیچ عملیاتی انجام نمی‌شود. اما CPU نیز به تنهایی قادر به فعالیت نیست و به حافظه برای نگه‌داری اطلاعات، پردازنده گرافیکی برای رندر تصاویر و هزاران قطعه ریز و درشت دیگر نیاز دارد.

سی‌پی‌یو (CPU) داده‌های دستوری را از RAM دریافت، کدگشایی و پردازش می‌کند و تحویل می‌دهد. سی‌پی‌یو (CPU) 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.

سی‌پی‌یو (CPU) ( CPU) چندهسته‌ای مناسب است؟

در روزهای نخست عصر محاسبات، هر سی‌پی‌یو (CPU) تنها یک هسته منفرد داشت. این بدان معنی بود که سی‌پی‌یو (CPU) 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 سی‌پی‌یو (CPU)های 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 پردازنده‌های چندهسته‌ای شد. امروزه در اغلب موارد با اصطلاحاتی مانند سی‌پی‌یو (CPU)های dual، quad یا حتی octo مواجه می‌شویم.

برای نمونه یک پردازنده دو هسته‌ای (dual-core) دقیقاً از دو سی‌پی‌یو (CPU) جدا بر روی یک تراشه منفرد تشکیل یافته است. با افزایش تعداد هسته‌ها، سی‌پی‌یو (CPU) 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 (CPU) جداگانه تشکیل یافته‌اند و حتی پردازنده‌های هشت هسته‌ای نیز اینک در بازار حضور دارند. اگر به این سی‌پی‌یو (CPU)های هشت هسته‌ای فناوری فراریسمانی (hyper-threading) را نیز اضافه کنیم در واقع ۱۶ هسته پردازشی مستقل خواهیم داشت.

 

درک مشخصات CPU

داشتن درکی از نحوه عملکرد سی‌پی‌یو (CPU) همراه با درک تفاوت برندها و تعداد هسته‌ها در شناخت بهتر سی‌پی‌یو (CPU) ها تأثیر بسزایی دارد. با این حال گزینه‌های زیاد دیگری نیز وجود دارند که خصوصیات مشابهی ممکن است داشته باشند. برخی مشخصات دیگر نیز وجود دارند که می‌توانند در مورد تصمیم‌گیری در زمان خرید سی‌پی‌یو (CPU) به شما کمک کنند.

انتخاب CPU ی ۳۲ بیت یا ۶۴ بیت؟

پردازنده‌ها جریان متناوبی از داده‌ها را دریافت نمی‌کنند؛ بلکه آن‌ها داده‌ها را در بسته‌های کوچکی که کلمه «word» نامیده می‌شود می‌گیرند. پردازنده‌ها بر اساس تعداد بیت‌هایی که در یک کلمه می‌توانند بگیرند به دو نوع مختلف تقسیم می‌شوند. زمانی که پردازنده‌ها با توانایی دریافت کلمه‌هایی با ۳۲ بیت طراحی شدند، این مقدار بسیار بزرگ به نظر می‌رسید. در علم الکترونیک قانونی به نام قانون Moore وجود دارد که می‌گوید تعداد ترانزیستورهای روی هر تراشه هر سال دو برابر مقدار قبلی خواهد بود و با تداوم این قانون به تدریج رایانه‌ها توانایی پشتیبانی از بیش از ۴ گیگابایت رم را یافتند که فرصت ظهور پردازنده‌های ۶۴ بیتی را فراهم می‌کرد.

CPU چیست و پردازشگر (CPU) چه کاری انجام می دهد؟

سوکت cpu

نوع سوکت سی‌پی‌یو (CPU) (CPU)

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

طراحی توان حرارتی CPU

طراحی توان حرارتی معیاری برای بیشینه توان مصرفی سی‌پی‌یو (CPU) بر حسب وات است. گرچه مصرف توان کمتر به طور بدیهی برای صورتحساب برق خوب است؛ اما یکی دیگر از مزیت‌های آن کاهش تولید حرارت است.

کش های L2/L3 CPU

کش های L2 و L3 انواع حافظه‌های آنبورد سریعی در سی‌پی‌یو (CPU) هستند که در طی محاسبات درونی پردازنده مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر چه این کش بیشتر باشد، سی‌پی‌یو (CPU) عملکرد سریع‌تری خواهد داشت.

فرکانس CPU

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

شیوه ی عملکرد CPU

حال میخواهیم با شیوه ی عملکرد CPU آشنا شویم و ببینیم که در اصل چه اتفاقی می افتد. در طی سال های مختلف مدل های جدیدی از CPU آمد بنابراین سرعت ها فرق کرد و با پیشرفت چشمگیری رو به رو شدیم. البته اشتباه نکنید وقتی می گوییم پردازنده  کامپیوتر در این جا منظور ما تمام پردازنده های سیستم های مختلف است نه فقط کامپیوتر… در هر صورت، از اولین باری که پردازنده ها وارد دنیای فناوری شدند تا به امروز تغییرات بسیار زیادی داشته اند و تکنولوژی آن ها بسیار پیشرفته تر شده است با این حال پردازنده ها هنوز هم همان کارایی گذشته را دارند و همه ی  آن ها ۳ عملکرد پایه ای را انجام می دهند: فچ (Fetch)، دیکد (Decode) و اجرا (Execute).

عملکرد واکشی (Fetch) در CPU

همان‌طور که از نام آن بر می‌آید در این مرحله سی‌پی‌یو (CPU) یک دستورالعمل را دریافت می‌کند. این دستورالعمل به صورت یک سری از اعداد است و از RAM به سی‌پی‌یو (CPU) ارسال می‌شود. هر دستورالعمل تنها بخشی کوچکی از یک عملیات است. بنابراین سی‌پی‌یو (CPU) 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.

عملکرد کدگشایی (Decode) در CPU

زمانی که دستورالعملی واکشی شده و در ثبات دستورالعمل ذخیره شد، سی‌پی‌یو (CPU) 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 (CPU) ارسال می‌شود.

عملکرد اجرا (Execute) در CPU

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

CPU چیست و پردازشگر (CPU) چه کاری انجام می دهد؟

معرفی CPU های شرکت AMD و Intel

۲ برند Intel و AMD از نظر تولید سی‌پی‌یو (CPU) رقابت به شدت سنگین و نزدیکی دارند. سی‌پی‌یو (CPU)های این ۲ شرکت به حدی قدرتمند شده‌اند که تا سال‌های اخیر تصور نمی‌شد این سی‌پی‌یو (CPU)ها قابل ساخت باشند.

معرفی شرکت Intel بزرگترین تولید کننده CPU

شرکت اینتل در سال ۱۹۶۸ توسط رابرت نویس و گوردون مور راه‌اندازی شد. این شرکت مبدع فناوری ریزپردازنده‌های X۸۶ است. اینتل در اواسط دهه ۱۹۷۰ میلادی، یکی از قوی‌ترین تراشه‌ها یعنی تراشه ۸۰۸۶ را به بازار عرضه کرد. این تراشه‌ها تحولی عظیم در فناوری ریز پردازنده‌ها ایجاد کردند. دفتر مرکزی این شرکت در شهر سانتا کلارا، کالیفرنیا قرار دارد. عمده‌ترین محصولات اینتل عبارت‌اند از پنتیوم و زئون برای سرورها و Core ۲ Duo و Intel Core برای رایانه‌های کوچک و کم مصرف است.

معرفی AMD، تولید کننده انواع CPU و چیپست ها

شرکت AMD در سال ۱۹۶۹ و در منطقه Sunnyvale ایالت کالیفرنیا شروع به کار کرد. تمام فعالیت AMD از ابتدای تاسیس روی مدارات نیمه هادی متمرکز شده بود. فعالیت AMD به تولید پردازنده‌های مرکزی سیستم‌ها محدود نمی‌شود. AMD هم اکنون سی‌پی‌یو (CPU)های مرکزی کامپیوتر، پردازنده‌های گرافیکی یا همان GPU، پردازنده‌های Workstation و مجتمع، و همچنین چیپست‌های مادربورد را تولید می‌کند. AMD شرکت ATI را در سال ۲۰۰۶ خرید تا بتواند با استفاده از این شرکت، سهم خود را در بازار پردازنده‌های گرافیکی افزایش دهد.

CPU چیست و پردازشگر (CPU) چه کاری انجام می دهد؟

مقایسه سی‌پی‌یو (CPU) های Intel و AMD

در حال حاضر اینتل از سی‌پی‌یو (CPU)های نسل هشتم Coffee Lake خود عبور کرده و سی‌پی‌یو (CPU)های نسل نهم خود را (Core i۹) معرفی کرده است. AMD در آغاز سال میلادی با معرفی پردازنده های رایزن (Ryzen) خود بسیار قدرتمند ظاهر شده است و در رقابت با Intel عقب نمانده. این رقابت ریشه تاریخی دارد. در ادامه به مقایسه پردازنده های Intel و AMD غول های صنعت پردازش خواهیم پرداخت تا با توجه به نتایج بدست آمده از عملکرد سی‌پی‌یو (CPU)های این ۲ برند، برنده این رقابت دیرینه را معرفی کنیم.

مقایسه AMD و Intel  از نظر قیمت

در مقایسه پردازنده‌های این ۲ شرکت باید بگویم که سی‌پی‌یو (CPU)های AMD دارای قیمت ارزان‌تری نسبت به پردازنده‌های Intel هستند. AMD برای جذب مشتری بیشتر و در دست گرفتن بازار پردازنده‌های گرافیکی و مرکزی کامپیوترها، سیاست کاهش قیمت را استفاده کرد و با این روش سعی در برتری نسبت به رقبا دارد. به عنوان مثال پرچمداران Intel دارای قیمتی در حدود ۱ هزار دلار هستند. در حالی که پرچمداران AMD حدود ۵۰۰ دلار قیمت دارند.

مقایسه سی‌پی‌یو (CPU) های Intel و AMD از نظر تعداد هسته و Thread

سی‌پی‌یو (CPU)های Intel نسبت به پردازنده‌های AMD دارای تعداد هسته کمتری هستند. اما آیا هسته‌های به کار رفته در هر ۲ سی‌پی‌یو (CPU) کارایی یکسانی دارند؟ پاسخ این سوال منفی است. درست است که AMD تعدا هسته‌های بیشتری در پردازنده‌های خود به کار گرفته است، اما مقدار کاری که هر هسته می‌تواند در پردازنده‌های AMD انجام دهد کمتر از توانایی هسته‌های Intel است. همچنین ممکن است شما در لیست مشخصات سی‌پی‌یو (CPU)های AMD فرکانس بسیار بالاتری نسبت به سی‌پی‌یو (CPU)های Intel مشاهده کنید. اما این یک سیاست برای جذب مشتری است. در واقع فرکانس بالاتر نشانه کارایی بیشتر نخواهد بود. چیزی که در واقعیت مشاهده شده است این است که سی‌پی‌یو (CPU)های Intel و AMD در یک زمان مشخص، عملکرد یکسانی ندارند و علی‌رقم فرکانس بالاتر در AMD، کارایی سی‌پی‌یو (CPU)های Intel بهتر است.

مقایسه اورکلاک در سی‌پی‌یو (CPU) های Intel و AMD

در مقایسه سی‌پی‌یو (CPU) های Intel و AMD از نظر اورکلاک، سی‌پی‌یو (CPU)های AMD برنده هستند. برای اورکلاک کردن یک سی‌پی‌یو (CPU) باید این امکان در آن پردازنده وجود داشته باشد. سی‌پی‌یو (CPU)های Intel دارای سری‌های متعددی هستند که عبارتند از سری‌های: u، y، t، Q، H و k. در لپ‌تاپ‌های معمولی بیشتر از سری u و y استفاده شده است زیرا کم حجم‌تر و کم مصرف‌تر از بقیه سری‌ها می‌باشند. در میان این سری‌ها تنها سری k است که امکان اورکلاک کردن در آن وجود دارد. در سایر سری‌ها این امکان وجود ندارد. سری k قوی‌ترین سری‌های پردازنده‌های این شرکت می‌باشد. اما تعداد سی‌پی‌یو (CPU)های AMD که امکان اورکلاک کردن در آن‌ها وجود دارد بسیار بیشتر است.

سی‌پی‌یو (CPU)های کدام برند برای بازی مناسب‌ تر است؟

اگر شما یک پردازنده گرافیکی مجزا یا همان کارت گرافیک مجزا در سیستم خود ندارید، سی‌پی‌یو (CPU)های AMD برای شما مناسب تر است. AMD با عرضه سی‌پی‌یو  Ryzen ۵ ۲۴۰۰G که به تراشه گرافیکی قدرتمند وگا ۱۱ تجهیز شده بود، اینتل را شکست داد. در مقابل این شکست اینتل اعلام کرد که تا سال ۲۰۲۰ یک پردازشگر گرافیکی را برای گیمرها عرضه خواهد کرد.

اما اغلب افرادی که سیستمی برای بازی دارند، نیازمند یک کارت گرافیک مجزا هستند. زیرا پردازنده‌های مرکزی هنوز به قدری پیشرفته نشده اند که نیاز به کارت‌های گرافیک از بین برود. سی‌پی‌یو (CPU)های Intel در مقابل سی‌پی‌یو (CPU)های AMD، سرعت بالاتری را ارئه می‌دهند. پس اگر شما یک سیستم گیمینگ قدرتمند می‌خواهید، بهتر است یک کارت گرافیک قوی تهیه کنید تا در کنار سرعت بالای سی‌پی‌یو (CPU)های Intel، عملکرد بسیار بهتری را از سیستم خود دریافت کنید. پس برنده‌ پردازنده مناسب برای یک سیستم گیمینگ قوی، سی‌پی‌یو (CPU)های Intel هستند.

برنده مقایسه سی‌پی‌یو (CPU) های Intel و AMD ( غول های دنیای پردازش)

اکنون که با تمایزهای میان سی‌پی‌یو (CPU) های Intel و AMD آشنا شدید، می‌توانید مطابق نیازتان یکی را انتخاب کنید. اما اگر بخواهیم به صورت کلی و با در نظر گرفتن همه جوانب یک برند را برنده این رقابت سنگین تا به امروز معرفی کنیم، ما برند Intel را به عنوان برنده اعلام می‌کنیم. البته آینده این رقابت مشخص نیست و ممکن است در آینده نزدیک نتیجه مقایسه سی‌پی‌یو (CPU) های Intel و AMD تغییر کند.

همانطور که در بنچ مارک بالا مشاهده می‌کنید، پرچم‌ داران Intel نسبت به AMD عملکرد بهتری را از خود نشان داده اند. حتی بعضی از نسل‌های قبلی Intel نیز عملکرد بهتری نسبت به پرچم داران AMD دارند.

پس به عنوان نتیجه نهایی در نبرد مقایسه سی‌پی‌یو (CPU) های Intel و AMD غول های صنعت پردازش، ما برند Intel را به عنوان برنده اعلام می‌کنیم. البته لازم به ذکر است سلیقه شخصی هر کس در انتخاب بین این ۲ برند متفاوت است.

CPU چیست و پردازشگر (CPU) چه کاری انجام می دهد؟

حال میخواهیم به CPU های که برای سرورها استفاده می شود بپردازیم و ببینیم که آیا تفاوتی دارد. 

SMP چیست؟

SMP یا Symmetric Multi Processing روشی است که چندین CPU به صورت جداگانه اما با یکدیگر بر روی یک مادر بورد کار می‌کنند و سیستم عامل از هر دوی آن‌ها به صورت یکسان استفاده می‌کند. دو شرکت AMD و Intel این روش را پشتیانی می‌کنند البته سیستم عامل و نرم افزار مورد استفاده نیز باید SMP را پشتیبانی کنند. پردازنده‌های Hyper Threading شرکت Intel از این تکنولوژی پشتیبانی می‌کنند. هر CPU در یک زمان فقط می‌تواند یک پردازش را انجام دهد. ممکن است این پردازش از تمام توان CPU استفاده نکند و مابقی سی پی یو بدون استفاده می‌ماند. با کمک این تکنولوژی می‌توان این مشکل را برطرف کرد.

مقایسه پردازنده های سروری

سرورهای مناسب برای کسب‌وکارهای متوسط و کوچک معمولاً از سیستم‌ عامل ویندوز و پردازنده‌های ۶۴ بیتی AMD و یا اینتل استفاده می‌کنند. بسیاری از سازمان‌هایی که کار و کسب‌وکار حساسی دارند از سرورهایی استفاده می‌کنند که با سیستم‌ عامل یونیکس کار می‌کنند و متکی بر پردازنده‌های ۶۴ بیتی مانند AMD Opteron ،Intel Itanium و یا پردازنده‌های RISC ساخت IBM ،HP، سان و دیگران هستند. پردازنده‌های ۶۴ بیتی می‌توانند مقدار زیادی از حافظه را آدرس‌ دهی‌ کنند و بازده و سرعت بسیار بالایی دارند.

زئون یا Xeon نامی است که اینتل بر روی CPU های مخصوص به سرور گذاشته که این سی پی یو ها از توانمندی بالاتری نسبت به نمونه های معمولی خود برخوردار است که اولین CPU Xeon در سال ۱۹۹۸ به بازار عرضه شد. پردازنده‌های Xeon با بهره‌‌گیری از فناوری Intel Hyper-Threading که اجازه می‌دهد یک تراشه هم زمان دو Thread را (هر Thread مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های زبان ماشین است) با هم اجرا کند، راندمان بهتری ارایه می‌کنند.

وقتی سراغ پردازش ۶۴ بیتی می‌رویم، AMD Opteron و Intel Itanium مطرح می‌شوند. پردازنده‌های Opteron براساس معماری کنونی x86 ساخته شده‌اند و به طور ذاتی هم برنامه‌های نرم‌ افزاری ۳۲ بیتی و هم برنامه‌های ۶۴ بیتی را پشتیبانی می‌کنند.

پردازنده ایتانیوم بر اساس معماری IA-65 طراحی شده و از قابلیت‌های فناوری EPIC ابداع شده توسط اینتل پشتیبانی می‌کند. EPIC مخفف عبارت Instraction Conlputing Explicitly Parallel ترجمه تحت‌اللفظی آن عبارت است از “دستورالعمل محاسباتی صریحاً موازی”. این قابلیت امکان اجرای حداکثر ۶ دستورالعمل را به صورت هم زمان به تراشه می‌دهد. تراشه‌های ایتانیوم به طور ذاتی از برنامه‌های ۳۲ بیتی پشتیبانی نمی‌کنند اما می‌توانند آن‌ها را با استفاده از حالت (Emulation یا تقلید) اجرا کنند.

سرور مناسب برای کاربردهای عمومی قیمتی حدود ۳ هزار دلار دارد و قاعدتاً باید شامل یک سی پی یو ۲ تا ۲/۳ گیگا هرتزی از نوع AMD Athlon MP یا Intel Xeon و یک پردازنده کمکی دوم باشد. اگر AMD انتخاب می‌کنید، خوب است که دنبال یک سرور با پردازنده سریع‌تر نوع Opteron باشید که به وفور در بازار یافت می‌شود و قیمت مناسبی هم دارد.

 

 

 

 

 

 

 

مطلب پیشنهادی

آموزش آسان نصب ویندوز ۱۰ و ۸ و۷

آموزش آسان نصب ویندوز ۱۰ و ۸ و۷ تقریبا با گذشت ۲ سال از ارائه …