CPU چیست و چگونه کار میکند؟

CPU یا Central Processing Unit، که به معنی واحد پردازش مرکزی ترجمه می شود، قطعه ای سخت افزاری متشکل از تعداد زیادی ترانزیستور است که عملیات پردازش دیتای کامپیوتر های خانگی، لپ تاپ و  سرورها را انجام می دهد. قطعه ای تا آن اندازه مهم که به آن مغز سیستم گفته می شود و اجرای عملیات پردازشی در دستگاههای گفته شده بدون وجود آن غیر ممکن است. تمام امور و اوامری که یک کاربر از لپ تاپ خود، حتی باز کردن یک پنجره ساده مثل my computer، باید از داخل CPU عبور کند و پس از پردازش چند مرحله ای در یک لحظه صورت پذیر خواهد شد، توسط CPU انجام می گیرد. پردازنده اطلاعات را از رم دریافت می کند و بعد از انجام الگوریتم های منطقی  و ریاضی بر روی آنها خروجی صحیح را تحویل می دهد.

CPU از ماده ای نیمه رسانا که معمولا 2 الی 3 اینچ و مربعی شکل و از تعداد زیادی پایه کوچک فلزی که در زیر آن قرار گرفته اند، تشکیل شده است. محل قرارگیری پردازنده یا چیپ CPU بر روی مادربورد تعبیه شده است.

فرایند دستورالعمل های پردازنده: 

از ابتدای درست شدن CPU تا به امروز تحولات و پیشرفت های بسیاری در این زمینه صورت گرفته است، اما مراحل عملکرد پایه همان سه گام Fetch(واکشی)، Decode(رمزگشایی) و Execute(اجرا) بوده و هستند، که ساده شرح آنها به این صورت است.

1.Fetch یا واکشی: 

دستورالعمل های دریافتی در قالب صفر و یک از طریق RAM به پردازنده ارسال می شوند. هر دستور فرستاده شده شامل بخش کوچکی از یک  عملیات بزرگ می باشد، پس بایستی پردازنده فرمان های بعد از آن را شناسایی کرده و آماده دریافت آنها باشد. نشانی دستور در یک PC، که شمارشگر برنامه می باشد نگهداری شده و سپس پی سی و فرمان در IR که قسمت ثبت فرمان است قرار داده می شوند، بعد از آن طول PC افزایش پیدا کرده تا به نشانی فرمان های بعدی مرجوع شوند.

2. Decode یا رمزگشایی:

وقتی یک دستور واکشی در IR ذخیره شد، CPU فرمان را در مدار رمز گشا به سیگنال های تبدیل کرده و برای فعالیت بخش های دیگر خود ارسال می کند.

3. Execute یا اجرا: 

در آخرین مرحله، فرمان های رمزگشایی شده در قسمت های قبلی، به بخش های مربوط به آن فرمان در پردازنده فرستاده  شده و نتایج برای فرمان های بعدی در قسمتی از پردازنده ثبت می شوند تا بتوان به انها بازگشت و رجوع کرد. برای درک چنین مراحل عملیاتی و جهت ساده تر فهم آن می توانید عملیات ماشین حساب را مجسم نمایید.

سرعت پردازنده یا سرعت کلاک:

به مقدار اجرای دستورالعمل های که پردازنده سیستم یا لپ تاپ در مدت زمان 1 ثانیه می تواند انجام دهد که با واحد گیگاهرتز GHz سنجیده می شود، سرعت کلاک گفته می شود. مثلا پردازنده ای که دارای سرعت کلاک (ساعت) 3.0 گیگاهرتز است توانایی محاسبه 3،000،000،000 دستورالعمل را دارد.

حافظه Cache:

یک حافظه داخلی یا آنبورد بین CPU و حافظه RAM که بسیار سریع میباشد، حافظه کش گفته می شود، و یکی از مهمترین مشخصه های پردازنده میباشد و معمولا چند مگابایت حافظه برای ذخیره سازی دارد. هرچه حجم حافظه Cach بالاتر باشد قیمت CPU نیز بیشتر خواهد بود و یکی از دلایل قیمت پردازنده همین حافظه است. CPU در ابتدا اطلاعات را در کش ذخیره کرده و سریعتر به آنها دسترسی پیدا می کند و در صورتی اطلاعات خواسته شده را در آن پیدا نکرد سپس به سراغ حافظه RAM میرود. 

Core یا هسته: 

شاید زیاد شنیده باشید که هنگام خرید لپ تاپ یا یک سیستمی از تعداد هسته های آن از شما سوال شود که سیستم شما چند هسته ای است؟ در واقع هسته پردازنده مثل هسته یک بادام می باشد موقعی که پوسته سخت آن را می شکنید با دو یا چهار مغز روبرو شوید، هسته هم یک چنین حالتی دارد در داخل پردازنده دو هسته متفاوت و یا چهار هسته، نزدیک و تقریبا چسبیده به هم، بر روی یک تراشه قرار داده می شوند و هر کدام از آنها فرمان های متفاوت و مستقلی را بررسی می کنند  و گاها اطلاعات را از یکدیگر قرض می گیرند. همیشه تعداد هسته ها زوج می باشد 2، 4 و 8 تا، مگر آنکه سازنده یکی از هسته ها را خاموش کند، مثلا i3 دو هسته یا Dual Core و i5 و i7 چهار هسته یا Quad Core می باشند. قدرت محاسبه پردازنده به غیر هسته به سرعت کلاک، حافظه کش، حافظه رم، Hyper-Threading و نسل آن ارتباط مستقیم دارد.

دو غول فعال در زمینه طراحی و ساخت پردازنده های کامپیوتر، لپ تاپ و سرورها، Intel و AMD هر دو از آمریکا، می باشند و تفاوت بین آنها در این منوال نمیگنجد.

برای اینکه بدانید که سیستم شما چند هسته ایست دردسکتاپ برروی My Computer کلیک راست کرده و پس از باز شدن پنجره , روی manage کلیک کنید. سپس یک پنجره دیگر باز شده و روی device manager کلیک کرده و بعد از باز شدن آن روی گزینه Processors کلیک کنید تا اطلاعات کامل از تعداد هسته و سرعت پردازنده را مشاهده نمایید.

ما در فروشگاه اینترنتی اقیانوس که در زمینه فروش اینترنتی فعالیت می کنیم، امیدواریم توانسته باشیم اطلاعاتی مختصر مفید به شما همراهان گرامی عرضه نماییم، و اگر موضوع اشکالات علمی از نظر متخصصان و صاحبنظران داشت ما را آگاه نمایید.