CPU چیست؟

سی پی یو چیست

cpu به معنی واحد پردازش مرکزی است. سی پی یو یکی از مهم ترین بخش در کامپیوتر، لپ تاپ و سایر رایانه ها است که برای انجام عملیات های محاسباتی را ساخته شده. واحد پردازش مرکزی یا همان cpu نقش مغز را در مادربرد انجام می دهد و اگر cpu در رایانه نباشد، رایانه قادر نیست کاری را انجام بدهد.

تاریخچه سی پی یو در اواخر قرن بیستم شکل می گیرد، زمانی که اولین کامپیوتر ها با لوله های خلا و مدارهای الکتریکی محاسبات را انجام می دادند شکل گرفت. البته لازم به ذکر است که سی پی یو های اولیه نسبت به cpu های الان بزرگتر و ضعیف تر هستند اما در دهه های مختلف اندازه آن ها کاهش و قدرت آن ها بیشتر شده است.

با قانون مور، اصلی که پیش بینی می کند تعداد ترانزیستورها در مدارهای مجتمع تقریباً هر دو سال یکبار دو برابر می شود. تکامل CPU ها با رشد تصاعدی در قدرت پردازش آنها در حال انجام است، این پیشرفت بی وقفه کامپیوترها را قادر می سازد کوچکتر، سریعتر و کارآمدتر شوند و راه را برای نوآوری در زمینه های مختلف از جمله تحقیقات علمی، سرگرمی و تجارت هموار کند.

نوع معماری cpu

با توجه به اهمیت سی پی یوها بد نیست تا نگاهی داشته باشیم به معماری این قطعه ی کوچک اما تاثیر گذار در تاریخ فناوری های تولید شده به دست انسان. معماری سی پی یو به طراحی داخلی و ساختار داخلی یک واحد پردازشی مرکزی در یک کامپیوتر اشاره دارد. این معماری تعیین کننده عملکرد و قابلیت‌های یک پردازنده است. چندین نوع معماری سی پی یو وجود دارد، اما دو معماری اصلی و متداول عبارتند از:

معماری RISC: معماری risc مخفف (Reduced Instruction Set Computer) است که تعداد دستورات ماشینی کمتر می شود. دستورات در این معماری ساده تر و بهتر استفاده می شود که باعث افزایش سرعت در انجام عملیات ها شده است. پردازنده‌های RISC عمدتاً در کاربردهایی که نیاز به عملیات سریع و انجام محاسبات مکرر دارند، مثل کامپیوترهای شخصی، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

معماری CISC: مخفف (Complex Instruction Set Computer) است که در این معماری، تعداد زیادی دستورات به پردازنده اضافه می شود. این معماری برای پشتیبانی از دستورات گوناگون و کاربردهای متنوع مورد استفاده است. پردازنده‌های CISC به طور عمده در سرورها و کامپیوترهایی با نیاز به پردازش داده‌های پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اجزایه پردازنده

پردازنده ها ( CPU ) از اجزای مختلفی تشکلی شده اند که عبارت است از:

1. واحد منطق حسابی یا ALU  ALU بخشی از پردازنده است که عملیات ریاضی و منطقی مانند جمع، تفریق، ضرب، تقسیم و مقایسه را انجام می دهد. محاسبات و دستکاری داده ها را انجام می دهد.
2. واحد کنترل: رجیسترها مکان های ذخیره سازی کوچک و پرسرعتی در CPU هستند که به طور موقت داده ها و دستورالعمل ها را در حین پردازش نگهداری می کنند. آنها دسترسی سریع به اطلاعات پرکاربرد را فراهم می کنند و برای ذخیره نتایج میانی و آدرس های حافظه استفاده می شوند.
3. ساعت: ساعت که اغلب به عنوان ساعت سیستم از آن یاد می شود، عملیات CPU را با تولید یک پالس ثابت یا سیکل ساعت هماهنگ می کند. هر چرخه ساعت نشان دهنده یک واحد زمان ثابت است که در طی آن پردازنده می تواند وظایفی را انجام دهد. سرعت کلاک بر حسب هرتز (هرتز) اندازه گیری می شود و عامل مهمی در تعیین عملکرد پردازنده است.
4. کش: کش یک نوع حافظه کوچک اما بسیار سریع است که در داخل CPU قرار دارد. به عنوان یک بافر بین پردازنده و حافظه اصلی کامپیوتر (RAM) عمل می کند. حافظه پنهان داده ها و دستورالعمل ها را که اغلب به آنها دسترسی دارند ذخیره می کند و زمان بازیابی آنها از حافظه اصلی کندتر توسط CPU را کاهش می دهد و در نتیجه عملکرد کلی سیستم را بهبود می بخشد.

روش کار CPU واحد پردازش

سی پی یو (CPU) به عنوان مغز یا واحد پردازشی مرکزی یک کامپیوتر عمل می‌کند و مسئول اجرای دستورات و انجام محاسبات است. عملیات اصلی یک CPU از چرخه ای به نام چرخه “بازیابی، تفسیر، اجرا” پیروی می کند. در ادامه هر مرحله از این چرخه را توضیح می دهیم که چگونه دستورالعمل ها از حافظه واکشی و رمزگشایی می شوند و توسط CPU اجرا می شوند. روش کار سی پی یو به صورت سیکل‌های ساعتی انجام می‌شود و شامل مراحل زیر می‌شود:

بازیابی: دراول کار پردازنده از رم درستورات را گرفته و با استفده از دستورات ان را بازیابی می کن. این ادرس ها از قسمتی با نام ( نشانگر دستورات ) به پردازشگر می اید که نمیاین کننده امحل اجرایه برنامه در حافظه است

پردازش و دیکد: دستورات بازیابی شده در این مرحله تفسیر و دیکد می‌شوند. این بدان معناست که سی پی یو تشخیص می‌دهد که دستور چه کاری باید انجام دهد و کدام عملیات‌ها را باید اجرا کند.

اجرا: در این قسمت سی پی یو دستورات را انجام و اجرا می کند. یعنی انجام عملیات محاسباتی و یا عملیات منظقی باشد و یا دسترسی به حافظه باشد

ذخیره: نتیجه عملیات انجام شده در مرحله قبلی در این مرحله به حافظه اصلی یا به رجیسترهای داخلی سی پی یو ذخیره می‌شود.

 

 تولید کنندگان CPU

اینتل: سی پی یو اینتل یکی از پرفروش ترین مدل های پردازنده در بازار های CPU به شمار می اید. این شرکت امریکایی با تاریخچه طولانی در طراحی پردازنده ها نظیر core i و xeon شناخته می شود. محصولات اینتل به عنوان گیزنه ای خوب و قدرتمند در بازار کامپیوتر های شخصی، سرور ها و دستگاه های تعبیه شده شناخته می شود. همچنین intel هشتاد درصد بازار را به نام خود در فروش انواع مختلف از قطعه ها به دست بگیرد. همچنین با نو اوری انها مثل فناوری Hyper-Threading و Turbo Boost توانسته عملکرد بهتری ازسایر شرکت ها را بدست بی اورد

 

AMD: یکی دیگر از بازیگران برجسته در بازار CPU است که به دلیل پیشنهادات و نوآوری های رقابتی خود در زمینه تولید انواع سی پی یو ای ام دی  شناخته شده است. شرکت AMD یک رقیب قدرتمند برای Intel در صنعت پردانزده ا ست. این شرکت آمریکایی با معرفی پردازنده‌های Ryzen با عملکرد بالا، مصرف انرژی کم، و قیمت مناسب، توانسته است نفوذ قابل توجهی در بازار کسب کند. همچنین، در حوزه سرورها و مراکز داده، پردازنده‌های AMD EPYC با کارایی بالا و امکانات پیشرفته شناخته می‌شوند. AMD به عنوان یک گزینه متنوع و اقتصادی برای کسانی که به دنبال تنوع در انتخاب پردازنده هستند، شناخته می‌شود و در تلاش برای ایجاد رقابت در بازار پردازنده‌ها به

پیشرفتهایی نظیر فناوری مولتی‌کور و فناوری ریزمعماری Zen اعتماد دارد.

 

IBM :IBM  (International Business Machines Corporation) یکی از شرکت‌های بزرگ و با قدمت زیاد در عالم تکنولوژی و مهندسی می‌باشد. این شرکت آمریکایی در زمینه توسعه و تولید پردازنده‌ها و سیستم‌های پردازش داده‌های بزرگ و مهم فعالیت دارد. پردازنده‌های IBM معمولاً برای سرورهای بزرگ، محاسبات علمی، و تحقیقاتی با نیازهای خاص تولید می‌شوند. شرکت IBM همچنین در زمینه تحقیقات پیشرفته و توسعه فناوری‌های نوآورانه مانند کوانتوم کامپیوتینگ و هوش مصنوعی فعالیت دارد. IBM به عنوان یکی از عوامل اصلی در توسعه تکنولوژی‌های

پیشرفته در دنیای تکنولوژی معرفی می‌شود.

 

ARM: شرکت ARM Holdings یک شرکت بریتانیایی است که در طراحی پردازنده‌ها و میکروپروسسورهای با مصرف برق کم متخصص است. این شرکت طراحی‌ پردازنده‌های خود را به سایر شرکت‌های تولید کننده پردازنده‌ها (مانند Qualcomm و Apple) ارائه می‌دهند. طراحی‌های ARM به دلیل مصرف انرژی پایین و انعطاف پذیری بالا در دستگاه‌های قابل حمل، تلفن‌های همراه، تلویزیون‌های هوشمند، و دستگاه‌های اینترنت اشیاء (IoT) مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شرکت معمولاً به عنوان یک پیشرو در زمینه پردازنده‌های با مصرف برق کم شناخته می‌شود.

انتخات CPU مناسب

سی پی یو ها با نوع های و کار های متفاوت ساخته شده اند. شما با 3 نکته کلیدی میتوانید پردازنده مورد نظر خود را پیدا کنید

 

هدف: اولین قدم برای پیدا کردن CPU مورد نظر باید هدف خود و نوع کاربرد خود از سی پی یو را در نظر داشته باشید. اگر برای کار کرد روزمره مثل وب گردی کار های محاسباتی و فیلم دیدن سی پی یو میخواید پردازنده متوسط و ارزون برای رایانه شماست. اگر برای کار های گرافیک و بازی میخواهید سی پی یو های نسل جدید و قدرتمند و چند هسته ای بهترین گذینه است

 

سازگاری با رایانه: سی پی یو ها در مدل و سری های مختلف ساخته شده اند. برای سازگاری با کامپیوتر باید پردازنده مرکزی به سوکت مادربرد، مدل و نسل یکی باشد تا هم خوانی کند. همچنین، مطمئن شوید که منبع تغذیه(PSU ) سیستم شما قدرت کافی را برای تامین نیازهای برقی سی پی یو دارد.

 

بودجه: بودجه شما نیز یک عامل مهم در انتخاب سی پی یو است. سی پی یو‌ها با قیمت‌های مختلف در بازار موجود هستند. انتخاب یک سی پی یو با توجه به بودجه مالی شما مهم است. ممکن است بخواهید تعادلی بین کارایی و قیمت بیابید تا نیازهای خود را برآورده کنید.

 

نتیجه گیری

پردازنده مرکزی یا CPU بخش مرکزی در مادربرد ها است که نقش مهمی را در مادربرد ایفا می کند. سی پی یو ها در تمام رایانه ها از موبایل همراه، تبلت، لپ تاپ، کامپیوتر و سایر رایانه ها وجود دارد. البته لازم به ذکر است تنها پردازنده مرکزی برای کامپیوتر ها کافی نیست بلکه به قسمت های دیگر برای عملکرد خوب در سیستم نیاز دارد مثل: پردازنده گرافیک ( GPU )، رم ( RAM )و باقی قطعات.