CPU یا پردازشگر رایانه چیست؟

سی پی یو یا همان واحد پردازش مرکزی رایانه یکی از مهمترین اجزای یک سیستم رایانه‌ای محسوب می‌‌شود و وظیفه مهم پردازش و تجزیه و تحلیل منطقی را بر عهده دارد. سی پی یو در زبان انگلیسی CPU خوانده می‌شود که مخفف عبارت central processing unit است.
در زمان انتخاب یک رایانه مناسب، شناخت مدل ها و عملکرد هر کدام از آنها با درنظر گرفتن وظیفه ای که قرار است به آن محول شود از اهمیت بالایی برخوردار است تا جایی که انتخاب نادرست قادر است شما را حسابی به دردسر بیاندازد و پول مبارک را هدر دهد.

- فایل گپ
درک تفاوت بین سی‌پی‌یوهای اینتل و ای‌ام دی (AMD) یا نسخه‌های i3 در برابر i7 کاری سخت است و دلیل اهمیت این تفاوت نیز به خوبی گفته نمی‌شود. گرچه دانستن این که کدام مدل سی‌پی‌یو برای هر کس مناسب است کار سختی است، اما در این مقاله سعی می‌کنیم این موارد را برایتان بیان کنیم.

سی‌پی‌یو یا پردازشگر چیست؟

واحد پردازش مرکزی یا به اختصار سی‌پی‌یو (CPU) اکثراً به نام مغز رایانه نامیده می‌شود. با این که سی‌پی‌یو تنها یکی از انواع واحدهای گوناگون پردازشی در رایانه است، اما در حقیقت مهم‌ترین آن‌ها به حساب می‌آید. این واحد بخشی از کامپیوتر است که برای اجرای محاسبات، اقدامات و اجرای برنامه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سی‌پی‌یو ورودی‌ها را به شکل دستورالعمل‌هایی از RAM رایانه دریافت می‌کند، سپس عمل مد نظر را کدگشایی و پردازش کرده و در انتها در خروجی ارائه می‌دهد. سی‌پی‌یو ها در همه نوع دستگاه‌هایی از کامپیوتر تا لپ‌تاپ، گوشی‌های هوشمند، تبلت، و تلویزیون‌های هوشمند حضور دارند.

بیشتر بخوانید
مادربرد و کاربرد آن در رایانه چیست؟

آن‌ها به صورت تراشه‌های کوچک اکثراً مربعی شکل هستند که بر روی مادربورد دستگاه‌ها قرار گرفته و با دیگر سخت‌افزارها در ارتباط هستند تا عملیات‌های رایانه را اجرا کنند.

نحوه عملکرد سی‌پی‌یو

در طی سال‌های مدید از وقتی که اولین سی‌پی‌یو عرضه شد، بهبودهای فراوانی در آن‌ها ایجاد شده است. اما با وجود این واقعیت، هنوز هم کارکرد اصلی سی‌پی‌یو شامل سه مرحله ساده است: واکشی (Fetch)، کدگشایی (Decode) و اجرا (Execute).

واکشی

همان‌گونه که از نام آن بر می‌آید در این مرحله سی‌پی‌یو یک دستورالعمل را دریافت می‌کند. این دستورالعمل به شکل یک سری از اعداد است و از RAM به سی‌پی‌یو فرستاده می‌شود. هر دستورالعمل تنها بخشی کوچکی از یک عملیات است.

براین اساس سی‌پی‌یو 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. درانتها طول پی‌سی برای ارجاع به آدرس دستورالعمل بعدی بسط می‌یابد.

کدگشایی

وقتی که دستورالعملی واکشی شده و در ثبات دستورالعمل ذخیره شد، سی‌پی‌یو دستورالعمل‌ها را به یک مدار که مدار کدگشایی دستورالعمل نامیده می‌شود، می‌فرستد. در این مرحله دستورالعمل به سیگنال‌هایی تبدیل می‌شود که برای اقدام‌های گوناگون به اجزای متفاوت سی‌پی‌یو فرستاده می‌شود.

اجرا

در مرحله پایانی دستورالعمل‌های کدگشایی شده به اجزای مرتبط سی‌پی‌یو فرستاده می‌شوند تا اجرا شوند. ماحصل کار عموماً در ثبات سی‌پی‌یو نوشته می‌شود تا بتوان در دستورالعمل‌های بعدی به آن ارجاع داد. این قسمت شبیه حافظه ماشین‌حساب عمل می‌کند.

- فایل گپ

سی‌پی‌یو چندهسته‌ای بخریم؟

در روزهای اول عصر محاسبات، هر سی‌پی‌یو تنها یک هسته منفرد داشت. این بدان مفهوم بود که سی‌پی‌یو در هر زمان تنها مجموعه واحدی از وظایف را قادر بود انجام دهد. این مسئله یکی از اصلی‌ترین دلایل کند و زمان‌گیر بودن اجرای محاسبات گوناگون محسوب می‌شد؛ اما مدت‌هاست که همه چیز دگرگون شده است.

بیشتر بخوانید
بایوس چیست؟ کوچک اما نبض حیات سیستم

بعد از آن که سی‌پی‌یوهای تک‌هسته‌ای به سقف توان محاسباتی خود رسیدند، تولیدکنندگان ‌‌برای پیدا کردن روش‌هایی ‌‌در راستای بهینه‌سازی محاسبات به تکاپو افتادند.
همین انگیزه بهبود محاسبات بود که منتهی به ایجاد پردازنده‌های چندهسته‌ای شد. امروزه در ‌‌اکثر موارد با اصطلاحاتی شبیه سی‌پی‌یوهای dual، quad یا حتی octa روبرو می‌شویم.

به عنوان نمونه یک پردازنده دو هسته‌ای (dual-core) دقیقاً از دو سی‌پی‌یو جدا بر روی یک تراشه منفرد تشکیل شده است. با افزایش تعداد هسته‌ها، سی‌پی‌یو ها قدرت مدیریت پردازش‌های همزمان بیشتری را به دست می‌آورند. این کار موجب افزایش عملکرد و کاهش زمان محاسبات می‌شود.

- فایل گپ

پردازنده‌های دو هسته‌ای ‌‌خیلی سریع جای خود را به پردازنده‌های چهار هسته‌ای دادند که از چهار سی‌پی‌یو جداگانه تشکیل شده‌اند و حتی پردازنده‌های هشت هسته‌ای نیز اینک در بازار حضور دارند. اگر به این سی‌پی‌یوهای هشت هسته‌ای فناوری فراریسمانی (hyper-threading) را نیز اضافه کنیم در حقیقت 16 هسته پردازشی مستقل خواهیم داشت.

اهمیت مشخصات پردازشگر

داشتن درک از چگونگی عملکرد سی‌پی‌یو همراه با درک تفاوت برندها و تعداد هسته‌ها در شناخت بهتر سی‌پی‌یو ها ‌‌تأثیر فراوانی دارد. با این وجود گزینه‌های فراوان دیگری نیز وجود دارند که خصوصیات مشابهی احتمال دارد داشته باشند. بعضی مشخصات دیگر نیز وجود دارند که می‌توانند در مورد تصمیم‌گیری در موقع خرید سی‌پی‌یو به شما کمک کنند.

موبایل یا دسکتاپ

در اعصار دور رایانه‌ها دستگاه‌های الکترونیکی ساکن بزرگی بودند که نیروی مورد نیاز آن‌ها با استفاده از دوشاخه‌های ثابت متصل به برق تأمین می‌شد. با این وجود حرکت به سمت فناوری موبایل و ظهور گوشی‌های هوشمند موجب شد که مجبور شویم رایانه را با خودمان به جاهای گوناگون حمل کنیم. پردازنده‌های موبایل برای افزایش کارایی و مصرف توان بهینه‌سازی شدند تا شارژ باتری دستگاه‌های موبایل حد الامکان عمر بیشتری داشته باشد.

بیشتر بخوانید
واحد پردازش گرافیکی (GPU) کاربردها و انواع آن

تولیدکنندگان بر اساس استدلال خودشان تصمیم گرفتند که پردازنده‌های موبایل و دسکتاپ خود را به شکل یکسان ولی با پیشوندهای گوناگون نامگذاری کنند. با این حال این‌ دو نوع سی‌پی‌یو محصولات کاملاً مختلفی هستند.

- فایل گپ

پیشوند پردازنده‌های موبایل به شکل «U» برای سری با مصرف توان خیلی کم، «HQ» برای گرافیک عملکرد بالا و «HK» برای گرافیک با عملکرد بالا با توانایی اورکلاک انتخاب شده است. پیشوندهای سی‌پی‌یوهای دسکتاپ به شکل «K» برای انواع با قابلیت اورکلاک و «T» برای آن‌ها که مصرف توان بهینه دارند انتخاب شده‌اند.

32 یا 64 بیتی؟

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 گوناگون تقسیم می‌شوند. وقتی که پردازنده‌ها با توانایی دریافت کلمه‌هایی با 32 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 ادامه این قانون به آهستگی رایانه‌ها توانایی پشتیبانی از بیش از 4 گیگابایت رم را یافتند که فرصت ظهور پردازنده‌های 64 بیتی را فراهم می‌کرد.

طراحی توان حرارتی

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

سوکت سی‌پی‌یو و سازگاری مادربرد

برای این که بتوان یک کامپیوتر کامل را جمع کرد، سی‌پی‌یو باید از طریق مادربورد به قطعات دیگر رایانه متصل شود. در حین انتخاب سی‌پی‌یو باید اطمینان حاصل کنید که انواع سوکت‌های سی‌پی‌یو و مادربورد با هم سازگار هستند.

بیشتر بخوانید
حافظه RAM چیست؟

- فایل گپ

کش های L2/L3

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

فرکانس سی پی یو

فرکانس سی‌پی‌یو به معنی سرعت عملکرد پردازنده است. قبل از ظهورپردازنده‌های چندهسته‌ای، فرکانس پردازنده مهم‌ترین معیار عملکرد برای سی‌پی‌یوهای گوناگون محسوب می‌شد علی‌رغم اضافه کردن امکانات گوناگون هنوز هم این خصوصیت یکی از اصلی‌ترین مواردی است که هنگام خرید سی‌پی‌یو باید مد نظر داشت. این فرکانس بالاتر است که به عنوان مثال موجب می‌شود در مواردی یک سی‌پی‌یو دو هسته‌ای سریع‌تر از سی‌پی‌یو چهار هسته‌ای عمل کند.

حرف پایانی

سی‌پی‌یو در واقع مغز رایانه محسوب می‌شود. این واحد همه وظایف مربوط با محاسبات را اجرا می‌کند. اغلب اجزای دیگر رایانه در حقیقت در خدمت اجرای وظایف سی‌پی‌یو هستند. بهبودهایی که در فناوری پردازنده‌ها ایجاد گردیده است، شامل فناوری چند رسمانی و چندهسته‌ای است که نقش بسزایی در انقلاب تکنیکی در این حوزه داشته است.

- فایل گپ

اگر بتوانید تفاوت‌های بین یک سی‌پی‌یو دو هسته‌ای اینتل i7 و یک سی‌پی‌یو چهار هسته‌ای اِی‌ِاِمدی X4 860k را تشخیص دهید، مسلماً در حین انتخاب سی‌پی‌یو کار شما بسیار راحت‌تر خواهد بود. به این ترتیب می‌توانید از صرف هزینه برای سخت‌افزارهایی که توانی بیش از نیاز شما دارند، جلوگیری به عمل آورید. در ضمن می‌توانید به خوبی با وضعیت رایانه یا لپ‌تاپ و نحوه ارتقای آن آشنا شوید.
در نهایت باید گفت اگر در انتخاب و شناخت سی پی یو و کاربرد آنها اطلاعات بیشتری دارید لطفا آن را با ما و کاربران فایل گپ در میان بگذارید.

بیشتر بخوانید
نشانه‌های خرابی هارددیسک را دریابید