مفاهیم CPU به زبان ساده

پردازنده کامپیوتر (CPU)

بعد از اینکه یک کامپیوتر و یا یک لپ تاپ را می خرید تقریبا اولین چیزی که از شما سوال می شود این است که سی پی یو سیستمتان چند است… خوب اگر شما اصلا ندانید که سی پی یو چیست هاج و واج نگاه می کنید و این اصلا خوب نیست! در ضمن اگر بخواهید یک دستگاه جدید بخرید واقعا باید از نوع سی پی یو و چند هسته ای بودن آن آگاه باشید پس این مورد چیزی است که باید یاد بگیرید. سی پی یو همان واحد پردازش مرکزی یا پردازنده کامپیوتر است، برای دانستن مفاهیم بیشتر درباره ی آن با الی گشت همراه باشید، می خواهیم دانستنی های پردازنده ی کامپیوتر را با زبان بسیار ساده به شما آموزش دهیم.

مطالب مرتبط:
عوامل اصلی آلودگی هوا چیست؟
در کدام یک از این سیاره ها می خواهید زندگی کنید؟

وقتی از شما می پرسند پردازنده ی سیستمتان ای ام دی (AMD) است یا اینتل؟ دو یا ۵ هسته ای؟ امکان دارد گیج شوید و ندانید که اصلا تفاوت بین این دو چیست… اما نگران نباشید چون ما این جاییم تا به شما کمک کنیم.

پردازنده کامپیوتر چیست؟

به پردازنده کامپیوتر یا همان پردازنده ی مرکزی (CPU) معمولا مغز کامپیوتر می گویند که یکی از واحدهایی در کامپیوتر است که وظیفه ی پردازش را برعهده دارد و یکی از اصلی ترین و مهم ترین اجزای هر سیستمی است. این واحد در واقع وظیفه ی انجام محاسبات، عملیات و اجرای برنامه ها را دارد.

سی پی یو داده ها را از رم می گیرد، آن ها را دیکد و پردازش می کند و بعد تحویل می دهد. پردازنده ها در تمام دیوایس ها از کامپیوتر گرفته تا لپ تاپ، گوشی های هوشمند، تبلت ها و تلویزیون های هوشمند وجود دارند و چیپ ست های مربعی کوچکی هستند که روی مادربرد قرار می گیرند و با بقیه ی سخت افزارها در تعامل کامل هستند تا بتوانند دستورات را به درستی انجام دهند.

پردازنده کامپیوتر چه طور کار می کند؟

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).

چند هسته ای بهتر است؟

تا حالا مطمئمنا شنیده اید که می گویند فلان سیستم ۷ هسته ای است یا ۵ هسته ای است، منظور هسته ی زردآلو نیست! در زمان های نه چندان دور پردازنده ها فقط یک هسته داشتند و این به آن معناست که آن ها فقط می توانستند مجموعه ای از تسک ها را انجام دهند و به همین دلیل هم سرعت کامپیوتر پایین بود و عملیات را به کندی انجام می داد اما خیلی زود دنیا تغییر کرد! این محدودیت سی پی یو باعث شد تا سازندگان به فکر راهی برای بهبود عملکر و کارایی آن ها بیفتند و این موضوع به خلق سی پی یوهای چند هسته ای منجر شد و به همین دلیل است که امروزه می شنویم پردازنده ای ۵ یا مثلا هفت هسته ای است.

حالا، یک پردازنده ی دو هسته ای برای مثال دو سی پی یو جدا است که بر روی یک چیپ ست نصب می شود و هر چه که تعداد هسته های بیشتر شود سی پی یو ها قادر هستند تا عملیات پردازشی هم زمان را انجام دهند و همین باعث افزایش عملکرد سیستم و کاهش زمان پردازش می شود و در نتیجه سرعت بالاتر می رود.

البته یادتان باشد که همیشه هم تعداد هسته ی بالاتر به معنای سریع تر بودن نیست، اگر فرکانس کلاک پردازنده پایین تر باشد و معماری بهتری داشته باشد، می تواند سریع تر از پردازنده ای با تعداد هسته بالاتر باشد. فرکانس کلاک چیست؟ در پایین توضیح داده شده است.

فرکانس کلاک پردازنده

فرکانس در واقع همان سرعت عملکرد پردازده است و تا قبل از پردازنده های چند هسته ای، فرکانس مهم ترین معیار بررسی عملکرد در سی پی یو های مختلف بود و البته که هنوز هم بسیار اهمیت دارد و پارامتری است که مورد توجه است. خیلی وارد جزییات عملکرد آن و چگونگی آن نمی شویم فقط به صورت خیلی کلی باید گفت که سرعت پردازنده با هرتز سنجیده می شود و مثلا وقتی که می گویند سرعت پردازنده ای ۱.۸ گیگاهرتز است به این معناست این پردازنده در هر ثانیه ۱۸۰۰۰۰۰۰۰۰ سیکل کاری را انجام می دهد و بدیهی است که هر چه این مقدار بالاتر باشد به معنای بالاتر بودن توانایی و سرعت پردازنده است.

همان طور که در بالا هم به آن اشاره شد همه ی پردازنده ها ۳ عملکرد دارند که همان فچ، دیکد و اجرا است. همان طور که شاید تا حالا ممکن است حدس زده باشید مرحله ی فچ شامل دریافت دستورات است، این دستورات مطمئنا جمله نیستند! بلکه مجموعه ای از اعداد است که از رم به پردازنده کامپیوتر فرستاده شده است، هر دستوری فقط بخش کوچکی از کل عملکرد است در نتیجه سی پی یو باید بداند که دستور بعدی قرار است چه باشد که این کار را با شمارنده ی برنامه انجام می دهد.

دیکد

بعد از اینکه دستور فچ و در ثبات دستور ذخیره شد، سی پی یو این دستور را به مداری به نام دیکدر دستور عبور می دهد که باعث می شود تا دستورات به سیگنال هایی که قابلیت عبور و مرور از سی پی را دارد تبدیل شود.

اجرا کردن

در قدم آخر، دستوراتی که دیکد شده اند به قسمت های مرتبط پردازده کامپیوتر فرستاده می شوند تا تکمیل شوند. نتایج این عمل در ثبات سی پی یو نوشته می شود تا در دستورت بعدی بتوان به آن مراجعه کرد و از آن استفاده کرد درست مثل حافظه ی ماشین حسابتان!

به عنوان آخرین مفهوم از پردازنده کامپیوتر می خواهیم در باره ی سوکت پردازنده صحبت کنیم که احتمال دارد تا حالا به گوشتان خورده باشد سوکت پردازده قسمتی از مادربرد است که پردازنده داخل آن قرار می گیرد و در واقع ارتباط بین پردازنده با مادربرد است، جنس آن از پلاستیک است و به واسطه ی پین هایی که در داخل آن قرار دارد با سی پی یو مرتبط می شود.

در بالا سعی کرده ایم به زبان واقعا ساده مفاهیم کلی پردازنده را به  شما آموزش دهیم، با این حال اگر بخواهید وارد جزییات آن شوید می تواند خیلی زمان بر باشد، به هر حال دنیای علم دنیای پیچیده ای است!

منبع: makeuseof.com