CPU چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟

هنگام خرید لپ تاپ آنچه که حائز اهمیت است CPU می­‌باشد. برای کاربرانی که با این نوع قابلیت آشنایی ندارند تصمیم گیری بین AMD و اینتل، دو هسته یا چهار هسته‌­ای، i3  یا i7  می­‌تواند دشوار باشد، با ما همراه باشید تا در مطلب امروز یک راهنمای کامل در مورد فهم و قابلیت CPU  ارائه دهیم:

مفهوم کلی CPU

CPU (واحد پردازش مرکزی) در یک کلام مغز کامپیوتر است! قطعه‌­ای کوچک با وظایف بزرگ؛ با وجود اینکه CPU تنها یکی از واحدهای پردازش را تشکیل می­‌دهد، اما یکی از مهم­ترین اجزاء محسوب می‌­شود. CPU بخشی از رایانه است که محاسبات و اجرای برنامه‌­ها را انجام می­دهد.

اطلاعات را از RAM کامپیوتر دریافت کرده، سپس، رمزگذاری و پردازش می­‌کند. CPU در انواع دستگاه‌­ها از قبیل رایانه­ و لپ تاپ، گوشی هوشمند، تبلت و تلویزیون­ هوشمند به کار می‌­رود. به صورت یک تراشه کوچک و مربعی شکل روی مادربرد دستگاه قرار می­‌گیرد و با سخت‌افزارهای دیگر کامپیوتر در تعامل است.

نحوه کار کردن آن

از زمان ظهور CPU تا به امروز پیشرفت‌­های بزرگی رخ داده است. البته، عملکرد اصلی و پایه CPU به صورت سه مرحله دریافت ورودی (Fetch)، رمزگشایی (Decode) و اجرای آن (Execute) می­‌باشد.

دریافت ورودی (Fetch)

همانطور که می‌­دانید دریافت ورودی به معنای دریافت دستورالعمل است. دستورالعمل به صورت یک سری صفر و یک از رم به CPU  منتقل می‌­شود. هر دستورالعمل یک بخش کوچک از هر عملیات را تشکیل می­‌دهد، بنابراین CPU باید بداند که پس از دریافت یک دستورالعمل، منتظر کدام دستورالعمل باشد. آدرس دستورالعمل فعلی توسط یک program counter (شمارنده برنامه) حفظ می­‌شود. سپس شمارنده و دستورالعمل­‌ها در یک Registry Instruction (IR)  قرار می‌­گیرند. سپس، طول شمارنده افزایش می­‌یابد و آدرس دستورالعمل بعدی را به CPU ارجاع می‌­دهد.

رمزگشایی (Decode)

پس از دریافت دستورالعمل و ذخیره شدن آن در IR ، CPU دستورالعمل را به یک مدار به نام رمزگشایی می­‌دهد. اکنون، دستورالعمل به سیگنال­ تبدیل می­‌شود تا از طریق بخش‌­های دیگر CPU برای انجام کار مورد نظر منتقل شود.

اجرا کردن (Execute)

در مرحله نهایی، دستورالعمل­‌های رمزگشایی به قسمت­‌های مربوطه CPU ارسال می­‌شود که باید آماده اجرا و تحویل خروجی شود. نتایج مربوطه ذخیره می­‌شود تا در صورت نیاز با اشاره کردن به آن بتوان به راحتی آن را اجرا کرد.

تعداد هسته­‌ها

در ابتدا، CPU تنها شامل یک هسته بود، به همین علت محدود به مجموعه­‌ای از وظایف بود و محاسبات اغلب کند و زمان بر بود، اما با مرور زمان تولیدکنندگان به دنبال روش‌­هایی برای بهبود عملکرد بودند، که منجر به ایجاد پردازنده‌­های چند هسته‌­ای شد.

برای مثال یک پردازنده دو هسته‌ای شامل دو CPU مجزا در یک تراشه واحد است. با افزایش تعداد هسته‌­ها، پردازنده‌­ها قادر به پردازش چندین فرآیند همزمان هستند. این عملکرد باعث افزایش کارایی و کاهش زمان پردازش می­‌شود. پس از به وجود آمدن دو هسته­‌ای، پردازنده­‌های چهار هسته‌­ای و هشت هسته‌­ای به وجود آمدند.

اطلاعاتی در مورد مشخصات CPU و هسته­‌ها

داشتن اطلاعات و درک درست در مورد عملکرد CPU و تعداد هسته‌­ها، می‌­تواند مفید باشد. با این حال، گزینه­‌های زیادی وجود دارد که دارای مشخصات یکسان در سطح بالا هستند. ویژگی‌­هایی نیز وجود دارد که می‌­تواند به شما در تصمیم گیری و خرید پردازنده­ کمک کند.

پردازنده‌های موبایل و دسکتاپ

در زمان‌­های گذشته، کامپیوتر به صورت دستگاه‌­های الکترونیکی بزرگ بوده که همیشه از طریق منبع برق انرژی داشتند، اما با ظهور گوشی‌­های هوشمند و لپ تاپ‌­­ها در هر زمان و مکان می‌­توانیم به کامپیوتر خود دسترسی داشته باشیم. ­پردازنده‌­های گوشی هوشمند بهینه شده تا با مصرف پایین برق و انرژی زیاد بتوان از آنها استفاده کرد.

تولیدکنندگان برای ساخت پردازنده­‌های گوشی و دسکتاپ از یک روش استفاده می­‌کنند و تنها تفاوت در وجود پیشوندهای نامگذاری شده است. پیشوندهای پردازنده گوشی هوشمند برای قدرت پایین دارای پیشوند “U” بوده، “HQ” برای گرافیک با کارایی بالا و “HK” در کنار گرافیک بالا شامل قابلیت اورکلاک کردن نیز می­‌باشد. پیشوندهای دسکتاپ نیز شامل “K” برای قابلیت اورکلاک کردن و پیشوند “T” برای بهینه سازی مصرف انرژی می‌­باشد.

۳۲ یا ۶۴ بیتی

CPU به طور مداوم داده‌­ها را دریافت نمی­‌کند. بلکه، داده­‌ها در قالب­‌‍های کوچکتر به نام  Wordقرار می­‌گیرند. CPU به تعداد بیت در Word محدود می­‌شود. وقتی پردازنده‌­های ۳۲ بیتی برای اولین بار طراحی شدند، یک اندازه بزرگ به نظر می­‌رسید. اما با افزایش حافظه RAM به ۴گیگابایت، پردازنده‌­های ۶۴ بیتی نیز ایجاد شدند.

انرژی حرارتی طراحی شده

طراحی انرژی حرارتی در واقع بیشینه میزان برق مصرفی توسط CPU  است، CPU کم مصرف علاوه بر مصرف پایین برق، گرمای کمتری نیز ایجاد خواهد کرد.

نوع سوکت CPU    

برای اینکه کامپیوتر عملکرد درستی داشته باشد و بتواند به خوبی کار کند، باید امکان اتصال به سایر اجزای مادربرد را داشته باشد. هنگام خرید یک CPU، به CPU و نوع سوکت مادربرد توجه کنید که با هم تطابق داشته باشند.

کش L2 و L3

کش می­‌تواند دارای چند لایه باشد که با حرف L نشان داده می‌­شود. کش L2 و L3 یک حافظه جانبی سریع پردازنده است که برای پردازش استفاده می­‌شود. با داشتن حافظه بیشتر سرعت عمل CPU بهتر خواهد بود.

فرکانس

فرکانس با سرعت عمل پردازنده در ارتباط است. قبل از پردازنده‌­های چند هسته­‌ای، فرکانس مهم‌ترین عملکرد بین پردازنده­‌های مختلف بود. علیرغم اضافه شدن قابلیت­‌ها، هنوز هم فرکانس پردازنده مشخصه‌­ای مهم به حساب می‌­آید که باید به آن اهمیت داد، به طوری که یک پردازنده دو هسته‌­ای می­تواند بسیار سریع‌­تر از چهار هسته‌­ای باشد.

مغز عملیات

CPU  مغز کامپیوتر به شمار می­‌رود و تمام وظایفی که با محاسبات در ارتباط است را انجام می­‌دهد. به طور کلی اکثر قطعات کامپیوتر از عملکرد CPU پشتیبانی می­‌کنند.

با داشتن اطلاعاتی در مورد پردازنده دو هسته­‌ای اینتل i7 و چهار هسته‌­ای AMD X4 860K، تصمیم گیری و انتخاب می­‌تواند راحت­‌تر باشد. البته، CPU با وجود اهمیتی که دارد تنها راه بهبود و ارتقای عملکرد کامپیوتر و گوشی نخواهد بود.