CPU چیست و چه کاری انجام میدهد؟
CPU (واحد پردازش مرکزی) در یک کلام مغز کامپیوتر است
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.