پردازنده CPU

پردازنده یک مدارالکترونیکی یک پارچه است که محاسباتی را که کامپیوتر اجرا میکند انجام میدهد. پردازنده به انگلیسی همان (CPU) مخفف کلمه CENTRAL PROCESSING UNIT  به معنای واحد پردازنده مرکزی است. واحد پردازش مرکزی (CPU) یا پردازنده، واحدی است که بیشتر پردازش ها را در یک کامپیوتر انجام می دهد. تمام دستورالعمل های دریافت شده توسط نرم افزارهای در حال اجرا بر روی رایانه شخصی و سایر قطعات سخت افزاری را پردازش می کند و به عنوان یک ماشین حساب قدرتمند عمل می کند. CPU با قرار دادن کانکتورهای فلزی یا پین های موجود در قسمت زیرین، در یک سوکت مربع شکل خاص که در همه مادربردها وجود دارد، قرار می گیرد. هر سوکت با یک چیدمان پین خاص ساخته شده است تا فقط از نوع خاصی از پردازنده پشتیبانی کند. از آنجایی که CPU های مدرن گرمای زیادی تولید می کنند و مستعد گرم شدن بیش از حد هستند، باید با فن ها یا سیستم های تهویه مناسب خنک نگه داشته شوند و با سینک های حرارتی و خمیر حرارتی پوشانده شوند.

اجزای واحد پردازنده یا CPU

واحد کنترل دستورالعمل ها را از حافظه استخراج کرده و آنها را رمزگشایی و اجرا می کند. واحد کنترل به عنوان یک واسطه عمل می کند که دستورالعمل های ارسال شده به پردازنده را رمزگشایی می کند، به واحدهای دیگر مانند واحد منطق حسابی می گوید که با ارائه سیگنال های کنترلی چه کاری انجام دهند و سپس داده های پردازش شده را به حافظه برمی گرداند.

یک واحد منطقی حسابی (ALU) یک مدار دیجیتالی در داخل پردازنده است که با بارگذاری داده ها از رجیسترهای ورودی، عملیات حسابی و منطقی را مدیریت میکند. پس از اینکه واحد کنترل دستورالعمل عملیاتی را که باید انجام شود به ALU ارائه کرد، ALU آنها را با اتصال چندین ترانزیستور تکمیل میکند و سپس نتایج را در یک ثبات خروجی ذخیره میکند سپس واحد کنترل این داده ها را به حافظه منتقل میکند. برای عملکرد صحیح، CPU به ساعت سیستم، حافظه، ذخیره سازی ثانویه و گذرگاه های داده و آدرس متکی است.

نحوه کارکرد CPU پردازنده 

یک پردازنده دستورات حسابی، منطقی، ورودی/خروجی (I/O) و سایر دستورالعمل های اساسی را که از یک سیستم عامل (OS) منتقل می شود، انجام میدهد. اکثر فرآیندهای دیگر به عملیات یک پردازنده وابسته هستند. اصطلاحات پردازنده، واحد پردازش مرکزی (CPU) و ریزپردازنده معمولاً به عنوان مترادف با هم مرتبط هستند. امروزه اکثر مردم کلمه “پردازنده” را به جای واژه “CPU” به کار می برند، از نظر فنی درست نیست زیرا CPU تنها یکی از پردازنده های داخل یک کامپیوتر شخصی (PC) است. واحد پردازش گرافیک (GPU) یک پردازنده دیگر است و حتی برخی از هارد دیسک ها از نظر فنی قادر به انجام برخی پردازش ها هستند.

پردازنده‌ها در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مدرن از جمله رایانه‌های شخصی، تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و سایر دستگاه‌های دستی یافت می‌شوند. هدف آنها دریافت ورودی در قالب دستورالعمل های برنامه و اجرای تریلیون ها محاسبه برای ارائه خروجی است که کاربر با آن ارتباط برقرار می کند. یک پردازنده شامل یک منطق محاسباتی و واحد کنترل (CU) است که توانایی را برحسب موارد زیر اندازه گیری می کند: توانایی پردازش دستورالعمل ها در یک زمان معین/حداکثر تعداد بیت دستورالعمل/سرعت نسبی ساعت است. هر بار که عملیاتی بر روی رایانه انجام می شود، مانند زمانی که یک فایل تغییر می کند یا یک برنامه باز  است، پردازنده باید دستورالعمل های سیستم عامل یا نرم افزار را تفسیر کند. بسته به قابلیت‌های آن، عملیات پردازش می‌تواند سریع‌تر یا کندتر باشد و تأثیر زیادی بر آنچه «سرعت پردازش» CPU نامیده می‌شود، داشته باشد.

پردازنده چند هسته ای

هر پردازنده از یک یا چند واحد پردازش مجزا به نام هسته تشکیل شده است. هر هسته دستورالعمل‌ها را از یک کار محاسباتی واحد با سرعت معینی پردازش می‌کند که به عنوان «سرعت ساعت» تعریف شده و برحسب گیگاهرتز (گیگاهرتز) اندازه‌گیری می‌شود. از آنجایی که افزایش سرعت ساعت فراتر از یک نقطه خاص از نظر فنی بسیار دشوار شد، رایانه های مدرن اکنون دارای چندین هسته پردازشی (دوهسته ای،چهار هسته ای و غیره) هستند. آنها با هم کار می کنند تا دستورالعمل ها را پردازش کنند و چندین کار را همزمان انجام دهند.

پردازنده حافظه کش چیست 

حافظه پنهان CPU یک حافظه پنهان سخت افزاری است که توسط واحد پردازش مرکزی یک کامپیوتر برای کاهش میانگین هزینه زمان یا انرژی برای دسترسی به داده ها از حافظه اصلی استفاده می شود.

[1] کش یک حافظه کوچکتر و سریعتر است که در نزدیکی هسته پردازنده قرار دارد و کپی هایی از داده ها را از مکان های حافظه اصلی که اغلب استفاده می شود ذخیره می کند. اکثر CPU ها دارای سلسله مراتبی از سطوح کش چندگانه (L1، L2، اغلب L3، و به ندرت حتی L4)، با حافظه های پنهان مخصوص دستورالعمل و داده های خاص در سطح 1 هستند.

[2] حافظه نهان معمولاً با حافظه دسترسی تصادفی استاتیک (SRAM)، در CPU های مدرن تا حد زیادی بزرگترین بخش آنها بر اساس سطح تراشه پیاده‌سازی می‌شود، اما SRAM همیشه برای همه سطوح (از کش I یا D-cache) استفاده نمی‌شود. حتی هر سطحی، گاهی اوقات برخی از سطوح اخیر یا همه سطوح با eDRAM پیاده سازی می شوند.

انواع دیگری از کش ها وجود دارند (که در “اندازه کش” مهم ترین کش های ذکر شده در بالا به حساب نمی آیند)، مانند بافر نگاهدار ترجمه (TLB) که بخشی از واحد مدیریت حافظه (MMU) است که اکثر CPU ها دارند. هنگام تلاش برای خواندن یا نوشتن در یک مکان در حافظه اصلی، پردازنده بررسی می کند که آیا داده های آن مکان از قبل در حافظه پنهان وجود دارد یا خیر. در این صورت، پردازنده به جای حافظه اصلی بسیار کندتر، از حافظه پنهان می خواند یا در حافظه پنهان می نویسد.

سی پی یو سرور و صنعتی سه کش مستقل دارند 

کش دستورالعمل برای سرعت بخشیدن به واکشی دستورالعمل های اجرایی استفاده میشود.

کش داده ها برای سرعت بخشیدن به واکشی و ذخیره داده ها استفاده می شود. کش داده ها معمولاً به صورت سلسله مراتبی از سطوح کش بیشتر سازماندهی می شود (L1، L2، و غیره).

بافر کناری ترجمه (TLB) برای سرعت بخشیدن به ترجمه آدرس مجازی به فیزیکی برای دستورالعمل های اجرایی و داده ها استفاده می شود. یک TLB واحد می تواند برای دسترسی به دستورالعمل ها و داده ها ارائه شود، یا یک دستورالعمل TLB (ITLB) و TLB داده (DTLB) جداگانه ارائه شود. با این حال، کش TLB بخشی از واحد مدیریت حافظه (MMU) است و به طور مستقیم با حافظه پنهان CPU مرتبط نیست.

پردازنده Boxed یا Tray

همانطور که ممکن است شنیده باشید، CPU “مغز” هر رایانه شخصی است. از تجربه شخصی، می توانم بفهمم که چرا این درست است، زیرا رایانه قدیمی من دارای یک CPU قدیمی بود که با سخت افزار بسیار جدیدتر جفت شده بود، و نتیجه فقط یک “گلوگاه” بزرگ برای رایانه من بود. البته، این برای همه صادق نخواهد بود، زیرا ما از سخت‌افزار، برنامه‌ها و بازی‌های ویدیویی مختلف استفاده می‌کنیم، اما می‌توانید منظور من را درک کنید. سازندگان همیشه 2 نوع پردازنده (جعبه ای و سینی که به نام OEM نیز شناخته می شود) تولید می کنند. اولی برای افراد ساخته شده است در حالی که دومی برای سازندگان تجهیزات اصلی (OEM) ساخته شده است.

تفاوت اصلی پردازنده های جعبه ای و سینی

در قیمت، گارانتی و خنک کننده آنها است. سی پی یو های سینی حدود 25 درصد قیمت کمتری دارند اما نسبت به جعبه دار گارانتی کمتری دارند و کولر در بسته بندی ندارند. به عنوان مثال، پردازنده های Boxed اینتل معمولا با 3 سال گارانتی، هیت سینک و فن ارائه می شوند، در حالی که اگر نسخه سینی/OEM خریداری کنید، آنها را در سینی های پلی استایرن تنها با 1 سال گارانتی از OEM ها و حتی بدون نصب دریافت می کنید.

پردازنده های Intel یا AMD

امروزه بازار پردازنده های کامپیوتری به دست دورقیب بزرگ اینتل (Intel) و ای ام دی (AMD) اداره و میشود. تا سالها قبل اینتل با محصولات باکیفیت و گران قیمت خود به طور کامل بر بازار مسلط شده بود درحالی که  ای ام دی در طول این سال‌ها باعنوان انتخاب باجت فرندلی معروف بود. تا اینکه پردازنده‌های سری رایزن (Ryzen) تمام معاملات را بهم زد .

تفاوت پردازنده های Intel و AMD

• پردازنده های شرکت Intel به مراتب از پردازنده های شرکت AMD در بسیاری موارد برتری دارند.
• محصولات AMD به نسبت محصولات مشابه شرکت Intel قیمت ارزان‌تری دارند.
• پردازنده های شرکت Intel معمولاً دو برابر پردازنده های AMD دارای L2 Cache هستند.
• پردازنده های AMD بودند که برای اولین بار کنترلر حافظه را درون پردازنده قرار دادند، کاری که Intel انجام نداد.
• در شرایط یکسان، AMD CPU در بازی توان پردازشی بالاتری نسبت به Intel CPU دارند در نتیجه در محصولات ایکس باکس و پلی استیشن مورد استفاده قرار گرفته است.
• توان بالاتر پردازشی در ای ام دی ها باعث تولید گرمای بیشتر می‌شود که البته برای رفع آن از راهکارهایی برای خنک نگه داشتن چیپ استفاده شده است.
• AMD در مولتی تسکینگ همیشه بهتر از اینتل است چون تعداد هسته و تردهای بیشتری دارند. Intel در سرعت و قدرت در پردازش ساده بهتر است.

قیمت پردازنده کامپیوتر

موقع خرید یک پردازنده خیلی از فاکتورها در قیمت آن موثر است از جمله نسل، فرکانس و اورکلاک آن و شما با توجه به این فاکتورها میتوانید به آنالیز قیمت آنها بپردازید.