CPU چیست؟ 5 نکته برای خرید سی پی یو

سی پی یو چگونه کار میکند؟

به طور خلاصه، یک CPU مسئول پردازش عملیات منطقی و ریاضی و اجرای دستورالعمل هایی است که داده می شود. می‌تواند میلیون‌ها دستورالعمل را در هر ثانیه اجرا کند – اما می‌تواند تنها یک دستور را در یک زمان اجرا کند. ابتدا نوعی ورودی دریافت می کند، معمولاً از یک دستگاه ورودی (مانند صفحه نمایش مانیتور، صفحه کلید، ماوس یا میکروفون) یا از یک برنامه نرم افزاری برنامه/سیستم (مانند مرورگر وب یا سیستم عامل شما).

به زبان ساده، روش و مراحل کار سی پی یو  شامل چهار مرحله کلی میباشد:

 1. بازیابی یا دریافت دستور(fetch):

در مرحله اول، ابتدا دستورات مورد نیاز برای اجرای برنامه و پردازش CPU، از حافظه کامپیوتر فراخوانی میشوند و در رم قرار میگیرد و CPU آدرس محلی که دستور در آن ذخیره میشود را میخواند و بعد از آن شمارشگر نرم افزار بروز شده و آدرس جدید را برای دریافت دستور بعدی در اختیار پردازنده در اختیار CPU قرار میدهد.

2. رمز گشایی یا تفسیر و دی کد(Decode):

در مرحله دوم، دستوراتی که از حافظه اصلی (RAM) فراخوانی میشوند، توسط CPU تفسیر و رمزگشایی میشوند. به این صورت که CPU متوجه میشود که کدام دستور ها را باید اجرا کند و چه عملیاتی را بر روی آن دستورات پیاده سازی کند.

3. اجرا (Execute):

در این مرحله، CPU عملیات پردازشی مورد نیاز را برای دستورات فراخوانی شده انجام می دهد. این عملیات ها ممکن است شامل یکسری عملیات منطقی، محاسبات ریاضی و یا دسترسی و تغییرات حافظه باشد.

4. ذخیره خروجی (write back):

درنهایت، در این مرحله نتیجه پردازش و محاسباتی که در مراحل قبل انجام شده است، در رجیستر و یا در حافظه اصلی ذخیره میگردد.

این چرخه به صورت مداوم در CPU انجام میشود و به طور کل سیکل پردازش به این چهار مرحله گفته میشود.

اجزای سی پی یو

• واحد محاسبه و منطق (ALU):

ALU، به بخشی از CPU گفته میشود که که عملیات منطقی و ریاضی مانند چهار عمل اصلی ریاضی (+،-،٪،×)، مقایسه و دستکاری داده ها را انجام میدهد.

• واحد کنترل:

واحد کنترل در CPU، اجرای دستورالعمل های ذخیره شده در کامپیوتر را مدیریت میکند. در واقع، این واحد آنها را رمز گشایی کرده و اقدامات لازم برای اجرای دستورات را فراهم میکند و همچنین از اجرای درست و مرتب دستورات نیز اطمینان حاصل میکند.

• ثبات ها(Register):

ثبات ها یا همان رجیستر ها، حافظه های ذخیره سازی بسیار پر سرعت و کوچکی در CPU هستند، که به طور موقت داده ها و دستور العمل ها را در حین پردازش نگه داری میکنند و برای نگه داری نتایج میانی و آدرس های حافظه استفاده میشوند.

• کش(cache):

کش یک حافظه کوچک اما خیلی سریع است که در داخل CPU قرار دارد که به عنوان یک بافر عمل میکند و بین پردازنده و حافظه RAM قرار دارد. این حافظه، حافظه پنهان داده ها و دستورالعمل ها را که اغلب به آنها دسترسی دارند را ذخیره میکند و زمان انتقال اطلاعات از حافظه اصلی رم (که کندتر میباشد) توسط CPU را کاهش میدهد در نتیجه CPU بلااستفاده نمانده و در کل عملکرد کلی سیستم بهبود می یابد.

• ساعت(clock):

کلاک یک نوع پالس میباشد که به عنوان ساعت سیستم نیز از آن یاد میشود این پالس که به طور منظم مثل تیک تاک ساعت تولید میشود وظیفه ی هماهنگ سازی عملیات CPU را به عهده دارد سرعت کلاک بر حسب هرتز (Hz)اندازه گیری میشود و عامل مهمی در تعیین عملکرد پردازنده است.

5 نکته برای خرید سی پی یو

اغلب به عنوان مغز و قلب تمام سیستم های دیجیتال شناخته می شود، یک CPU مسئول انجام تمام کارها است و هر عملی که کامپیوتر انجام می دهد را انجام می دهد و برنامه ها را اجرا می کند. بنابراین سی پی یو، یکی از مهم ترین قطعات سخت افزاری میباشد. در ادامه مطلب، به 5 نکته ی مهم و اساسی برای خرید CPU می پردازیم.

1. فرکانس کاری (Clock speed):

این پارامتر نشان دهنده تعداد سیکل هایی است که یک CPU میتواند در یک ثانیه طی کند.

به طور کلی فرکانس کاری CPU را با واحد گیگا هرتز(GHz) اندازه گیری میکنند.

2. حافظه نهان یا Cache:

همانطور که پیشتر ذکر شد، کش یک حافظه کوچک در درون CPU میباشد؛ طبیعتا هر مقدار حافظه بیشتر باشد، CPU عملکرد بهتری را خواهد داشت و از آنجایی که تولید این حافظه ی بسیار سریع، بسیار هم هزینه بر میباشد، مقدار این حافظه در CPU رابطه ی مستقیمی با قیمت آن نیز دارد.

کش حافظه ی کوچکی میباشد که آن را با مگابایت (M) اندازه گیری میکنند. در تصاویر پایین، کش CPU نشان داده شده است.

3. تعداد هسته سی پی یو:

قبلاً متوجه شدید که یک CPU می تواند فقط یک عمل را آن واحد انجام دهد و این کار را با کمک هسته های فیزیکی انجام می دهد. در اصل، این هسته خود یک CPU است، یک دستگاه جداگانه ای که در داخل تراشه اصلی CPU قرار دارد. این به این معنی است که توانایی انجام یک کار را در یک زمان دارد.

با این حال، کامپیوترهای مدرن توانایی پشتیبانی از بیش از یک هسته را در داخل تراشه اصلی دارند.

هرچه یک CPU، هسته های بیشتری داشته باشد، قدرت محاسباتی بیشتر و وظایف بیشتری می تواند به طور همزمان اجرا و انجام شود و CPU میتواند بیش از یک پردازش در آم واحد انجام دهد. به عنوان مثال، CPU های دو هسته ای وجود دارد، به این معنی که دو CPU روی یک تراشه وجود دارد و می تواند دو دستورالعمل را همزمان اجرا کند.

پردازنده‌های چهار هسته‌ای به معنای وجود چهار پردازنده در یک تراشه، پردازنده‌های شش هسته‌ای به معنای وجود شش هسته و غیره است.

تعداد هسته یکی از پارامتر های مهم CPU میباشد، این موضوع کاملا به نوع استفاده شما از لپ تاپ بستگی دارد که آیا شما از نرم افزاری استفاده میکنید که پردازش موازی نیاز دارد یا خیر. برای مثال برای یک نرم افزار محاسباتی مثل matlab تعداد هسته های CPU نسبت به سرعت CPU از اهمیت بیشتری برخوردار است.

به طور معمول شما میتوانید نیازمندی های سیستم برای نرم افزار تخصصی که قرار است با آن کار کنید را در موتور های جستجو  سرچ کنید و مطمئن شوید که برای آن نرم افزار سرعت مهم تر است یا تعداد هسته. سپس، با آگاهی بیشتری سی پی یو مورد نظر خود را بخرید.

Hyperthreading چیست؟

CPU های مدرن از فناوری به نام Hyperthreading نیز پشتیبانی می کنند. روش کار به این صورت است که یک هسته فیزیکی به صورت چند هسته فیزیکی ظاهر می‌شود و باعث می‌شود سیستم عامل فکر کند که تعداد هسته‌ها بیشتر از تعداد واقعی است. این به نوبه خود باعث می شود کامپیوتر فکر کند که قدرت بیشتری نسبت به آنچه که هست، دارد.

بنابراین، علاوه بر هسته های فیزیکی ذکر شده در بخش بالا، این هسته های مجازی یا تردز نیز وجود دارند. در واقع، آنها هسته های فیزیکی واقعی نیستند، اما به نظر می رسد که چنین هستند. ترکیب هر دو هسته فیزیکی و مجازی باعث می شود زمان اجرای برنامه ها حتی سریعتر شود و قدرت محاسباتی بیشتری به CPU می دهد.

تکنولوژی Hyper-Threading به پردازنده اين امکان را مي‌دهد که در هر لحظه، دو بسته اطلاعاتي را پردازش کند. اين بدان معناست که اگر CPU شما اين قابليت را داشته باشد، هر هسته پردازشي قرار گرفته روي آن مي‌تواند در يک لحظه دو دستورالعمل (Thread) را پردازش می‌کند.

سيستم عامل در هنگام کار، يک تک هسته‌اي با تکنولوژی Hyper-Threading را به عنوان يک دو هسته‌اي مي‌شناسد. وقتی میشنوید یک CPU 4 هسته واقعی و ۸ هسته مجازی دارد داستان از این قرار است.

تکنولوژی Turbo boost:

این تکنولوژی که در شرکت اینتل به این نام است و در برند های دیگر ممکن است با نام های متفاوت شناخته شود، قابلیتی در CPU می باشد که به صورت پویا سرعت پردازنده را تغییر میدهد و در صوزت نیاز، سرعت CPU را تا سقف توان آن بالا میبرد. این تغییرات سرعت، معمولا به درخواست سیستم عامل انجام میشود تا CPU بتواند در هنگام بی کاری و انجام کارهای سبک تر انرژی کمتری مصرف کند.

4. توان مصرفی یا Power:

این مورد معمولا در لپ تاپ ها زیاد حائز اهمیت نمی باشد، چون مخاطب از لحاظ مصرف انرژی زیاد نگرانی ندارد و فقط باید مشخصات عملکردی را مد نظر قرار دهد، اما در CPU هایی که در کامپیوتر های دسکتاپ هستند باید موضوع توان مصرفی CPU را حتما مد نظر قرار دهید تا بتوانید پاور مناسب کامپیوتر خود را انتخاب کنید و بدانید که پاور چند وات مورد نیاز شماست.

5. شرکت سازنده:

اگر به دنبال انتخاب CPU مناسب برای کامپیوترتان هستید، قطعا نام دو شرکت Intel و AMD به گوشتان خورده است. بسته به نیاز کاربر و توقع خودتان از سیستم نسبت به انتخاب یکی از این دو برند اقدام نمایید و از آنجایی که این موضوع گسترده و تخصصی میباشد به آن در مقاله ای جداگانه در آینده می پردازیم.

نتیجه گیری

همانطور که در این مقاله خواندید، CPU، یکی از مهم ترین قطعات سخت افزاری است که کار پردازش و اجرای برنامه هارا انجام میدهد. در این مقاله، به تمام نکات پیرامون سی پی یو پرداختیم و تلاش خود را کردیم تا تمام ابهامات احتمالی شمارا برطرف کنیم.

اگر شما جز افرادی هستید که به مباحث اکتیو و پسیو شبکه علاقه دارید و مشتاق هستید که در حوزه ی سخت افزار و شبکه های کامپیوتری، اطلاعات کسب کنید، محتوای تیم مستر خطیب را دنبال کنید و با ارائه نظر، ما را در بهبود و ارتقای کیفیت مطالب یاری کنید.

هم چنین، در دوره ۰ تا ۱۰۰ اسمبل و سخت افزار، علاوه بر آشنایی کامل با قطعات سخت افزاری، به موارد بیشتری درمورد سخت افزار، مانند انتخاب درست قطعات برای سیستم، محاسبه پهنای باند و گلوگاه آنها، نصب (اسمبل) و راه اندازی و عیب یابی و.. پرداخته می شود.