پردازنده (CPU) چیست و چه کاری انجام می دهد؟

پردازنده (CPU) چیست و چه کاری انجام می دهد؟ اگر مجبور باشید فقط یکی را انتخاب کنید ، مهمترین قسمت رایانه شما واحد پردازش مرکزی (CPU) است. این مرکز اصلی (یا “مغز”) است و دستورالعمل هایی را که از برنامه ها ، سیستم عامل یا سایر اجزای رایانه شما می آید پردازش می کند.

با تشکر از پردازنده های قدرتمندتر ، ما به سختی قادر به نمایش یک تصویر بر روی صفحه نمایش کامپیوتر به Netflix ، چت ویدیویی ، پخش جریانی و بازی های ویدیویی با اهمیت بیشتر هستیم.

پردازنده مرکزی یک شگفتی مهندسی است ، اما در هسته خود ، هنوز به مفهوم اساسی تفسیر سیگنال های باینری (1 و 0) متکی است. اکنون تفاوت این است که ، به جای خواندن کارت های پانچ یا دستورالعمل های پردازش با مجموعه ای از لوله های  ، پردازنده های مدرن از ترانزیستورهای کوچک برای ایجاد فیلم های TikTok یا پر کردن اعداد در صفحه گسترده استفاده می کنند.

اگر قصد آموزش اسمبل کامپیوتر را دارید میتوانید با ثبت نام در دوره های تخصصی اموزش اسمبل کامپیوتر و دریافت مدرک معتبر فنی حرفه ای پس از اتمام دوره شروع به فعالیت در زمینه کامپیوتر کنید.

مبانی پردازنده

ساخت CPU پیچیده است. نکته مهم این است که هر پردازنده دارای سیلیکون (یا یک قطعه یا چند قطعه) است که میلیاردها ترانزیستور میکروسکوپی را در خود جای داده است.

همانطور که قبلاً اشاره کردیم ، این ترانزیستورها از یک سری سیگنالهای الکتریکی (جریان “روشن” و “خاموش”) جریان برای نشان دادن کد باینری ماشین ، ساخته شده از 1 و 0 استفاده می کنند. از آنجا که این ترانزیستورها بسیار زیاد هستند ، پردازنده ها می توانند کارهای پیچیده و فزاینده ای را با سرعت بیشتری نسبت به قبل انجام دهند.

شمارش ترانزیستور لزوماً به معنای سریعتر بودن پردازنده نیست. با این حال ، این هنوز یک دلیل اساسی است که تلفنی که در جیب خود حمل می کنید قدرت محاسباتی بسیار بیشتری نسبت به شاید کل سیاره دارد که ما برای اولین بار به ماه رفتیم.

قبل از اینکه از نردبان مفهومی پردازنده ها بالاتر برویم ، بیایید در مورد نحوه اجرای دستورالعمل های پردازنده براساس کد دستگاه صحبت کنیم ، به نام “مجموعه دستورالعمل ها”. CPU های شرکت های مختلف می توانند مجموعه دستورالعمل های مختلفی داشته باشند ، اما نه همیشه.

به عنوان مثال در اکثر رایانه های شخصی ویندوز و پردازنده های فعلی Mac ، صرف نظر از اینکه اینتل یا AMD هستند ، از مجموعه دستورات x86-64 استفاده می کنند. با این حال ، Mac هایی که در اواخر سال 2020 شروع به کار می کنند ، CPU های مبتنی بر ARM دارند که از مجموعه دستورالعمل های دیگری استفاده می کنند. همچنین تعداد کمی از رایانه های شخصی ویندوز 10 با استفاده از پردازنده های ARM وجود دارد.

هسته ها ، حافظه پنهان و گرافیک ها

حالا ، بیایید به خود سیلیکون نگاه کنیم. نمودار بالا مربوط به مقاله سفید اینتل است که در سال 2014 درباره معماری پردازنده این شرکت برای Core i7-4770S منتشر شده است. این فقط نمونه ای از شکل ظاهری یک پردازنده است – پردازنده های دیگر طرح های مختلفی دارند.

می توانیم ببینیم که این یک پردازنده چهار هسته ای است. زمانی بود که CPU فقط یک هسته داشت. اکنون که چندین هسته داریم ، آنها دستورالعمل ها را خیلی سریعتر پردازش می کنند. هسته ها همچنین می توانند چیزی به نام hyper-threading یا همزمان چند رشته ای (SMT) داشته باشند که باعث می شود یک هسته برای کامپیوتر دو هسته به نظر برسد. همانطور که تصور می کنید ، این امر به سرعت بخشیدن به زمان پردازش حتی بیشتر کمک می کند.

هسته های موجود در این نمودار چیزی به نام حافظه پنهان L3 را به اشتراک می گذارند. این نوعی حافظه پردازنده در داخل CPU است. پردازنده ها همچنین دارای حافظه نهان L1 و L2 موجود در هر هسته و همچنین رجیسترهایی هستند که نوعی حافظه سطح پایین هستند. اگر می خواهید تفاوت بین رجیسترها ، حافظه پنهان و RAM سیستم را درک کنید ، این پاسخ را در StackExchange بررسی کنید.

بیشتر بخوانید:

آموزش تعمیرات برد های الکترونیکی

CPU نشان داده شده در بالا همچنین شامل عامل سیستم ، کنترل کننده حافظه و سایر قسمتهای سیلیکون است که اطلاعات وارد شده به CPU را مدیریت و خارج می کند.

سرانجام ، گرافیک پردازنده وجود دارد که تمام آن عناصر بصری شگفت انگیزی را که در صفحه خود مشاهده می کنید تولید می کند. همه پردازنده ها از قابلیت های گرافیکی خاص خود برخوردار نیستند. به عنوان مثال پردازنده های رومیزی AMD Zen برای نمایش هر چیزی روی صفحه ، به یک کارت گرافیک گسسته نیاز دارند. برخی از پردازنده های رومیزی Intel Core نیز شامل گرافیک های پردازنده نیستند.

پردازنده مرکزی روی مادربرد

اکنون که بررسی کردیم چه چیزی در زیر هود پردازنده وجود دارد ، بیایید نحوه ادغام آن با بقیه رایانه های شخصی را بررسی کنیم. پردازنده مرکزی در مادربرد رایانه شما در سوکت قرار دارد.

هنگامی که کامپیوتر روشن شود ، سایر قسمتهای کامپیوتر می توانند از طریق چیزی به نام “گذرگاه” به CPU متصل شوند. به عنوان مثال RAM ، از طریق گذرگاه اختصاصی خود به CPU متصل می شود ، در حالی که بسیاری از اجزای PC از نوع خاصی از گذرگاه ، به نام “PCIe” استفاده می کنند.

هر پردازنده دارای یک مجموعه از “PCIe lane” است که می تواند استفاده کند. به عنوان مثال پردازنده های AMD Zen 2 دارای 24 خط هستند که مستقیماً به پردازنده متصل می شوند. سپس این خطوط توسط تولید کنندگان مادربرد با راهنمایی AMD تقسیم می شوند.

به عنوان مثال ، از 16 خط به طور معمول برای شیار کارت گرافیک x16 استفاده می شود. سپس چهار مسیر برای ذخیره سازی وجود دارد ، مانند یک دستگاه ذخیره سریع ، مانند M.2 SSD. متناوباً ، این چهار خط نیز می توانند تقسیم شوند. از دو خط می توان برای M.2 SSD و دو مسیر برای درایو SATA کندتر مانند یک هارد دیسک یا 2.5 اینچ SSD استفاده کرد.

این 20 خط است ، چهار خط دیگر مخصوص چیپ ست است که مرکز ارتباطات و کنترل کننده ترافیک برای مادربرد است. سپس این چیپ ست اتصالات گذرگاه مخصوص به خود را دارد و امکان افزودن حتی بیشتر اجزای سازنده به رایانه را فراهم می کند. همانطور که انتظار دارید ، اجزای با عملکرد بالاتر ارتباط مستقیم تری با پردازنده مرکزی دارند.

همانطور که می بینید ، پردازنده بیشتر پردازش دستورالعمل ها را انجام می دهد ، و حتی گاهی اوقات ، گرافیک ها نیز کار می کنند (اگر برای آن ساخته شده باشد). CPU تنها راه پردازش دستورالعمل ها نیست. سایر م componentsلفه ها مانند کارت گرافیک دارای قابلیت پردازش پردازنده مخصوص به خود هستند. GPU همچنین از قابلیت پردازش خود برای کار با CPU و اجرای بازی ها یا انجام سایر کارهای گرافیکی استفاده می کند.

تفاوت عمده این است که پردازنده های کامپوننت با در نظر گرفتن وظایف خاصی ساخته شده اند. CPU ، یک دستگاه عمومی است که قادر به انجام هر کار محاسباتی است که از آن خواسته شده است. به همین دلیل CPU در رایانه شما عالی سلطنت می کند و بقیه سیستم برای عملکرد به آن متکی است.

شاید برای شما مهم باشد:

آموزش تعمیرات موبایل در تهران پایتخت