سی پی یو (CPU) و یا واحد پردازشگر مرکزی, همانند مغز کامپیوتر و یا گوشی است که کلیه پردازش های مرکزی را در سیستم ها الکترونیکی انجام می دهد. اما سی پی یو چگونه کار می کند و به طور کلی چطور ساخته شده ؟ در ادامه با هم میبینیم
سی پی یوها اطلاعاتی را از هر قسمتی از دستگاه دریافت می کنند, و تصمیم می گیرند که چه موقع اپلیکیشن ها را راه اندازی کنند, تصاویر را نشان دهند و سایر کارهای دیگری را انجام دهند.
بیشتر کامپیوتر ها با چیپ های سی پی یوی Intel و AMD اجرا می شوند, اما با این وجود گوشی های جدید اپل از سی پی یوی سفارشی شرکت اپل استفاده می کنند. بمنظور مشاهده موارد بیشتر از لایبرری Insider’s Tech Reference بازدید کنید.
یک سی پی یو , یا واحد پردازشگر مرکزی, مهمترین بخش کامپیوتر شما است. CPU در مادربورد یافت می شود و مسئولیت اجرای هرگونه دستوری را که شما و یا اپلیکیشن می دهد را دارد. CPU اپلیکیشن را باز می کند, اطلاعات را لود می کند, تصاویر را نشان می دهد- CPU تقریبا شامل هر چیزی در کامپیوتر شما می شود.
کامپیوتر و یا لپ تاپ شما تنها دستگاه هایی نیستند که از سی پی یو برخوردارند. گوشی شما , کنسول بازی شما و ساعت هوشمند شما نیز از CPU بهره مند هستند. اگر در 10 سال اخیر ماشینی خریداری کرده اید, برای صفحه نمایش داشبورد نیز CPU تعبیه شده است. CPU بخش اصلی و مهم هر دستگاه جدیدی است. در اینجا هر آنچه که باید درباره آن بدانید را مورد بررسی قرار می دهیم.
نحوه کار سی پی یو (CPU) و انواع مختلف آن
CPU پایه و اساس کامپیوتر شماست, که به همین علت است که در تبلیغات کامپیوتر معمولا اولین چیزی است که ذکر می شود. بدون CPU کامپیوتر شما روشن نخواهد شد, و بسیار بلا استفاده می شود.
هر زمانیکه بخواهید برنامه و یا فایلی را باز کنید و یا چیزی را تایپ کنید, اطلاعات به CPU منتقل می شوند. سپس CPU اطلاعات را رمزگشایی می کند و تصمیم می گیرد که آیا دستور قابل اجرا می باشد یا خیر. اگر دستور قابل اجرا بود, انجام خواهد شد. اگر قابل اجرا نبود, احتمالا برنامه ای که در حال کار با آن هستید متوقف و غیر قابل اجرا می شود و یا پیغام خطایی را به شما می دهد.
به این علت که سی پی یو اطلاعات هر بخشی از کامپیوتر را بسرعت مدیریت می کند, اوورلود کردن یک CPU با حجم زیادی از دستورها کار راحتی است.
به همین علت است که زمانیکه برنامه های باز زیادی در کامپیوتر و گوشی خود دارید سرعت آنها کاهش می یابد- به این علت که بطور مدام در حال فرستادن اطلاعات جدید به CPU هستید.
و اگر CPU شما با حجم زیادی از اطلاعات در یک زمان مواجه شود, ممکن است که کامپیوتر شما متوقف شود.
دو نوع اصلی سی پی یو وجود دارد: x86 chips و ARM chips
X86 CPU chips
در میان کامپیوترهای بر پایه ویندوز, x86 chips محبوب تر هستند و معمولا توسط Intel و یا AMD تولید می شوند. بیشتر سی پی یوهای Intel بخشی از خانواده Intel Coreهستند, و اسم هایی مانند Intel Core i3 ,Intel Core i5 و Intel Core i7 دارند. و در قسمت AMD , سی پی یوهای Ryzen, مانند Ryzen 5 و Ryzen 9 را در اختیار دارید.
بعنوان یک قانون کلی, هرچه نسخه CPU بیشتر باشد, از سرعت بیشتری برخوردار است.
اگرچه برخی از این سی پی یو ها از سرعت بیشتری نسبت به بقیه آنها برخوردارند, اما بطور وسیعی قابل تبادل هستند به این علت که همگی آنها از x86 instruction set استفاده می کنند- که اسم خود CPU است. بطور خلاصه, همگی آنها با یک زبان مشابه صحبت می کنند, و همگی آنها قادر به این هستند تا دستوراتی را که از بقیه کامپیوتر ها ارسال می شود را بفهمند و اجرا کنند.
ARM CPU Chips
گوشی های موبایل, مک بوک های جدید, و برخی از کامپیوترهای تحت ویندوز از ARM chips استفاده می کنند. این چیپ ها از قدرت کمتری برخوردارند و انرژی کمتری را استفاده می کنند, که این ویژگی ها باعث شده تا برای دستگاه های کوچکتر بسیار عالی و کاربردی باشند. آنها کمی سرعت کمتری دارند, اما در آن حد نیست که کاربران عادی متوجه آن شوند.
در سال های گذشته شرکت اپل سرمایه گزاری زیادی بر روی ARM chips کرده است. جدیدترین ست های چیپ CPU, M1s بطور خاصی برای اجرا در مک بوک طراحی شده است.
داخل سی پی یوی شما به چه شکل است
سی پی یو های جدید بطورمعمول میلیاردها ترانزیستور را ارائه می دهند که بر روی ویفرهای سیلیکونی حک شده اند که باهم چیپ را تشکیل می دهند. هرچقدر تعداد ترانزیستورها بیشتر باشد, سی پی یوی شما قوی تر خواهد بود.
تعداد میانگین ترانزیستورها در چندسال اخیر بطور چشمگیری افزایش پیدا کرده است؛ پردازشگر Intel 80386 , مهمترین CPU در سال دهه 1980 , 275000 ترانزیستور داشت.
تنها چند سال بعد 80486, 1.2 میلیون ترانزیستور داشت. تا سال 2016, پردازشگر Intel Core i7 که در بسیاری از کامپیوترها یافت می شد 3.2 میلیارد ترانزیستور داشت. Apple M1
که در MacBook Pro وجود دارد, دارای 16 میلیارد ترانزیستور است.
تعداد ترانزیستورها تنها فاکتور تعیین سرعت اجرای سی پی یوهای مدرن نیست. سرعت ساعت یا clock speed نیز ویژگی مهم دیگری است که باید مد نظر گرفته شود.
سرعت کلاک سی پی یو – که بر اساس گیگاهرتز(GHz) تعیین می شود, و یا یک چرخه میلیاردی در هر ثانیه- واحد اندازه گیری چه تعداد دستورالعملی است که CPU می تواند در زمانی مشخص اجرا کند.
همچنین باید در نظر داشته باشید که سی پی یوی شما چه تعداد هسته در اختیار دارد. بیشتر سی پی یوهای جدید چند هسته ای می باشند, که به این معنی است که قادر به این هستند تا اطلاعات ورودی را بسرعت تقسیم و رمزگشایی کنند. این عمل شبیه انجام به این است که شش نفر به جای یک نفر در دفتری کار کنند, که بسیار کارآمدتر و موثرتر خواهد بود. برنامه هایی که برای سی پی یوهای چندهسته ای و چند رشته ای بهینه می شوند بطرز شگفت انگیزی سریعتر هستند.
کش سی پی یو چیست
کامپوننت دیگری که در اجرای CPU تاثیر می گذارد cache می باشد. بیشتر سی پی یوها از چندین cache استفاده می کنند, مانند L1, L2 و L3. هر cache هدف خاصی را دنبال می کند. بعنوان مثال L3 cache سریعتر از حافظه کامپیوتر است و بمنظور فید دادن اطلاعات و دستورالعمل های هسته ها, بدون مداخله کردن در بقیه کش ها است.
همچنین بسیاری از سی پی یوها از چیپست گرافیکی برخوردارند, که به آن این امکان را می دهد تا صفحه نمایش کامپیوتر را کنترل و مدیریت کند. کامپیوترهایی با پرفورمنس بالا ممکن است که کارت گرافیک و یا چیپست جداگانه ای داشته باشند, که در این مورد اطلاعات گرافیکی به آن کارت جداگانه منتقل می شود.
اگر سی پی یوی شما سرعت دلخواه شما را ندارد, می توانید آنرا اوورکلاک کنید. این فرایندی است که به CPU اجازه را می دهد تا از سرعت طراحی اولیه خودش سریعتر کار کند. انجام این کار می تواند پرفورمنس بهتری را به شما بدهد, اما توجه داشته باشید که استفاده مکرر از اوورکلاک به CPU شما آسیب خواهد رساند.
برخلاف همه اینها, بهترین روش برای پیدا کردن یک CPU بسیار ساده است: تنها بدنبال سی پی یویی با عدد بالا باشید. هرچه سی پی یوی شما جدیدتر باشد و هرچه تعداد هسته های بیشتری داشته باشد, clock speed آن سریعتر کار می کند و عملکرد بهتری دارد.
نکته فوری: بخاطر داشته باشید که اگر سی پی یوی جدیدتر و با تکنولوژی بالاتری را در اختیار داشته باشید, باید از این اطمینان حاصل کنید که سایر کامپیوترها با آن سازگار باشند. حتی اگر RAM و یا کارت گرافیک شما نتواند به اندازه کافی دستورالعمل CPU را اجرا کند, سی پی یوی شما از سرعت کمی برخوردار خواهد بود.
جمع بندی
همانطور که دیدید ، سی پی یو (CPU) بخش واحد کنترلی کل سیستم های الکترونیکی و مرکز فرمان برای عملیات دیجیتال است. در این مطلب سعی کردیم تا به صورت کلی تعریف سی پی یو و کاربرد آن را بررسی کنیم ، همچنین می‌توانید مطالب تست باتری گوشی و تست سالم بودن گوشی را نیز از این بخش مطالعه نمایید.
