سی پی یو (cpu)| عوامل موثر در عملکرد سی پی یو و نکاتی درباره ی خرید آن

هر سی پی یو بسته به نوع خود می‌تواند دارای چندین هسته موازی باشد 

سی پی یو چیست؟

سی پی یو مخفف کلمات Central- Processing- Unit به معنای واحد پردازش مرکزی میباشد. پردازنده ها تنها به سی پی یو های کامپیوتر محدود نمی شود بلکه هر نوع ریز پردازنده ای در هر نوع دستگاه الکترونیکی بعنوان واحد پردازشگر مرکزی نقش ایفا کند در حکم سی پی یو می باشد. واحد پردازش مرکزی یا به اختصار سی پی یو (CPU) اکثراً به نام مغز رایانه نامیده می شود. با اینکه سی پی یو تنها یکی از انواع واحدهای گوناگون پردازشی در رایانه است، ولی در واقع مهم ترین آنها شناخته می شود. این واحد بخشی از رایانه است که برای اجرای محاسبات، اقدامات و اجرای برنامه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

سی پی یو ورودی ها را به صورت دستورالعمل هایی از RAM رایانه دریافت می کند، بعد عمل مورد نظر را کدگشایی و پردازش کرده و در آخر در خروجی ارائه می دهد. سی پی یو ها در همه نوع دستگاه هایی از رایانه تا لپ تاپ، تلفن های هوشمند، تبلت و تلویزیون های هوشمند حضور دارند. آنها به شکل تراشه های کوچک اکثراً مربعی شکل هستند که بر روی مادربورد دستگاه ها قرار گرفته و با دیگر سخت افزارها تعامل دارند تا عملیات های رایانه را اجرا کنند.

CPU تقریباً تمامی دستورات داده شده توسط سخت افزار و نرم افزار سیستم را دریافت کرده و آن ها را به وسیله عملگر های منطقی، محاسبات ریاضی و انواع مقایسه ها مورد پردازش قرار می دهد. این قطعه معمولاً با دیگر سخت افزار ها وارد تعامل می شود و کارهای آن ها را برنامه ریزی می کند و بعد از پردازش کردن فعالیت دیگر سخت افزارها، برای آن ها برنامه ریزی می کند و کار را به بهترین شکل اداره میکند.

CPU یکی از مهم‌ترین قطعات کامپیوتر 

هر چه سی پی یو قوی تر باشد، قادر به پردازش حجم بیشتری از داده ها خواهد بود و در نتیجه سرعت سیستم هم بالاتر خواهد رفت. اساساً پردازنده ها دارای یک هسته هستند یعنی CPU فیزیکی صرفا یک واحد پردازش مرکزی دارد. تولیدکنندگان، هسته ها یا واحدهای پردازش مرکزی بیشتری اضافه کردند پس CPU دو هسته ای دارای دو واحد پردازش مرکزی است و سیستم عامل، آنرا به صورت دو CPU می بیند و قادر به انجام دو پردازش مختلف بطور هم زمان است. هر چه تعداد CPU و هسته CPU بیشتر باشد، تعداد کارهایی که هم زمان انجام می شود بیشتر است. در نتیجه کارایی در اکثر Task ها فزونی می یابد.

اجزای CPU

سی پی یو دارای دو جزء اساسی است که تمامی دستورات را به واسطه همین دو کار انجام می دهد که عبارت است از:

- واحد کنترل سی پی یو:

دستورالعمل ها را از حافظه استخراج نموده، آن ها را رمزگشایی و در آخر اجرا می کند.

- واحد حساب و منطق (ALU) سی پی یو:

عملیات حساب و منطق رایانه را انجام می دهند. برای عملکرد صحیح، یک سی پی یو به فرکانس پایه، حافظه، حافظه ثانویه، آدرس گذرگاه و داده ها متکی است.

عملکرد CPU

cpu ها هنوز هم همان کارایی قبل را دارند و تمامی آنها ۳ عملکرد پایه ای را انجام میدهند: فچ (Fetch)، دیکد (Decode) و اجرا (Execute).

> واکشی:

همانطور که از نام آن بر می آید در این مرحله سی پی یو یک دستورالعمل را دریافت می کند. این دستورالعمل به صورت یکسری از اعداد است و از RAM به سی پی یو ارسال می شود. هر دستورالعمل تنها بخشی کوچکی از یک عملیات است. بدین ترتیب cpu باید بداند که دستورالعمل بعدی چیست. آدرس دستورالعمل کنونی به وسیله شمارنده برنامه یا پی سی (PC) نگهداری می شود. بعد این پی سی بهمراه دستورالعمل ها در ثبات (Register) دستورالعمل یا IR درج می شود. در آخر طول پی سی برای ارجاع به آدرس دستورالعمل بعدی گسترش می یابد.

> دیکد:

پس از این که دستور فچ و در ثبات ذخیره شد، سی پی یو این فرمان را به مداری به نام دیکدر دستور عبور می دهد که سبب می شود تا دستورات به سیگنال هایی که قابلیت عبور و مرور از سی پی را دارد تبدیل شود.

> اجرا:

مرحله نهایی دستورالعمل های کدگشایی شده به اجزای مرتبط سی پی یو ارسال میشوند تا اجرا شوند. نتیجه کار معمولاً در ثبات cpu نوشته می شود تا بتوان در دستورالعمل های بعدی به آن ارجاع داد. این قسمت مثل حافظه ماشین حساب عمل می کند.

بسیار توصیه می شود که تمام CPU ها دارای گرماگیر و خنک کننده باشند

عوامل موثر در عملکرد سی پی یو

تمامی cpu ها دارای سه شاخه ی مهم هستند که این شاخصه ها تأثير به سزایی در توانایی انجام کار آن ها دارد و ارزش سی پی یو طبق این شاخصه ها مشخص می شود.

۱. سرعت ساعت یا کلاک سی پی یو:

Clockspeed یا سرعت کلاک یا فرکانس پردازنده یا سرعت پردازنده همه به یک مفهوم اشاره دارند که تبیین گر سرعتی است که چیپ کار می کند و تعداد سیکل هایی است که سی پی یو در هر ثانیه انجام می دهد. واحد اندازه گیری سرعت cpu گیگاهرتز (GHz) است به عنوان مثال پردازنده ای با سرعت ۲ گیگاهرتز میتواند در هر ثانیه ۲ میلیارد کلاک یا سیکل کاری را تمام کند. هر چه سرعت کلاک بیشتر باشد، سی پی یو سریعتر است. اکثر CPU های مدرن میتوانند سرعت کلاکشان را طبق دمای CPU و Task هایی که انجام میدهند، بالا و پایین کنند. 

۲. حافظه ی کش سی پی یو:

یکی از شاخصه های مهم سی پی یو، در واقع حافظه ی کش (Cache) میباشد. این حافظه، حافظه ای سه لایه است که به ترتیب لایه ی L1، L2 و لایه ی L3 قرار گرفته است. لایه ی L1 سرعت بیشتر و حافظه ی کم تر نسبت به لایه ی L2 و لایه ی L2 سرعت بیشتر و حافظه ی کمتر نسبت به لایه ی L3 دارد. اصولا لایه ی L1 بيش ترین سرعت و لایه ی L3 بيش ترین حافظه را در بین سه لایه دارد. این حافظه معمولاً چند مگابایت فضای ذخیره سازی اطلاعات دارد و یکی از علل افزایش قیمت CPU ها، بیشتر بودن حافظه ی کش میباشد. بدیهی است که هرچه حافظه ی کش یک سی پی یو بیشتر باشد، هزینه ی آن هم بیشتر است و همچنین تأثير مستقیم بر روی سرعت عملکرد CPU دارد. اطلاعاتی که در کش ذخیره می شود در این حافظه (Cache) باقی می ماند. در واقع Cache وظیفه ی حفظ داده ها را دارد. پردازنده برای به دست اوردن داده، اول حافظه ی کش را چک می کند و بعد از نیافتن اطلاعات، به سراغ حافظه های دیگر من جمله رم میرود.

۳. تعداد هسته ی سی پی یو:

افزایش روز افزون تعداد هسته های داخلی سی پی یو بهمراه بهبود تکنولوژی ساخت آن ها شرایط کار موازی هسته های گوناگون درون cpu و کاهش حرارت داخلی آن ها را به همراه دارد.

انواع سی پی یو از گذشته تا کنون

امروزه بیشتر سی پی یو ها چند هسته ای هستند، به این معنی که IC شامل دو یا چند پردازنده برای عملکرد بهتر، کاهش مصرف برق و پردازش هم زمان کارآمدتر چند کار می باشند. تنظیمات چند هسته ای شبیه به نصب چند پردازنده جداگانه در یک رایانه است، ولی از آنجایی که پردازنده ها در واقع به یک سوکت وصل میشوند، اتصال بین آن ها سریعتر انجام می شود. شرکت اینتل یکی از پر قدرت ترین شرکت ها در زمینه ی ساخت انواع چیپ، به ویژه چیپ های GPU و CPU می باشد. چیپ های CPU اینتل از گذشته تا کنون انواعی داشتند که در ادامه ی مطلب CPU چیست برایتان ارئه خواهیم داد.

انواع چیپ اینتل

• core 2 solo
• core 2 Due
• core 2 quad
• core i 3
• core i 5
• core i 7

برای کاربری خانگی سی پی یو دو هسته ای مناسب است

پس از شرکت اینتل، شرکت AMD قرار گرفته است. این شرکت چیپ های خوبی را تولید و روانه ی بازار می کند ولی کیفیت این چیپ ها در قیاس با چیپ های اینتل ضعیف است. در واقع چنانچه می خواهید یک سیستم معمولی داشته باشید می توانید از این چیپ ها استفاده کنید. در رتبه های بعدی شرکتهای IBM و N vidia قرار گرفته اند که به مراتب کیفیت چیپ هایشان از دو شرکت بالایی کم تر است.

نکات مهم در راهنمای خرید سی پی یو

- تعداد رشته های سی پی یو:

تعداد رشته ها نشانگر تعداد پردازش هایی است که سی پی یو در آن واحد قادر به پردازش آنها است. این عدد روی کاغذ باید با تعداد هسته ها یکی باشد، ولی خیلی از پردازنده ها به لطف پشتیبانی از قابلیت چند رشته ای (Multithreading) میتوانند از یک هسته دو رشته بسازند. اینتل این قابلیت را تحت عنوان Hyper Threading عرضه می کند و AMD نیز نام آن را SMT یا Simultaneous Multithreading گذاشته است. هر چقدر تعداد رشته های یک cpu بیشتر باشد، آن پردازنده در انجام چند وظیفه گوناگون بطور هم زمان عملکرد بهتری از خود ارائه می کند.

- اورکلارک سی پی یو:

به عمل افزایش نرخ سرعت یک مولفه اورکلارک می گویند که باعث سرعت بخشی یک مؤلفه می شود. اورکلارک معمولاً بر روی CPU و GPU و دیگر اجزا انجام می شود. افزایش سرعت باعث انجام عملیات بیشتر در هر ثانیه خواهد شد ولی این کار باعث تولید گرما نیز می شود. اورکلارک میتواند به عملکرد بیشتر اجزای شما کمک کند ولی اکثراً به یک خنک کننده و مراقبت بیشتر هم احتیاج پیدا خواهید کرد.

- مقاومت حرارتی یا توان طراحی گرمایی (TDP):

توان طراحی گرمایی بيش ترین میزان حرارتی است که یک سی پی یو میتواند تولید کند. با دانستن این عدد شما میتوانید یک خنک کننده cpu متناسب با گرمای پردازنده خودتان خریداری کنید و همچنین مطمئن شوید که واحد منبع تغذیه یا پاور کامپیوترتان میتواند توان مورد نیاز پردازنده را تامین کند. البته باید توجه داشته باشید که یک سی پی یو اورکلاک شده گرمای بسیار بیشتری از حالت عادی تولید می کند. دانستن توان طراحی گرمایی بیش از همه به شما در انتخاب و خرید سیستم سرمایش و همچنین پاور مناسب کمک می کند.

- توان مصرفی سی پی یو:

میزان توان مصرفی شامل حداکثر توان مصرفی بر حسب وات است که سی پی یو شما مصرف می کند. در حالیکه این توان مصرف کمتری داشته باشد برای قبض برق های شما بسیار خوب خواهد بود. فواید دیگری که میتواند داشته باشد تولید گرمای کم تر و آسیب رسی کم تر به سیستم است.

- فرکانس cpu:

فرکانس به سرعت به عملکرد سی پی یو شما اشاره دارد. پیش از پردازنده های چند هسته ای، فرکانس مهم ترین مورد در عملکرد بین پردازنده های گوناگون بود. با وجود اضافه شدن خصوصیت های جدید به cpu ها هنوز هم میتوان ویژگیهای مهم را در نظر گرفت. مثلا یک پردازنده دو هسته ای نسبت به پردازنده چهار هسته ای آهسته تر عمل می کند.

 Core یا هسته CPU

اساساً پردازنده ها دارای یک هسته هستند یعنی CPU فیزیکی فقط یک واحد پردازش مرکزی دارد. تولیدکنندگان، هسته ها یا واحدهای پردازش مرکزی بیشتری اضافه کردند پس سی پی یو دو هسته ای دارای دو واحد پردازش مرکزی است و سیستم عامل، آنرا به صورت دو CPU می بیند و قادر به انجام دو پردازش مختلف بطور هم زمان است. در ادامه چند راه حل برای این که بفهمیم cpu کامپیوتر و لپ تاپ چند هسته ای است ارایه می دهیم:

* استفاده از system Information:

در قسمت سرچ ویندوز عبارت system Information را تایپ کنید. در پنجره ای که باز می شود کلمه Processor را پیدا کنید. تمام مشخصات سی پی یو و تعداد هسته سی پی یو جلوی این کلمه نوشته شده است.

* جستجوی مدل CPU:

با استفاده از مرورگر میتوانید مدل سی پی یو خود را سرچ کنید و تعداد هسته آنرا ببینید.

* استفاده از Task Manager:

با گرفتن هم زمان سه دکمه CTRL و ALT و DELETE و انتخاب گزینه Task Manager، پنجره Task Manager باز می شود. در تب دوم این پنجره یعنی Performane، تعداد هسته های cpu را خواهید دید. به عنوان مثال سیستمی که یک سوکت پردازنده با پردازنده ۴ هسته ای دارد و با Hyper Threading، هشت پردازنده منطقی نشان می دهد.

معادل فارسی هسته های سی پی یو

معادل های فارسی تعداد هسته های سی پی یو به شرح زیر است:

سی پی یو ۸/ هشت هسته ای همان  octa core CPU است.

سی پی یو ۴/ چهار هسته ای همان  quad core CPU است.

سی پی یو ۲/ دو هسته ای همان  dual core CPU است.

تشخیص نسل cpu

تقریباً هر سال، Intel و AMD، پردازنده های خود را با معماری جدید ارتقاء می دهند. با نگاهی به شماره مدل میتوانید نسل CPU که نخستین رقم از چهار رقم است، ببینید. به عنوان مثال رقم ۸ در Core i7- 8400 یعنی از نسل هشت است و رقم ۲ در Ryzen 7 2700X یعنی از نسل دو.

سازگاری سوکت و سی پی یو

برای خرید سی پی یو، باید توجه ویژه ای به سازگاری سوکت داشته باشید؛ چون از طریق سوکت، ارتباط بین مادربورد و پردازنده برقرار می شود. اگر قبلا مادربورد را تهیه نموده اید، سعی کنید پردازنده ای را انتخاب کنید که با سوکتِ مادربوردتان سازگاری داشته باشد.

فناوری کدام نوع cpu مناسب است؟

داخل هر سی پی یو از ترانزیستورهای مختلفی استفاده شده است که به یکدیگر متصل هستند و با ایجاد اتصال وظیفه خود را انجام می دهند. هرچه تعداد ترانزیستورها بیشتر باشد باید شاهد قدرت بیشتری از cpu باشیم. البته این به این معنی نیست که پردازنده هایی با قدرت بالا حجم فیزیکی بالایی هم داشته باشند، بلکه تولید کنندگان cpu سعی خود را می کنند که با طراحی ترانزیستورهای کوچک و گذاشتن آن ها در کنار یکدیگر که یک سی پی یو را تشکیل می دهد حجم به نسبت یکسانی را در cpu های قدرتمند در مقایسه با cpu های با قدرت پایین داشته باشند. امروزه هر دو شرکت اینتل و AMD از ترانزیستورهایی نانومتری در cpu خود استفاده می کنند که به لطف همین تکنولوژی توانسته اند بدون زیاد شدن حجم کلی سی پی یو قدرت آنرا بالاتر ببرند.

انتخاب سی پی یو (CPU)، اغلب اولین انتخاب شما در هنگام خرید کامپیوتر است

SMP چیست؟

SMP یا Symmetric Multi Processing روشی است که چند CPU به صورت جداگانه ولی با یکدیگر بر روی یک مادر بورد کار می کنند و سیستم عامل از هر دوی آنها به صورت یکسان استفاده می کند. دو شرکت AMD و Intel این روش را پشتیانی می کنند البته سیستم عامل و نرم افزار مورد استفاده نیز باید SMP را پشتیبانی کنند. پردازنده های Hyper Threading شرکت Intel از این تکنولوژی پشتیبانی می کنند. هر CPU در یک زمان فقط میتواند یک پردازش را انجام دهد. امکان دارد این پردازش از تمام توان CPU استفاده نکند و مابقی سی پی یو بدون استفاده می ماند. با کمک این تکنولوژی میتوان این مشکل را رفع کرد.

چه کشورهایی cpu می سازند؟

از جمله کشورهایی که cpu می سازند عبارتند از ایرلند، چین، ایران، روسیه، امریکا.

گردآوری: بخش دیجیتال سرپوش