پردازنده(cpu) چیست؟

اگر تازه در مورد دنیای کامپیوتر و الکترونیک یاد می گیرید، اصطلاحی که برای اشاره به بخش های مختلف استفاده می شود ممکن است گیج کننده باشد. یکی از اصطلاحات مؤلفه ای که ممکن است با آن مواجه شده باشید «CPU» است که مخفف « واحد پردازش مرکزی » است .

پردازنده‌ها تقریباً در همه دستگاه‌های شما قرار دارند، خواه این ساعت هوشمند، رایانه یا ترموستات باشد. آنها مسئول پردازش و اجرای دستورالعمل ها هستند و به عنوان مغز دستگاه های شما عمل می کنند. در اینجا توضیح می‌دهیم که CPUها چگونه با سایر بخش‌های دستگاه‌های شما تعامل دارند و چه چیزی آنها را تا این حد در فرآیند محاسبات یکپارچه می‌کند.

cpu چیست؟

CPU جزء اصلی است که یک دستگاه محاسباتی را تعریف می کند، و در حالی که اهمیت حیاتی دارد، CPU فقط می تواند در کنار سایر سخت افزارها کار کند. تراشه سیلیکونی در یک سوکت مخصوص قرار می گیرد که روی برد مدار اصلی (مادربرد یا مادربرد) داخل دستگاه قرار دارد. از حافظه جدا است، جایی که اطلاعات به طور موقت ذخیره می شود. همچنین جدا از کارت گرافیک یا تراشه گرافیکی است که ویدئو و گرافیک سه بعدی نمایش داده شده بر روی صفحه نمایش شما را رندر می کند.

CPU ها با قرار دادن میلیاردها ترانزیستور میکروسکوپی روی یک تراشه کامپیوتری ساخته می شوند. این ترانزیستورها به آن اجازه می دهند محاسبات مورد نیاز برای اجرای برنامه هایی را که در حافظه سیستم شما ذخیره می شوند انجام دهد. آنها عملاً دروازه‌های کوچکی هستند که روشن یا خاموش می‌شوند، در نتیجه یک یا صفرها را به همه کارهایی که با دستگاه انجام می‌دهید، اعم از تماشای ویدیو یا نوشتن ایمیل، منتقل می‌کنند.

یکی از رایج‌ترین پیشرفت‌های فناوری CPU، کوچک‌تر کردن ترانزیستورها است. این منجر به بهبود سرعت CPU در طول چندین دهه شده است که اغلب به عنوان قانون مور شناخته می شود .

در زمینه دستگاه های مدرن، یک دسکتاپ یا لپ تاپ دارای یک CPU اختصاصی است که بسیاری از عملکردهای پردازشی را برای سیستم انجام می دهد. دستگاه‌های تلفن همراه و برخی تبلت‌ها در عوض از یک سیستم روی تراشه (SoC) استفاده می‌کنند که تراشه‌ای است که CPU را در کنار سایر اجزاء بسته‌بندی می‌کند. اینتل و AMD هر دو پردازنده‌هایی را با تراشه‌های گرافیکی و حافظه ذخیره‌شده روی آن‌ها نیز ارائه می‌کنند، به این معنی که می‌توانند بیشتر از عملکردهای استاندارد CPU انجام دهند.

CPU واقعاً چه کاری انجام می دهد؟

CPU در هسته خود، یک دستورالعمل ها را از یک برنامه می گیرد و یک محاسبه را انجام می دهد. این فرآیند به سه مرحله کلیدی تقسیم می شود: واکشی، رمزگشایی و اجرا. یک CPU دستورالعمل را از RAM واکشی می‌کند، دستور را رمزگشایی می‌کند، و سپس دستورالعمل را با استفاده از بخش‌های مربوطه CPU اجرا می‌کند.

دستور اجرا شده یا محاسبه می تواند شامل محاسبات پایه، مقایسه اعداد، انجام یک تابع یا جابجایی اعداد در حافظه باشد. از آنجایی که همه چیز در یک دستگاه محاسباتی با اعداد نشان داده می شود، می توانید CPU را به عنوان ماشین حسابی در نظر بگیرید که بسیار سریع کار می کند. حجم کاری حاصل ممکن است ویندوز را راه‌اندازی کند، یک ویدیوی YouTube را نمایش دهد یا سود مرکب را در یک صفحه‌گسترده محاسبه کند.

در سیستم‌های مدرن، CPU داده‌ها را در صورت نیاز به سخت‌افزار تخصصی تغذیه می‌کند. به عنوان مثال، CPU باید به کارت گرافیک بگوید که تصویر را نشان دهد یا به هارد دیسک بگویید برای دسترسی سریعتر یک سند Office را به RAM سیستم منتقل کند.

هسته ها وساعت ها

در اصل، CPU ها دارای یک هسته پردازشی واحد بودند. CPU مدرن امروزی از چندین هسته تشکیل شده است که به آن اجازه می دهد چندین دستورالعمل را به طور همزمان انجام دهد و به طور موثر چندین CPU را روی یک تراشه جمع کند. اکثر CPU هایی که امروزه فروخته می شوند دارای دو یا چهار هسته هستند. شش هسته به عنوان جریان اصلی در نظر گرفته می شوند، در حالی که تراشه های گران تر از هشت تا ۶۴ هسته عظیم متغیر هستند.

بسیاری از پردازنده ها نیز از فناوری به نام multithreading استفاده می کنند. یک هسته فیزیکی واحد CPU را تصور کنید که می تواند دو خط اجرا (رشته) را به طور همزمان انجام دهد و در نتیجه به عنوان دو هسته “منطقی” در انتهای سیستم عامل ظاهر شود. این هسته‌های مجازی به اندازه هسته‌های فیزیکی قدرتمند نیستند، زیرا منابع یکسانی دارند، اما به طور کلی، می‌توانند به بهبود عملکرد چندوظیفه‌ای CPU هنگام اجرای نرم‌افزارهای سازگار کمک کنند.

وقتی به CPU ها نگاه می کنید، سرعت ساعت به وضوح تبلیغ می شود. این رقم “گیگاهرتز” (گیگاهرتز) است که به طور موثر نشان می دهد که یک CPU چه تعداد دستورالعمل می تواند در هر ثانیه انجام دهد، اما این تصویر کامل در مورد عملکرد نیست. سرعت ساعت بیشتر هنگام مقایسه CPUهای یک خانواده یا نسل محصول به کار می رود. وقتی همه چیز یکسان است، سرعت کلاک بیشتر به معنای پردازنده سریعتر است. با این حال، یک پردازنده ۳ گیگاهرتزی از سال ۲۰۱۰ کار کمتری نسبت به یک پردازنده ۲ گیگاهرتزی از سال ۲۰۲۰ ارائه می دهد.

برای پردازنده‌های اینتل ، این به معنای تراشه‌های نسل هشتم، نهم یا دهم است. شما می توانید نسل آنها را با نام محصول تعیین کنید. به عنوان مثال، Core i7-6820HK یک تراشه قدیمی نسل ششم است، در حالی که Core i5-10210U یک تراشه جدیدتر نسل دهم است.

AMD کاری مشابه با پردازنده های Ryzen خود انجام می دهد: Ryzen 5 2500X یک تراشه نسل دومی است که بر اساس طراحی هسته جدید “Zen+” آن ساخته شده است، در حالی که Ryzen 9 3950X یک CPU نسل سوم است. Ryzen 4000 به عنوان یک خط تراشه لپ تاپ و به شکل APU با در دسترس بودن بسیار محدود روی دسکتاپ از طریق سازندگان سیستم منتشر شد. با در نظر گرفتن این موضوع، می توان بحث کرد که آیا Ryzen 5000 نسل چهارم یا پنجم CPU AMD Ryzen است، اما این جدیدترین است و اخیراً AMD لپ تاپ، APU و پلتفرم های دسکتاپ خود را تحت پرچم Ryzen 5000 یکپارچه کرده است.

CPU چقدر مهم است؟

این روزها، CPU شما به اندازه گذشته برای عملکرد کلی سیستم مهم نیست، اما همچنان نقش مهمی در پاسخ و سرعت دستگاه محاسباتی شما دارد. گیمرها به طور کلی از سرعت کلاک بالاتر سود می برند، در حالی که کارهای جدی تر مانند CAD و ویرایش ویدیو، با افزایش تعداد هسته های CPU، بهبود خواهند یافت.