پردازنده‌ی کامپیوتر

پردازنده کامپیوتر چیست؟

پردازنده کامپیوتر یا سی پی یو‌ی آن یکی از قطعات اصلی کامپیوتر است. پردازنده‌ها در بسیاری از وسایل از جمله گوشی‌های هوشمند، ساعت‌های هوشمند و البته کامپیوترهای شخصی وجود دارند. پردازنده کامپیوتر به عنوان مغز آن وظیفه مدیریت و انجام تمام دستورات دریافت شده از سخت‌افزار و نرم‌افزارهای نصب شده روی کامپیوتر را دارد. به عنوان مثال انجام دستور باز کردن مرورگر و نمایش یک صفحه وب به شما توسط پردازنده کامپیوتر انجام می‌شود..

این قطعه حیاتی کامپیوتر از یک چیپ سیلیکونی ساخته شده و روی مادربورد کامپیوتر شما قرار می‌گیرد. روی این چیپ سیلیکونی میلیاردها ترانزیرستور میکروسکوپی قرار گرفته اند که انجام محاسبات به منظور اجرای برنامه‌های ذخیره شده در حافظه را ممکن می‌سازند. پیشرفت در کوچک‌تر ساختن این ترانزیستورها منجر به افزایش سرعت فوق‌العاده‌ سی پی یو‌ها شده است.

از آنجایی که در دنیای کامپیوتر اجرای دستورات از طریق محاسبه و کار با اعداد و ارقام صورت می‌گیرد می‌توان پردازنده کامپیوتر را به عنوان یک ماشین‌حساب بسیار سریع در نظر گرفت.

انواع پردازنده: تک هسته‌ای و چند هسته‌ای

دو نوع پردازنده وجود دارد: تک هسته‌ای و چند هسته‌ای. تعداد هسته‌ها عامل تأثیرگذاری بر سرعت و عملکرد پردازنده کامپیوتر و تعداد دستوراتی که پردازنده همزمان می‌تواند اجرا کند، می‌باشد. قوی‌ترین پردازنده‌ها در حال حاضر، پردازنده‌های ده هسته‌ای هستند. با توجه به قدرت فوق‌العاده بالای این پردازنده‌ها، کارهایی نظیر اجرای بازی‌های سه‌بعدی، مدل‌سازی با استفاده از کامپیوتر و ساخت جلوه‌های ویژه‌ بصری با استفاده از کامپیوترهایی که به پردازنده‌های ده هسته‌ای گران قیمت مجهز هستند انجام می‌شود.

یک پردازنده‌ چند هسته‌ای در واقع از چند هسته (یک پردازنده مستقل) تشکیل شده که می‌تواند به طور همزمان چند دستورالعمل را اجرا کند و به طور کلی از پردازنده تک‌هسته‌ای سریع‌تر است.

نام‌گذاری پردازنده‌ها

در ابتدا، پردازنده‌ها با شماره‌ها نامگذاری می‌شدند به طوری که با نگاه به شماره دو پردازنده می‌توانستید پردازنده سریع‌تر را تشخیص دهید. به طور مثال پردازنده اینتل ۸۰۴۸۶ (۴۸۶) از ۸۰۳۸۶ (۳۸۶) سریع‌تر است. پس از معرفی پردازنده اینتل پنتیوم (Pentium)، استفاده از اسم‌هایی مانند Celeron، Athlon و Duron در نامگذاری پردازنده‌ها رایج شد. امروزه در معرفی مشخصات یک پردازنده علاوه بر نام آن، نوع معماری پردازنده (۳۲ بیتی یا ۶۴ بیتی) و سرعت و چندین و چند ویژگی دیگر ذکر می‌شود که در ادامه به توضیح این ویژگی‌ها خواهیم پرداخت. جهت مطالعه بیشتر برای این موضوع به مقاله دیگر ما با موضوع معرفی پردازنده‌های اینتل مراجعه نمایید.

مشخصات و ویژگی‌های پردازنده‌ها

همانطور که پیش‌تر ذکر کردیم امروزه در معرفی یک پردازنده کامپیوتر از ویژگی‌های زیادی نام برده می‌شود. تعدادی از این ویژگی‌ها و توضیح آن‌ها را در اینجا برای شما آورده‌ایم:

• سرعت کلاک: پردازنده کامپیوتر شما در هر ثانیه دستوراتی را که از برنامه‌های مختلف دریافت می‌کند (که این دستورات در قالب محاسبات سطح پایین هستند) پردازش می‌کند. سرعت کلاک در واقع تعداد چرخه‌هایی را که پردازنده در هر ثانیه اجرا می‌کند، بر حسب گیگاهرتز بیان می‌کند. چرخه‌ها در واقع پالس‌های ایجاد شده توسط یک نوسان‌ساز که درون سی پی یو قرار دارد هستند اما برای ما مقیاسی جهت سنجش سرعت سی پی یو می‌باشند. در همین حد بدانید که در هر چرخه، میلیون‌ها ترانزیستور (یا همان گیت‌های الکتریکی) بنا بر دستور در حال اجرا باز و بسته می‌شوند. به طور کلی در یک پردازنده مناسب، هرچه سرعت کلاک پردازنده بیشتر باشد، سرعت آن پردازنده هم بیشتر است، البته عوامل زیاد دیگری هم در سرعت پردازنده کامپیوتر دخیل هستند.
• تعداد هسته: وقتی می‌گویند پردازنده کامپیوتر اینتل Core i5-8400 شش هسته‌ای است یعنی همزمان ۶ سی پی یو در حال اجرای دستورات به صورت همزمان هستند. در یک پردازنده مناسب تعداد هسته‌های بیشتر به معنای سرعت بیشتر پردازنده و اجرای دستورات هم‌زمان بیشتری است.
• حافظه نهان سی پی یو (کش): حافظه نهان یا کش سی پی یو، یک حافظه بسیار سریع است. در ابتدا سرعت پردازنده‌ها و حافظه‌ها (Ram) کم بود. با افزایش سرعت سی پی یو‌ها در دهه ۸۰ میلادی، سرعت رم‌ها متناسب با سرعت سی پی یو‌ها افزایش نیافته بود. زمانی که شما برنامه‌ای را اجرا می‌کنید، آن برنامه از هارد درایو شما درون حافظه رم بارگذاری می‌شود و سپس سی پی یو به آن دسترسی پیدا می‌کند. برای استفاده از تمام قدرت سی پی یو، حافظه‌ کش یا حافظه نهان به وجود آمد. این حافظه بسیار سریع، در نزدیکی هسته پردازنده قرار دارد و در واقع جزئی از سی پی یو محسوب می‌شود. اطلاعات از رم در حافظه نهان قرار گرفته و سی پی یو به آن دسترسی پیدا می‌کند.
• لیتوگرافی: ممکن است در یک پردازنده کامپیوتر با عدد ۱۰ نانومتر و در سی پی یو‌ی دیگر با عدد ۴ نانومتر مواجه شوید، اما این اعداد به چه معنایی هستند و کدام سی پی یو بهتر است؟ این اعداد نشان‌دهنده ابعاد ترانزیستور‌هایی که در ساخت پردازنده به کار رفته‌اند می‌باشند و از آن‌ها با لیتوگرافی سی پی یو یاد می‌شود. ترانزیستور کوچک‌تر از لحاظ فیزیکی فضای کمتری اشغال می‌کند، در نتیجه می‌توان ترانزیستورهای بیشتری در ساخت پردازنده کامپیوتر به کار برد و در نهایت پردازنده قوی‌تری داشت. همچنین ترانزیستور‌های کوچک‌تر انرژی کمتری نیز نیاز دارند. پس در یک پردازنده مناسب هرچه لیتوگرافی سی پی یو کمتر باشد، آن سی پی یو بهتر است!
• Threadها (ریسمان‌ها یا نخ‌ها): نشان دهنده تعداد فرایند‌های مستقل از هم است که پردازنده به صورت همزمان می‌تواند آن‌ها را مدیریت کند. هرچه نخ‌ها بیشتر باشند به معنای این است که پردازنده از عهده انجام کارهای چندوظیفه‌ای بهتر برمی‌آید.
• قابلیت اورکلاک کردن: هر پردازنده‌ای که از کارخانه بیرون می‌آید یک سرعت کلاک محدود شده دارد. با اورکلاک کردن می‌توان سرعت کلاک پردازنده را افزایش داد، البته باید توجه داشت که این کار منجر به مصرف انرژی بیشتر و تولید گرمای بیشتر خواهد شد، بنابراین باید اورکلاک کردن به صورت اصولی انجام شده و دمای قطعه با استفاده از تجهیزات سرماساز مناسب کنترل شود.

برای بررسی مشخصات پردازنده خود و اچرای عملی نکاتی که در مقاله گفته شد پیشنهاد می‌کنیم به پست ما در صفحه اینستاگرام هترون مراجعه نمایید.