انواع CPU ؛ آشنایی و اهمیت پردازنده های سی پی یو

زمان مطالعه : 9 دقیقه

انواع CPU ؛ آشنایی و اهمیت پردازنده های سی پی یو

انواع CPU ؛ آشنایی و اهمیت پردازنده های سی پی یو ؛ کلمه ی cpu کوتاه شده ی عبارت  Central Processing Unit « واحد مرکزی پردازش » است. هر سیستمی برای اینکه اطلاعات ورودی که شامل انواع دستورات منطقی . ریاضی و .. می شوند  را پردازش کند . به یک سی پی یو نیازمند است . هیچ سیستمی بدون پردازشگر نمی تواند کار کند . کار همه ی سیستم ها بدون cpu . مختل می شود.

برای نمونه انسانی بدون مغز را تصور کنید ! تصور نمی شود . چرا که ادامه ی حیات بدون مغز ممکن نیست . cpu در یک کلام مغز کامپیوتر است . cpu بر روی برد اصلی و در یک فضای اختصاصی قرار می گیرد. هر Motherboard« مادر برد» هم فقط یک فضا برای اتصال cpu دارد و هر« مادر برد» تنها محدوده ای از cpu ها را پشتیبانی می کند. یعنی اینکه احتمال دارد مادر برد شما نوع خاصی از cpu ها را پشتیبانی نکند.

 

سی پی یو  « Central Processing Unit » واحد مرکزی پردازش اطلاعات یک سیستم است . فرقی نمی کند چه سیستمی . موبایل . تبلت یا لپ تاپ. cpu مغز همه ی دستگاه ها است.

 

انواع CPU

هر کاری که قرار است انجام شود . ابتدا به cpu می رود و در آنجا پردازش می شود و پاسخ داده می شود. اکنون که دارید صفحه را بالا و پایین می کنید یا روی یکی از مطالب کلیک می کنید . این کار ابتدا توسط CPU پردازش می شود و سپس پاسخ داده می شود .

اینجاست که سرعت پردازش اطلاعات اهمیت می یابد و گفته می شود که سرع cpu چقدر است؟ سرعت cpu بر حسب مگاهرتز یا گیگا هرتز سنجیده می شود و هر چه سرعت پردازنده بیشتر باشد . مدت زمان کمتری صرف پردازش می شود و عملیات سریع انجام می گردد.

هر cpu دارای تعداد مشخصی هسته ی پردازشی است که بر روی سطح دای قرار گرفته اند . تعداد هسته هایی که بر روی این سطح قرار می گیرند همیشه زوج هستند و تنها در صورتی تعداد هسته های cpu عددی فرد است که خودِ شرکت سازنده یکی از هسته ها را خاموش کرده باشد. سطح Die . مساحتی حدود 150 تا 180 میلی متر مربع دارد.

سرعت پردازنده

از جمله ملاکهای مهم در انتخاب و خرید cpu ها . سرعت کلاک آنها ست . سرعت cpu . تعداد عملهای انجام  شده در هر ثانیه را نشان می دهد و با واحد هرتز بیان می شود. مثلا مگا هرتز . یعنی میلیون هرتز و گیگا هرتز یعنی میلیارد هرتز … سرعت cpu . بیانگر تعداد عملیاتی است که در هر ثانیه . هر هسته می تواند انجام دهد و واحدش « هرتز» ( hertz ) است.

برای نمونه هنگامی که گفته می شود که یک پردازنده دارای سرعت 1.5 گیگاهرتزی است . به این واقعیت اشاره دارد که این پردازنده می تواند ظرف مدت یک ثانیه 1میلیارد و نیم عملیات را پردازش کند . حالا تعداد هسته های cpu هم تاثیر بسزایی در این پروژه دارد . چرا که هر هسته بصورت مجزا می تواند 1.5 میلیارد دستور را پردازش کند.

تولید کنندگانی چون اینتل . ای ام دی . ای بی ام و انویدیا از جمله معروفترین تولید کنندگان cpu هستند.

تعداد هسته ها

در ابتدا گفتیم که سرعت cpu بسیار مهم است .  الان هم مهمه اما تعداد هسته ی cpu هم خیلی مهمه. در واقع تعداد هسته ی بیشتر .  یعنی انجام عملیات بیشتر . هسته ی پردازنده . یک پردازنده محسوب می شود که می تواند اطلاعات و دستورات را بصورت مجزا . پردازش کند .

معمولاً پردازنده ها دارای بیش از یک هسته هستند . و پردازش اطلاعات و دستورات بصورت موازی و سریعتر از قبل انجام می دهند . اگر پردازنده ای تنها یک هسته داشته باشد . باید تمام اطلاعات و دستورات را به تنهایی پردازش کند . پردازنده های یا هسته های پردازنده نمی توانند همزمان چند دستور را اجرا کنند .

بلکه به ترتیب زمانی دستورات داده شده آنها را یکی پس از دیگری اجرا می کنند. وقتی هسته ی پردازنده دوتا باشد طبیعتاً برنامه ها زودتر اجرا می شوند.  چرا که هر هسته می تواند بصورت جداگانه . اطلاعات را پردازش کند و بازدهی و سرعت سیستم را بالا میبرند.

 

 

 

ساختار و نحوه ی عملکرد cpu

دقت کنید که اگر پردازنده دارای 8 هسته باشد . ساختار و نحوه ی عملکرد cpu چنین است که هسته ها را به دو دسته ی چهار تایی تقسیم می کند . و این دسته های چهارتایی همزمان با هم کار نمی کنند . مگر در شرایطی خاص که قدرت نرم افزار زیاد باشد و از قدرت پردازشگر هشت هسته ای بیشتر باشد .

اما برای اجرای اپلیکیشن های ساده تنها یک دسته ی چهارتایی فعال می شوند ؛ چرا که بسیاری از اپلیکیشن ها به هسته ی اضافی نیاز ندارند .

به پردازنده های دو هسته ای DualCore  به پردازنده های چهار هسته ای QuadCore و به پردازنده های Octa Core هشت هسته ای می گویند 

خیلی وقت است که دیگر شرکتهای سازنده ی پردازنده ها . پردازنده ی تک هسته ای تولید نمی کنند و تقریباً امروزه همه ی پردازنده ها دو هسته ای یا بیشتر هستند. البته هرگز تعداد هسته های پردازنده ها فرد نیست و همیشه زوج است. بنابراین از این پس هر گاه در هر مکانی اول کلمات ذکر شده در بالا را دیدید . مفهوم آنها را نیز خواهید دانست .

تقسیم بندی پردازنده ها بر اساس تعداد هسته

پردازنده ها بر اساس تعداد هسته ها به سه دسته تقسیم می شوند ؛ پردازنده های یک هسته ای و پردازنده ی دو هسته ای و پردازنده های چهار هسته ای پردازنده های یک هسته ای ( intel, atom, intel Celeron , amd series )؛ این cpu های برای پردازش اطلاعات یک هسته دارند .

برای انجام کارهایی مانند گشت و گذار در وب . ایمیل و …ایده آل هستند. پردازنده های دو هسته ای ( intel pentinum , intel core I 3, intel core I 5, amd a series , amd e series ) این cpu ها برای پردازش اطلاعات از دو هسته استفاده می کنند و اکثر لپ تاهای از این نوع پردازنده ها بهره می برند. این پردازنده ها امکان پردازش چند عملکرد بصورت همزمان بدون پایین آمدن سرعت را دارند. پردازنده های چهار هسته ای (intel core I 7 ,  intel haswell, amd a6 and a8 ,a10 series) این cpu های قدرتمند برای گیمرها و گرافیست ها و ویراستاران مناسب است.

پردازش همزمان چند دستور و اجرای برنامه های سنگین در کمترین زمان از مشخصات این نوع لپ تاپها به شمار می رود ؛ لپ تاپهایی که دارای چنین پردازنده ای هستند رقیب اصلی کامپیوترهای رومیزی محسوب می شوند.

حافظه ی کش چیست و چگونه کار می کند؟

Cash memory یا «حافظه ی کش» . یک حافظه ی سریع و پنهان است که برای از بین بردن تاخیر زمانی بین پردازنده و RAM بوجود آمده است. کش cpu . حافظه ایست که اطلاعات cpu در آنجا ذخیره می شوند و اگر cpu مجدداً به همان اطلاعات نیاز پیدا کند دسترسی و استفاده از اطلاعات ذخیره شده در کش راحت و آسان است . یعنی با استفاده از کش . اطلاعاتی که پردازنده به آنها نیاز خواهد داشت با ماکزیمم سرعت و مینیمم تاخیر در اختیار cpu قرار خواهد گرفت.
هر کش دارای چهار سطح اطلاعاتی است که به هر کدام از این لایه های حافظه .  L1 و L2 و L3 و L4 هستند . البته کش های قدیمی دارای دو یا سه سطح حافظه می باشند. L1 سریعترین و پرمصرف ترین حافظه است و بعد از آن L2 . L2 سرعت کمتر و ظرفیت بیشتری دارد.

 

نحوه ی کار با انواع CPU

شیوه ی کار cpu . به این صورت است که برای یافتن اطلاعات مورد نیازش . ابتدا به L1 می رود و اگر در آنجا اطلاعات لازم موجود نباشد . آنگاه  به L2 می رود و در آنجا به دنبال اطلاعات مورد نظرش می گردد . پردازنده تا آخرین سطح حافظه ی کش یعنی L4 در پی یافتن اطلاعات تلاش می کند و سرانجام در آخرین مرحله اگر بخت یارش نباشد و در هیچ کدام از حافظه ها اطلاعات لازمش را پیدا نکند . دست از پا درازتر سراغ خافظه ی اصلی RAM می رود . این چرخه را بیان کردیم تا به اینجا برسیم . که آیا این جستجوها بر بازدهی پردازنده و سرعتش تاثیری دارند یا نه ؟!  

اگر CPU برای پردازش دستورالعملی خاص . به حافظه ی  L1 مراجعه کند و در همانجا اطلاعاتش را بیابد . سرعتش چندین برابر افزایش می یابد و بازدهی اش هم بیشتر می شود . با افزایش تعداد دفعات مراجعه ی پردازشگر به کش و یافتن اطلاعات مورد نظرش در همان سطح . بازدهی اش افزایش می یابد. حافظه ی ال یک تاخیری برابر یک نانو ثانیه را دارد . یعنی مدت زمان لازم برای یافتن اطلاعات مورد نظرش یک نانو ثانیه است. این تاخیر در سطح L2 به 10 نانو ثانیه می رسد و همچنین مدت زمان تاخیر افزایش می یابد.

64 بیتی چیست و چرا از 32 بیتی بهتر است!

زبان قابل فهم کامپیوترها از اعداد صفر و یک تشکیل شده است . که این اعداد در مبنای دو قرار گرفته اند. به هرکدام از اعداد یک و صفر . بیت گفته می شود . نه بهتر است بگویم که . هر بیت می تواند مقدار صفر یا یک را در برگیرد. با افزایش تعداد بیت ها . مقدار اطلاعات در دسترس هم بیشتر می شود . همانطور که  گفتیم .

اعداد در مبنای 2 قرار دارند . یعنی اینکه دامنه ای از تعداد مشخصی بیت «n» می توانند 2 به توان « n» از اطلاعات را نشان دهد. پردازنده ها به میزان مشخصی که بر حسب بیت بیان می شود . می توانند اطلاعات را پردازش کنند .64 بیتی بودن به این مفهوم است که این پردازنده در طی یک چرخه . 64 بیت اطلاعات را پردازش می کند. پردازنده ی 32 بیتی  . توانایی ذخیره کردن و آدرس دهی 2 به توان 32 عدد را دارد ؛ اما پردازنده ی 64 بیتی قادر به ذخیره و آدرس دهی 2 به توان 64 بیت را دارد . یعنی چیزی حدود 4 میلیلارد برابر پردازنده ی 32 بیتی.

 

 انواع cpu ؛ سی پی یو 64 بیتی

برای استفاده از سی پی یو های 64 بیتی باید علاوه بر اینکه سی پی یو  64 بیتی داشته باشید . سیستم عامل و نرم افزارهایی که از پردازش 64 بیت پشتیبانی می کنند . داشته باشید و تنها با پردازنده ی 64 بیتی نمی توان از نهایت توان و قدرت سی پی یو استفاده کرد.

پردازنده ی 64 بیتی داده ای به طول 64 بیت را پردازش می کند و سرعت و دقت بالاتری نیز دارد . چرا که هر چه مقادیر عددی به کار رفته بیشتر باشد . دقت نیز بالاتر می رود. تفاوت دیگر این دو نوع پردازش ها به میزان حافظه ی قابل استفاده ی آنها بر می گردد. اما تفاوت اصلی آنها در تعداد محاسبات انجام گرفته در یک ثانیه است . که پردازنده ی 65 بیتی سریعتر عمل می کند.

شرکتهای سازنده ی پردازنده

شرکتهایی که در ساخت سی پی یو فعالیت دارند .  شرکتهای intel, adm, ibm  و انویدیا هستند .اما اینتل و ای دی ام فعالیت بیشتری دارند . سی پی یو های شرکتهای مختلف از لحاظ معماری ساخت با یکدیگر تفاوت دارند . هر مادر برد .

متناسب با cpu ای ساخته می شود و اینطور نیست که مادربردی بتواند هم از سی پی یو های اینتل و هم از پردازنده های ای ادی ام استفاده کند . چرا که معماری آنها و حتی سوکتهای به کار رفته در سی پی یو های اینتل و ای ام دی متفاوت هستند.

 

 

شرکت اینتل

شرکت اینتل .سي پي يو های  خود را در سه دسته ی CORE .ATOM.XEON  دسته بندی کرده است . معمولا پردازنده ی مورد استفاده در لپ تاپها . سی پی یو دسته ی Intel Core است . و چون مبحث ما راهنمای خرید لپ تاپ است . لذا بهتر است که تنها پردازنده ی مورد استفاده در لپ تا پها را معرفی کنیم.  پردازنده های مجموعه ی اینتل Core از 3 مدل Core i3 .Core i5  و Core i7 تشکیل شده اند .

 

 

پردازنده ی سری Core « انواع cpu »

Core i3 ؛ از جمله پردازنده های سطح متوسط این مجموعه هستند و از 2 هسته ی واقعی تشکیل شده اند . این پردازنده توان پردازش کارهای عادی روزمره را دارد و برای وب گردی و کار با نرم افزارها مناسب است. Core i5 ؛ این مدل هم در دسته ی پردازنده های میان رده قرار می گیرد .

در ساختار این سی پی یو 2 هسته ی واقعی و 2 هسته ی مجازی به کار رفته است . این پردازنده ی نیمه حرفه ای توان پردازش انواع اپلیکیشن گرافیکی و سه بعدی و تحلیلی و.. را دارد . قیمت مناسب این دسته از دیگر نقاط قوت این پردازنده ها به شمار می رود .  Corei7؛ این مدل از پردازنده ها بیشتر در لپ تاپ های سنگین که نیازمند سخت افزاری قدرتمند هستند به کار می رود.

 

« انواع cpu » شرکت اینتل

این نوع پردازنده ها 2 یا 4 هسته ی واقعی دارند و قدرتمندترین پردازنده ی سری Core هستند. برای انجام اموری که نیازمند قدرت پردازشی بالا و تحلیل زیادی هستند این سی پی یو ها بهترین هستند.

حالا به این نتیجه رسیدیم که اگه ما  4 هسته داشته باشیم . میتونیم چهار دستور و چهار برنامه را اجرا کنیم . اما شرکت اینتل جهت سریعتر کردن و افزایش بازدهی cpu . هسته های واقعی را به هسته های مجازی تقسیم کرد . اکنون هر هسته به دو هسته ی دیگر تقسیم شده است ؛

اگر گفته می شود که سی پی یو دارای 8 هسته است . به این منظور است که 4 هسته ی واقعی دارد و 4 هسته ی مجازی. با این روش سرعت کامپیوتر و یا لپ تاپ بالا می رود و می توانند هشت برنامه را بصورت همزمان اجرا کنند . شرکت اینتل این تکنولوژی بی نظیر را در cpu  corei 7 به کار برده است.

در الترابوکها و هیبریدی ها بیشتر از نوع cpu دسته ی ATOM  استفاده شده است که با اسم Bay Trial شناخته می شوند.

 

در نهایت

---