CPU چیست و چه اجزایی دارد؟فناوری

CPU یا واحد پردازش مرکزی اصلی ترین قسمت کامپیوتر است که تمامی فرآیندهای محاسباتی و عملکردها را تعریف و معین می کند. در حقیقت سی پی یو مغز کامپیوتر نامیده می شود.   CPU ساختاری به صورت تراشه ای داشته که روی سوکت مخصوص خود در مادربرد قرار می گیرد. با اینکه از دیگر قطعات جدا است؛ اما بخش اصلی بوده و کارکرد بقیه دستگاه در بودن و کیفیت آن بستگی دارد.

پردازنده با استفاده از میلیاردها ترانزیستورهای میکروسکوپی روی یک چیپ تک کامپیوتر ساخته می شوند. در حقیقت همین ترانزیستورها اجرای عملیات محاسباتی را در کامپیوتر پشتیبانی می کنند. در اجرای عملیات توسط پردازنده ها، گیت هایی وجود دارند که روشن و خاموش می شوند.  فعالیت خاموش و روشنی که همانند یک و صفر در عملیات عمل کرده و فعالیت های ترجمه آن ها را به کدهای قابل فهم انجام می دهد. با گذشت زمان، ترانزیستورها کوچک تر شده و سرعتشان بیشتر شده است. به طوریکه امروزه پردازنده هایی را داریم که به راحتی می توانند بازی های بسیار سنگین بدون هیچ مشکلی را اجرا کنند. هر دستگاه یک پردازنده بیشتر ندارد و تمامی تعریف فرآیندها از طریق همین پردازنده انجام می شود.
 

CPU دستورالعمل های مورد نیاز برای اجرا را از برنامه گرفته و محاسبات مربوط را روی آن انجام می دهد. این فرآیند دریافت تا محاسبات به سه مرحله اصلی تقسیم می شود:

یک پردازنده دستورات را از رم دریافت می کند، آن ها را براساس ماهیت دستورالعمل رمزگشایی می کند و سپس با استفاده از بخش های مرتبط اجرا می کند. دستورالعمل اجرا شده می تواند شامل محاسبات پایه، مقایسه اعداد خاصی با هم یا جابه جایی آن ها در حافظه باشد. از آنجا که همه چیز در محاسبات با اعداد نمایش داده می شود، از این رو با چیزی که خود پردازنده تعریف می کند، یکسان است. همین یکسان بودن باعث آسان تر شدن اجرای فرآیندها خواهد شد. در سیستم های مدرن CPU همه کارها را انجام نمی دهد؛ اما هنوز بسیاری از فعالیت های اصلی برای فعال کردن سخت افزارها را انجام می دهد.
 

اگرچه با توجه به بهینه شدن ساختار و پیشرفت فناوری دیگر پردازنده مانند گذشته اهمیت زیادی ندارد؛ اما باید گفت که هیچگاه جایگاه مهم خود را در اجرا برنامه ها از دست نخواهد داد. مهم ترین وظیفه یک پردازنده اجرای دستورالعمل های یک برنامه است. پس هرچه قدرت CPU بیشتر و ساختار آن به روزتر باشد، سرعت بیشتری داشته و از این رو برنامه ها سریع تر از بقیه اجرا خواهند شد. البته باید گفت که فقط نباید به قدرت بالای پردازنده نگاه کرد. این قطعه در صورتی می تواند وظیفه خود را به بهترین شکل ممکن ایفا کند که دیگر قطعات داخلی از جمله رم و کارت گرافیک هم در بالاترین سطح خود باشند.

در حقیقت باید گفت که CPU همه چیز نیست؛ اما بسیار مهم است. به هر حال نباید از قدرت آن غافل شوید؛ به ویژه اینکه اگر قصد اجرای برنامه های سنگین زیادی را با آن داشته باشید.
 

دو نوع پردازنده اصلی وجود دارد: ای ام دی و اینتل. در گذشته معروف بود که اگر قصد انجام بازی را دارید، بهتر است که از نوع AMD استفاده کنید؛ اما این مساله دیگر با ورود نمونه های قوی تر اینتل کمرنگ شده است.  البته باید گفت که تا سال 2017، پردازنده های AMD خیلی باز به فروش نمی رفتند؛ اما با عرضه سری رایزن توانست فاصله رقابتی خود را با اینتل کم کند و درصد فروش خود را افزایش دهد. با اینکه AMD در حال گسترش سهم خود ابزار و تقویت آن است؛ اما باید گفت که هنوز هم اینتل پرچمدار پردازنده است. بیشتر وسایل دیجیتالی مانند لپ تاپ، گوشی و غیره از پردازنده های اینتل استفاده می شود.
 

برای انتخاب باید تعیین کنیم که پردازنده را برای دسکتاپ می خواهیم یا لپ تاپ؟ در گذشته، پردازنده های AMD قیمت ارزانتری داشته و برای فعالیت هایی با سطح ابتدایی استفاده می شود؛ اما این نوع پردازنده دیگر مانند گذشته نیست. با نمونه های جدیدی از این برند به بازار وارد شده است، می توان گفت که رقیب بسیار جدی برای پردازنده اینتل به حساب می آید. امروزه اینتل و AMD دارای انواع مختلفی برای فعالیت های متفاوت هستند. در حال حاضر، هر دو برند دارای مدل های بسیاری از ساده تا پیشرفته و حرفه ای هستند. البته باید گفت که هر کدام دارای ویژگی های مخصوص به خود هستند. در حقیقت دیگر نمی توان گفت که کدام نوع را بهتر است که خریداری کنیم. بودجه و نیاز شما نوع مدل را انتخاب می کند. بعد باید بررسی کنید که کدام نوع برای شما مناسب تر است.

گیمرها بیشترین گروه درگیر با انتخاب نوع پردازنده هستند. بعضی بازی ها با نوع AMD به خوبی اجرا می شوند. بعضی بازی های دیگر که حالت تهاجمی تر داشته، با نوع اینتل بهتر ارتباط برقرار می کنند؛ اما به هر حال بعضی نکات وجود دارد که انتخاب نوع برند را برای شما راحت تر می کند. پردازنده های اینتل با پورت های Thunderbolt 3.0 بیشتر ارتباط برقرار می کنند. برای کارهای گرافیکی هنوز باز توصیه می شود که به سراغ پردازنده AMD بروید. برای فعالیت های بسیار سنگین هر دو برند نمونه های بسیار خاصی را دارند. برای همین اول از همه باید به سراغ نیاز خود بروید. البته باید گفت که دستگها هایی با سی پو یوی AMD از نظر قیمت مقرون به صرفه تر هستند.
 

قبل از اینکه بخواهیم وارد دیگر موارد خرید سی پی یو از جمله گیمینگ شویم، در ابتدا بهتر است که با مشخصات اولیه را به خوبی بشناسیم. به هر حال در هنگام خرید با آن ها برخورد خواهید داشت.

سرعت کلاک

سرعتی است که تراشه در آن کار می کند و با گیگاهرتز بیان می شود. اندازه این سرعت هرچه بیشتر باشد، عملکرد بهتری در اجرا خواهد داشت. در حال حاضر بیشتر پردازنده های مدرن سرعت کلاک خود را بر اساس وظیفه و دمای خود زیاد یا کم می کنند.

این تعریف اولیه است؛ اما باید بیشتر با این مفهوم آشنا شد. شاید بعضی از این اطلاعات حتی برای موارد دیگر در خرید نیازتان نشود؛ اما دانستن آن ها هم خالی از لطف نیست.

عملکرد پردازنده تاثیر مستقیمی روی سرعت اجرای برنامه ها دارد. سرعت کلاک یکی از مهم ترین عواملی است که اندازه آن در میزان سرعت و کیفیت اجرایی آن ها موثر است. در حالت عمومی، هرچه سرعت کلاک بیشتر باشد، CPU سرعت بالاتری خواهد داشت. البته که فقط این مورد نیست و باید موارد دیگری را هم در نظر گرفت. یک پردازنده دستورالعمل های زیادی را از برنامه های مختلف در هر ثانیه اجرا می کند. سرعت کلاک  تعداد مراحل اجرایی در هر ثانیه را اندازه گیری می کند. مرحله یا چرخه از نظر فنی پالس هماهنگ شده توسط اسیلاتور داخلی است و پایه ترین واحدی است که به درک سرعت سی پی یو کمک می کند. در طول هر چرخه میلیاردها ترانزیستور بارها باز و بسته می شوند.

یک سی پی یو با سرعت کلاک 3.2 گیگاهرتز، 3.2 میلیارد مرحله را در هر ثانیه اجرا می کند. گاهی چندین دستورالعمل در یک مرحله کلاک سینگل کامل می شوند؛ به عبارتی دیگر، یک دستورالعمل ممکن است که روی چندین مراحل کلاک مختلف انجام شود. از آنجا که طراحی های مختلف پردازنده، دستورالعمل ها را به صورت متفاوت اجرا می کند، بهتر است که سرعت کلاک را در همان مارک و نسل پردازنده مقایسه کنید.

هسته

هسته سی پی یو در حقیقت همان پردازنده اصلی است. پردازنده های اولیه فقط یک هسته داشتند که در یک زمان فقط روی یک کار تمرکز داشتند؛ اما پردازنده های امروزی تا 18 هسته داشته که می توانند برنامه های زیادی را در یک چرخه اجرا کنند. یک هسته به یک وظیفه اختصاص داده می شود و هسته دیگر بای وظیفه دیگر خواهد بود. از این رو هرچه تعداد هسته بیشتر باشد، برنامه های بیشتری می توانند اجرا شوند. در حال حاضر، بیشتر پردازنده های در لپ تاپ دارای دو هسته هستند؛ اما بعضی سی پی یوهای لپ تاپ ها چهارهسته ای بوده و از نسل هشت هستند که برای فعالیت های خاص مورد استفاده قرار میگیرند.

بیشتر پردازنده ها از فرآیندی به نام چندرشته ای همزمان استفاده می کنند. یعنی برای مثال، پردازنده های AMD با چهار رشته از چند رشته همزمان برای تهیه هشت رشته استفاده می کنند یا پردازنده های اینتل با دو هسته از این فرآیند برای تهیه چهار رشته استفاده می کنند.

پردازنده های اینتل و AMD سری و مدل های مختلفی دارند که توضیح آن خارج از بحث این مقاله است. هرچه سری پردازنده بیشتر باشد، سرعت و تکنولوژی قوی تری برای اجرا دارد. از طرفی داشتن هسته بالا هم خیلی مهم است. برای کارهای سنگین تر نیاز است حتما پردازنده شما تعداد هسته بیشتری داشته باشد.

رشته

رشته تعداد فرآیندهای مستقلی است که به طور همزمان می تواند مدیریت کند. از نظر تئوری همان هسته به حساب می آید. با این حال بسیاری از پردازنده ها دارای قابلیت چند رشته ای هستند که به یک هسته اجازه می دهد تا دو رشته ایجاد کند. اینتل این عمل را Hyper-Threading و AMD آن را SMT می نامد. هر چه رشته بیشتر باشد، تعداد وظیفه ها یا مولتی تسکینگ و همچنین عملکرد بهتری در برنامه های سنگین را شاهد هستیم.

TDP
TDP مخفف عبارت Thermal Design Profile/Power و حداکثر مقدار گرمایی است که چیپ با سرعت انبار(Stock) ایجاد می کند و با وات بیان می شود. در هنگام خرید خیلی مهم است که مقدار TDP دستگاه خود را بدانید و اینکه بدانید آیا مقدار TDP مناسب دستگاه شما است یا خیر. برای مثال، یک پردازنده Core i7 با مقدار TDP 95 ظرفیت مناسبی است؛ اما اگر این مقدار پایین تر بود، نیاز است که حتما از دستگاه های خنک کننده مانند کول پد استفاده کنید.

حافظه کش یا پنهان

حافظه پنهان پردازنده برای سرعت بخشیدن به دسترسی به داده ها و دستورالعمل های بین پردازنده و رم استفاده می شود. سه نوع حافظه نهان وجود دارد:L1 که سریعترین و البته کم جا (تنگ) بود، L2 جادار اما کندتر است و L3 جادار اما نسبتا کند است. هنگامی که داده های مورد نیاز سی پی یو در هیچ کدام از این مکان ها نباشد، به سراغ رم رفته که البته سرعت کندتری هم خواهد داشت. با اینکه مقدار کش در بیان مشخصات مهم است؛ اما نیازی هم نیست که خیلی به آن توجه داشته باشید. عوامل مهم تری دیگری وجود دارد که باید آن ها را در نظر بگیرید.

IPC

حتی اگر شما دو پردازنده ای داشته باشید که سرعت کلاک و تعداد رشته هایشان یکسان باشد؛ اما اگر ازشرکت های مختلف یا دارای ساختار متفاوت باشند، تعداد IPC( دستورالعمل ها در هر چرخه ساعت) متفاوتی تولید می کند. در حقیقت IPC به شدت به معماری پردازنده بستگی دارد.
 

اینکه چه نوع پردازنده ای را خریداری کنیم یعنی اینکه چه قابلیتی داشته باشد، به هدف استفاده شما بستگی دارد. برای کارهای عادی مسلما پردازنده پایین تر مناسب می شود. کار عادی یعنی همان فعالیت هایی مانند حسابداری، تایپ و کارهای اداری ساده. برای اینتل تا حداکثر Core i3 و برای ای ام دی پردازنده های رایزن 3 بیشتر توصیه می شود.

برای فعالیت های گرافیکی، اگر قصد کار حرفه ای را دارید، بهتر است که حداقل Core 7 یا رایزن 7 را خریداری کنید.  البته فعالیت ها فقط به همین موارد محدود نمی شود. بعضی فعالیت ها به ویژه سیستم های فعال در حوزه IT و غیره نیاز به پردازنده های قوی تری دارند. اینکه چه مقدار باشد، به نیاز شما بستگی دارد. البته اینکه فقط نباید به مقدار پردازنده نگاه کرد؛ اما اولین گامی که باید به آن دقت داشته باشید، پردازنده تان است.

در این مقاله ما سعی کرده ایم تا دید کلی از شما به پردازنده ها بدهیم. هر کدام از این موارد برای خود نکات بسیار زیادی دارند که باید در مقاله های جدا به بررسی و معرفی آن ها پرداخت.

برای خرید سی پی یو کلیک کنید

مطالب مرتبط:

نکات راهنمای خرید لپ تاپ که باید بدانید