پردازنده چیست؟ چگونه کار می کند؟

پردازنده چیست؟ چگونه کار می کند؟ میخواهیم در مورد پردازنده به عنوان مغز اصلی کامپیوتر صحبت کنیم و کارکردها و انواع آن را تشریح کنیم.

پردازنده یا در اصطلاح تخصصی‌تر ، واحد پردازش مرکزی Central Processing Unit (CPU) ، مغز هر دستگاه کامپیوتری به شمار می‌رود.

پردازنده‌ها تقریباً در هر دستگاهی که شما استفاده می‌کنید ، قرار می‌گیرند ، چه یک گوشی لمسی یا ساعت هوشمند باشد ، چه یک کامپیوتر یا یک ترموستات.

پردازنده‌ها مسئول پردازش و اجرای دستورالعمل‌ها هستند. در اینجا نحوه تعامل پردازنده‌ها با سایر قسمت‌های دستگاه شما و آنچه آنها را در فرآیند فناوری اطلاعات یکپارچه می‌کند توضیح می‌دهیم.

یک CPU چه ویژگی‌هایی دارد؟

پردازنده جزء مرکزی است که یک دستگاه محاسباتی را تعریف می‌کند و از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. پردازنده فقط می‌تواند با سخت‌افزارهای دیگر کار کند.

محل قرارگیری پردازنده

تراشه سیلیکون در یک سوکت مخصوص واقع در برد اصلی مدار چاپی (مادربرد) در داخل دستگاه قرار دارد.

تفاوت پردازنده با حافظه و کارت گرافیک

پردارنده جدا از حافظه اصلی است ، که اطلاعات به طور موقت در آن ذخیره می‌شود. همچنین پردازنده از کارت گرافیک یا تراشه گرافیکی متمایز شده است ، که ویدیو و گرافیک سه بعدی را روی صفحه نمایش می‌دهد.

ساختار پردازنده چیست؟

پردازنده‌ها با قرار دادن میلیاردها ترانزیستور میکروسکوپی بر روی یک تراشه کامپیوتری ساخته می‌شوند. این ترانزیستورها به پردازنده اجازه می‌دهند تا محاسبات مورد نیاز برای اجرای برنامه‌های ذخیره شده در حافظه سیستم شما را انجام دهد.

آن‌ها در واقع گیت‌های کوچکی هستند که باز یا بسته و به عبارت بهتر ، روشن یا خاموش می‌شوند ، که ترجمه آن‌ها می‌شود صفر و یک، بیت و بایت ، یعنی اساس و بنیان کامپیوتر. کل کاری که با کامپیوتر انجام می‌دهید بر همین اساس شکل می‌گیرد ، خواه تماشای فیلم باشد و یا نوشتن ایمیل.

یکی از رایج‌ترین پیشرفت‌ها در فناوری CPU ، کوچکتر و کوچکتر شدن این ترانزیستورها است. این امر منجر به بهبود سرعت پردازنده در طول چند دهه شده است ، که اغلب از آن به عنوان قانون مور یاد می‌شود.

در زمینه دستگاه‌های مدرن ، یک رایانه رومیزی یا لپ تاپ دارای یک پردازنده اختصاصی است که عملکردهای پردازشی زیادی را برای سیستم انجام می‌دهد. در عوض ، دستگاه‌های تلفن همراه و برخی از رایانه‌های لوحی از یک سیستم روی یک تراشه (SoC) استفاده می‌کنند که یک تراشه است که پردازنده را به همراه سایر اجزا بسته می‌کند.

اینتل و AMD همچنین پردازنده‌هایی با تراشه‌های گرافیکی و حافظه ارائه می‌دهند ، به این معنی که آنها می‌توانند بیش از عملکردهای پردازنده استاندارد عمل کنند.

عملکرد پردازنده چیست؟

اساساً یک پردازنده از برنامه دستورالعمل می‌گیرد و محاسبه‌ای را انجام می‌دهد. این فرآیند به سه مرحله کلیدی تقسیم می‌شود:

۱. دریافت و بازیابی پیام فرمان؛

۲. رمزگشایی از پیام فرمان؛

۳. اجرای فرمان.

یک پردازنده دستورالعمل را از RAM بازیابی می‌کند ، مضمون واقعی دستورالعمل را رمزگشایی می‌کند و سپس دستور را با استفاده از قسمت‌های مربوطه پردازنده اجرا می‌کند.

دستورالعمل در حال اجرا یا محاسبه ممکن است شامل محاسبات اساسی ، مقایسه اعداد ، انجام یک تابع یا حرکت اعداد در حافظه باشد. از آنجا که همه چیز در یک دستگاه محاسباتی با اعداد نشان داده شده است ، می‌توانید پردازنده را یک ماشین حساب پیچیده و پیشرفته بدانید که فوق العاده سریع کار می‌کند.

نتبجه حاصل از این حجم کاری پردازش می‌تواند ویندوز را راه‌اندازی کند ، یک ویدیوی YouTube را نمایش دهد یا فرمولی را در یک صفحه گسترده مانند Excel محاسبه کند.

در سیستم‌های مدرن ، پردازنده با ارائه داده‌ها به سخت‌افزارهای تخصصی در صورت نیاز ، به عنوان مجری حلقه در یک سیکل پردازش عمل می‌کند. به عنوان مثال ، پردازنده باید به کارت گرافیک بگوید که یک انفجار را نمایش دهد ، یا به SSD می‌گوید که برای دسترسی سریع‌تر ، یک سند آفیس را به RAM سیستم منتقل کند.

هسته ، ساعت و سرعت

در اصل ، پردازنده‌ها دارای یک هسته پردازشی واحد بودند. پردازنده‌های مدرن امروزی متشکل از چندین هسته هستند که به آن‌ها اجازه می‌دهد چندین دستورالعمل را به طور همزمان اجرا کنند و چندین پردازنده را بر روی یک تراشه تکمیل کند.

اکثر پردازنده‌هایی که امروز فروخته می‌شوند دارای دو یا چهار هسته هستند. پردازنده‌هایی با شش هسته ، هشت هست۶ و تا 64 هسته موجود هستند.

بسیاری از پردازنده‌ها نیز از فناوری موسوم به Multithreading استفاده می کنند. یک هسته پردازنده فیزیکی را تصور کنید که می‌تواند همزمان دو خط (رشته) را اجرا کند ، بنابراین در سمت سیستم عامل به عنوان دو هسته “منطقی و نه فیزیکی” شناخته می‌شود. این هسته‌های مجازی به اندازه هسته‌های فیزیکی قدرتمند نیستند زیرا منابع یکسانی دارند ، اما در کل می‌توانند در اجرای نرم‌افزارهای سازگار به بهبود عملکرد چند وظیفه‌ای CPU کمک کنند.

هنگام بررسی پردازنده‌ها ، سرعت ساعت برجسته می‌شود. واحد این رقم ، “گیگاهرتز” است که نشان می‌دهد پردازنده مذکور در چند ثانیه می‌تواند چند دستورالعمل را انجام دهد ، اما این همه از نظر عملکرد نیست.

در مقایسه پردازنده‌های یک خانواده یا نسل یکسان ، سرعت ساعت در درجه اول مطرح می‌شود. وقتی بقیه موارد یکسان باشد ، سرعت سریعتر ساعت به معنی این است که پردازنده سریعتری داریم. با این حال ، یک پردازنده 2010 3 گیگاهرتزی کار کمتری نسبت به یک پردازنده 2 گیگاهرتزی 2020 ارائه می‌دهد.

در این مقاله راجع به اینکه پردازنده چیست و درباره عملکردهای آن صحبت کردیم. با تشکر از همراهی شما.

منبع

۱. CPU چیست؟ – ترجمه از انگلیسی