ریزپردازنده چیست؟

[آبجی]

کامپيوتری که هم اکنون به کمک آن در حال مشاهده و مطالعه اين صفحه هستيد، دارای يک ريزپردازنده است. ريزپردازنده بمنزله مغز در کامپيوتر است. تمام کامپيوترها اعم از کامپيوترهای شخصی، کامپيوترهای دستی و ... دارای ريزپردازنده می باشند. نوع ريزپردازنده استفاده شده در يک کامپيوتر می تواند متفاوت باشد ولی تمام آنها تقریبا عمليات يکسانی را انجام می دهند.
واحد مرکزی پردازش در هر کامپیوتر ، که پردازش های مختلف در آنجا انجام می گیرد، پردازنده یا CPU نام دارد. با استفاده از تکنولوژی ساخت قطعات نیمه هادی می توان این واحد پردازنده (CPU) را کوچک (ریز) نموده و در یک بسته بندی یا تراشه (IC) قرار داد، که به آن ریزپردازنده یا میکروپروسسور گویند. پس در حالت کلی کلمه CPU یک مفهوم کلی تری از کلمه ریزپردازنده است. با پیشرفت تکنولوژی، هم اکنون تمام CPUها بصورت ریزپردازنده ساخته می شود در صورتی که در کامپیوترهای نسلهای پایین تر به دلیل پایین بودن تکنولوژی ، امکان ساخت CPU بصورت متمرکز و در داخل یک بسته بندی (تراشه) وجود نداشت.

تاريخچه مختصري از ريزپردازنده ها
ريزپردازنده، پتانسيل های اساسی برای انجام محاسبات و عمليات مورد نظر در يک کامپيوتر را فراهم می نمايد. ريزپردازنده از لحاظ فيزيکی يک تراشه است. اولين ريزپردازنده در سال 1971 و با نام Intel 4004 معرفی گرديد. ريزپردازنده فوق چندان قدرتمند نبود و صرفا" قادر به انجام عمليات جمع و تفريق چهار بيتی بود. نکته مثبت پردازنده فوق، استفاده از يک تراشه بود. قبل از آن مهندسين و طراحان کامپيوتر از چندين تراشه برای توليد CPU استفاده می کردند.
اولين ريزپردازنده ای که بر روی يک کامپيوتر خانگی نصب گرديد، 8080 بود. پردازنده فوق هشت بيتی و بر روی يک تراشه قرار داشت. اين ريزپردازنده در سال 1974 به بازار عرضه گرديد. اولين ریزپردازنده ای که باعث تحولات اساسی در دنيای کامپيوتر شد، 8088 بود. ريزپردازنده فوق در سال 1979 توسط شرکت IBM طراحی و اولين نمونه آن در سال 1982 عرضه گرديد. درمورد ریزپردازنده ها مباحث مفصلی در سایت میکرورایانه (http://www.microrayaneh.com/) انجام شده است به فهرست مقالات (http://www.microrayaneh.com/Articles/ArticlesList.htm) سایت میکرورایانه (http://www.microrayaneh.com/) مراجعه کنید.
وضعيت توليد ريزپردازنده توسط شرکت های توليد کننده بسرعت رشد کرده و مثلا ریزپردازنده های شرکت اینتل از مدل 8088 به 80286، 80386، 80486، پنتيوم، پنتيوم II، پنتيوم III و پنتيوم 4 رسيده است. ریزردازنده های پنتيوم 4 در مقايسه با ریزپردازنده 8088 عمليات مربوطه را با سرعتی به ميزان 5000 بار سريعتر انجام می دهد. جدول زير ويژگی هر يک از ریزپردازنده های فوق به همراه تفاوت های موجود را نشان می دهد:

http://www.microrayaneh.com/Articles/Aimages/Intel_microprocessors.JPG

توضيحات جدول :
ستون Date نشاندهنده سال عرضه پردازنده است.
ستون Transistors تعداد ترانزيستور موجود بر روی تراشه را مشخص می کند. تعداد ترانزيستور بر روی تراشه در سال های اخير شتاب بيشتری پيدا کرده است.
ستون Micron ضخامت کوچکترين رشته بر روی تراشه را بر حسب ميکرون مشخص می کند. ( ضخامت موی انسان 100 ميکرون است ).
ستون Clock Speed حداکثر سرعت Clock تراشه را مشخص می نمايد.
ستون Data Width پهنای باند واحد منطق و محاسبات (ALU ) را نشان می دهد. يک واحد منطق و حساب هشت بيتی قادر به انجام عمليات محاسباتی نظير: جمع، تفريق، ضرب و ... برای اعداد هشت بيتی است. در صورتيکه يک واحد منطق و حساب 32 بيتی قادر به انجام عمليات بر روی اعداد 32 بيتی است. يک واحد منطق و حساب 8 بيتی بمنظور جمع دو عدد 32 بيتی می بايست چهار دستورالعمل را انجام داده در صورتيکه يک واحد منطق وحساب 32 بيتی عمليات فوق را صرفا" با اجرای يک دستورالعمل انجام خواهد داد.
در اغلب موارد گذرگاه خارجی داده ها مشابه ALU است. هرچند این موضوع در تمام موارد صادق نخواهد بود مثلا" پردازنده 8088 دارای واحد منطقی ومحاسابتی 16 بيتی بوده در حاليکه گذرگاه داده ي آن هشت بيتی است. در اغلب پردازنده های پنتيوم جديد، گذرگاه داده 64 بيتی و واحد منطق وحساب آن 32 بیتی است.
ستون MIPS مخفف کلمات Millions of instruction per Second ( ميليون دستورالعمل در هر ثانيه ) بوده و واحدی برای سنجش کارآئی يک پردازنده است.