همه چیز در مورد سی پی یو

[آبجی]

سی پی یو یا به عبارتی واحد پردازشگر مركزی در حكم مغز و اداره كننده ی كامپیوتر است و مسئولیت انجام محاسبات ریاضی داخلی كامپیوتر و فرمان دادن به دیگر اجزا را به عهده دارد.
سی پی یو محاسبات داخلی كامپیوتر را به وسیله ی دو عدد ۰ و ۱ ( صفر و یك ) انجام میدهد. كلیه ی قطعات داخل كامپیوتر برای انجام كارها و محاسبات خود نیازمند این قطعه ی كوچك هستند كه این ارتباط را از طریق خطوطی با نامIRQ (در خواست وقفه) برقرار میكنند. ساختمان داخلی سی پی یو ها نیز متشكل از ترانزیستور های بسیار ریز است كه به تعداد بسیار زیاد و دقت بسیار بیشتر در كنار هم قرار داده شده اند. برای مثال یك سی پی یو متعلق به كمپانی اینتل با سرعت ۳.۴ گیگا هرتز متشكل از ۱۲۵ میلیون ترانزیستور كنار هم قرار داده شده است كه سایز هر كدام از انها ۹۰ نانو متر معادل ۰.۰۹ میكرون است! رقمهایی اعجاب انگیر كه حاكی از پیچیده و اسیب پذیر بودن ساختار این قطعه دارند.

از دیگر مشخصات و اصطلاحات این مبحث میتوان به BUS اشاره كرد. واحد پردازشگر مركزی برای ارتباط با دنیای خارج خود میتواند به حجم خاصی اطلاعات را دریافت و یا ارسال كند...این گذرگاه را با نام باس میشناسیم و یكای ان را مگاهرتز می نامیم.
در بررسی سی پی یو ها به اصطلاحی دیگر احتمالا برخورد كرده این با نام Cache ( كش ). كش به حافظه ای بسیار سریع و گران قیمت گفته میشود كه همیشه مقدار كمی از ان در سی پی یو تعبیه میشود.كار كش نگهداری اطلاعاتی برای سی پی یو است كه در هنگام پردازش اطلاعات به انها نیاز سریع دارد.
حافظه ی كش در سه سطح وجود دارد و با حجم های مختلف. سطح اول یا L۱،سطح دوم یا L۲ و سطح جدید L۳.معمولا كش L۱ را بر روی خود سی پی یو قرار میدهند و به همین دلیل ان را interna cache می نامند ولی كش L۲ بر روی برد اصلی (mainboard) تعبیه میشود و ان را external cache میخوانند.

مهمترین كمپانی های سازنده ی CPU عبارتند از AMD و Intel كه دو رقیب اصلی و دیرینه هستند و دیگر تولید كننده ها را تقریباً به كنار زده اند.



اصطلاحات

CPU : Central Processor Unite
MHZ : Mega Hertz
GHZ : Giga Hertz
۳۴۰۰ مگاهرتز معادل ۳.۴ گیگاهرتز میباشد.و به آن واحد اندازه گیری سرعت كاری CPU می گویند.

[آبجی]

تفاوت های CPU های AMD وIntel عبارتند از:
1-AMD براساس معماری اجرایی 9 مرحله ای ساخته شده است اما معماری پردازنده های Intel شش مرحله ای می باشد.بدین معنا که AMDدر هر چرخه کاری 9عملیات را انجام میدهد در حالی که Intel فقط 6 عمل را می تواند انجام دهد.
2-AMD از640Kb Cache برخوردار است در حالی که Intel ، از 532Kb بر خوردار است هر چقدر که میزان Cache پردازنده بیشتر باشد ، پردازنده کارایی بیشتری خواهد داشت اطلاعات بیشتری میتواند ذخیره کند ودیگر لازم نیست پردازنده برای بدست آوردن اطلاعات یا دستور ها مدت زمان بیشتری را رفت و برگشت به حافظه برد اصلی برای جذب اطلاعات یا دستور العمل ها صرف کند.
3- AMD از مس برای اتصال ترانزیستور های بکار رفته در پردازنده ها استفاده میکند در صورتی که در ساختمان پردازنده های Intel آلومینیوم بکار رفته است.مس هادی الکترسیته بهتری است ، ازاین رو پهنای اتصالهای بین ترانزیستورها را به میزان چشمگیری کاهش می یابد .که این امر باعث مصرف کمتر مواد اولیه و در نتیجه منجر به کاهش هزینه می شود این دلیل ارزان تر بودن AMD نسبت به P4 است.
4- از دیگر تفاوت های میان AMD وIntel میتوان به راندمان Cache بروی چیپ اشاره کرد ، AMD از معماری انحصاری استفاده میکند که راندمان بیشتری نسبت بیشتری نسبت به طراحی معماری غیر انحصاری Intel دارد.
5-AMD از تکنولوژی پردازش موازی در مقایسه با Hyper -Threading اینتل استفاده میکند ، در بسیاری از کاربردهای امروزی فعال بودن Hyper -Threading کارائی پائین تری ارائه میدهد ، نتایج تحقیقات بیشمار منتشر شده در نشریات رایانه ای و پایگاهای اطلاعاتی معتبر بیانگوی این پدیده هستند.
6-یکی دیگر از مهمترین نکات برتر پردازنده های AMD واحد ممیز شناور آن است که از FPU اینتل بسیار قویتر میباشد که این امر باعث اجرای سریع تر برنامه های چند منظوره( MultiMedia) میشود.
7- زمانی که اینتل P4 را طراحی کرد طول PIPELINE را از 10 مرحله در P3 به 20 مرحله افزایش داد Intel همین تغیر توانست که تعداد عملیاتی که در چرخه عملیاتی انجام می شود بصورت قابل ملاحظه ای کاسته میشود و از طرف دیگر افزایش طول PIPELINE نیازمند افزایش تعداد ترانزیستور ها برای انجام همان تعداد عملیات میباشد که این امر باعث افزایش اندازه هسته و بالا رفتن قیمت تولید میشود . در حالی که AMD با وجود افزایش فرکانس پردازنده های خود طول pipeline را به همان اندازه p3 یا k6 ثابت نگهدارد .

[آبجی]

CPU سی پی یو چیست؟


پردازنده یا واحد پردازنده مرکزی (CPU) اصلی ترین بخش کامپیوتر است . این قطعه وظایف مهمی از قبیل عملکرد های ریاضی ، منطقی ، مقایسه ای و محاسبه های مربوط به آدرس دهی در کامپیوتر را به عهده دارد . CPU مهم ترین تراشه بر روی برد اصلی هر کامپیوتر می باشد و آن مدیریت کلیه مراحل پردازش داده ها را به عهده دارد . این قطعه به صورت مستقیم و یا غیر مسقیم سایر قطعات روی برد اصلی و سایر قسمتهای کامپیوتر را نظارت و مقداردهی می کند . پردازنده ها هر چند دارای ابعاد فیزیکی بسیار کوچکی هستند ولی از ابتدایی ترین آنها که از 29000 ترانزیستور تا انواع پیشرفته آنها که 7/5 میلیون ترانزیستور می باشد ، ابعاد فیزیکی آنها بسیار محدود و در حد 2 تا 3 اینچ مربع می باشند .
مشخصه با اهمیت ریز پردازنده ها عبارتند از :
× . سرعت .
× . پهنای گذرگاه داده .
× . پهنای گذرگاه آدرس .
× . ماکزیمم حافظه .
علاوه بر این مشخصه ها تعداد ترانزیستور با کار گرفته شده ، cache داخلی ، پهنای پالس ، اندازه رجیستر های داخلی در پردازنده ها از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند .
همه پردازنده ها سه عمل اساسی را انجام می دهند :
× . انتقال اطلاعات
× . حساب و منطق
× . تصمیم گیری
مشخصات فنی پردازنده ها
پردازنده ها به عنوان یکی از اصلی ترین عناصر در یک کامپیوتر به صورت یک تراشه به شکل مربع روی برد اصلی قرار می گیرد . معمولا هر پردازنده دارای خصوصیات ویژه ای است که توسط تعدادی حروف و ارقام که بر روی هر کدام از آن ها چاپ شده ، مشخص می شوند . این اطلاعات شامل موارد زیر می باشد :
- نام شرکت سازنده .
- نسل پردازنده .
- مدل و نوع پردازنده .
- سرعت پردازنده (MHZ ) .
- ولتاژ مورد نیاز پردازنده .
- شماره سریال پردازنده .
در ادامه به توضیح برخی از این مشخصه ها می پردازیم :
نام شرکت سازنده پردازنده
پردازنده ها توسط شرکت های مختلفی ساخته و ارائه شده اند. شرکت های مشهور سازنده پردازنده عبارتند از :
- Intel
- IBM
- AMD
- Syrex
- Motorola
- IDT
- NIC
- IIT
گاهی بر روی پردازنده ها نام شرکت سازنده به صورت کامل و گاهی به صورت علائم اختصاری مخصوص شرکت مشخص می شود . مثلا برای محصولات شرکت از AMD برای مشخص کردن نام پردازنده عبارت ADVANCED شرکتهای MICRO DEVICES که کلمه AMD از آن گرفته شده چاپ می شود .
نسل پردازنده
پردازنده ها بسته به تنوع در مدل و عملکرد آن ها دارای مدل های مختلفی می باشند . معمولا هر گاه یک تغییر اساسی در ساختار یا پردازنده به وجود آمده است نسل جدیدی برای آن نام گذاری شده است . معمولا نسل های مختلف پردازنده ها را با نام ، علائم یا شماره های مختلف نشان می دهند . شرکتهای سازنده پردازنده تولیدات خود را بر اساس یک روش استاندارد نام گذاری می کنند . مثلا شرکت Intel تولیداتش را به صورت 80x86 و شرکت Motorola به صورت 68xxx نام گذاری می کنند ، که معمولا علامت x جایگزین نسل و مدل پردازنده می شود . مثلا در مورد پردازنده های Intel نسل های اول تا هفتم به صورت زیر می باشد :
همانگونه که مشاهده می کنید از نسل چهارم (80486) به بعد نامگذاری پردازنده های Intel به صورت 80x86 نمی باشد بلکه از نام پنتیوم استفاده شده است .
مدل پردازنده
هر کدام از نسل های پردازنده دارای مدلهای مختلفی می باشد که دارای مشخصات متفاوت می باشند . مثلا در مورد پردازنده و 80386 مدلهای DX , SX و برای 80486 مدلهای SX , DX , DXII , DX4 , DX5 برای پنتیوم (نسل پنجم) مدل های پنتیوم کلاسیک و MMX ، برای نسل ششم مدل های پنتیوم پرو ، پنتیوم II و پنتیوم III پنتیوم سلرون برای نسل هفتم مدل اتیانیوم را می توان اشاره نمود .
سرعت پردازنده
یکی دیگر از پارامتر های مهم برای پردازنده که معمولا روی پردازنده چاپ می شود ، سرعت پردازنده است . سرعت پردازنده بر حسب مگاهرتز (MHZ) مشخص می شود . گاهی سرعت پردازنده ها معادل سرعت پردازنده مشابه Intel بر روی آن چاپ می شود. در این پردازنده ها که شبیه پردازنده های پنتیوم Intel هستند ، برای نشان دادن سرعت AMD-K5 که در سطر دوم آن عبارت PR100 چاپ شده است ، بدین معنی است که این پردازنده دارای سرعتی معادل سرعت پردازنده های پنتیوم اینتل با سرعت 100MHZ می باشد . هر چند ممکن است سرعت واقعی این پردازنده کمتر باشد . چنانچه بعد از PR100 علامت + هم داشته باشیم یعنی سرعت این پردازنده حتی از پردازنده اینتل با سرعت 100MHZ هم بیشتر می باشد .
حافظه کش
در بررسی سی پی یو ها به اصطلاحی دیگر احتمالا برخورد كرده این با نام Cache ( كش ). كش به حافظه ای بسیار سریع و گران قیمت گفته میشود كه همیشه مقدار كمی از ان در سی پی یو تعبیه میشود...كار كش نگهداری اطلاعاتی برای سی پی یو است كه در هنگام پردازش اطلاعات به انها نیاز سریع دارد.
حافظه ی كش در سه سطح وجود دارد و با حجم های مختلف. سطح اول یا L۱سطح دوم یا L۲و سطح جدید L۳ ...معمولا كش L۱ را بر روی خود سی پی یو قرار میدهند و به همین دلیل ان را INTERNA CACHE می نامند ولی كش L۲ بر روی بورد اصلی (Main Board) تعبیه میشود و ان را EXTERNAL CACHE میخوانند.
مهمترین كمپانی های سازنده ی CPU عبارتند از AMD و Intel كه دو رقیب اصلی و دیرینه هستند و دیگر تولید كننده ها را تقریبآ به كنار زده اند.

[آبجی]

كار Cache در سي پي يو چيست؟

در رايانه چندين نوع حافظه وجود دارد. حافظه اصلي يا همان RAM حافظه هاي جانبي مثل هارد يا سي دي و...

سي پي يو براي اجراي برنامه ها و برداشت داده ها هم نيازمند مراجعه به RAM است؛ اما سرعت RAM چندين برابر كمتر از سي پي يو است و اگر قرار باشد سي پي يو براي هر داده منتظر ارتباط از طريق Bus بين سي پي يو و RAM باشد، وقت زيادي از سي پي يو هدر مي رود. به همين دليل از حافظه هاي شركت پذير كه اصطلاحا كش نام گرفته، استفاده مي شود.

كش يك حافظه بسيار گران و سريع است كه براي بالا بردن سرعت انجام پروسس ها به كار مي رود. به اين صورت كه طبق چندين نوع سياست هاي مورد استفاده، داده هاي مورد نياز سي پي يو در كش قرار مي گيرند و سي پي يو هنگام نياز به داده ها يا كد ابتدا به كش مي زند و اگر داده در آنجا باشد، بدون نياز به مراجعه به حافظه اصلي آن را از كش بر مي دارد كه اين كار موجب بالا رفتن سرعت كار مي شود.

مكانيسم ها و سياست هايي كه براي پر كردن كش صورت مي گيرد؛ به گونه اي است كه درصد وجود داده در كش بالا رود.كش ها معمولا دو سطح دارند. كش سطح يك يا L1 در داخل سي پي يو و با سرعت بسيار بالا است. كش سطح دو يا L2 خارج از سي پي يو است و سرعت كمتري دارد؛ اما از RAM بسيار سريع تر است و سي پي يو براي برداشت داده، ابتدا به L1 و بعد به L2 مراجعه مي كند.