Cpu را بشناسیم

[Bad Sector]

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 .

ولتاژ پردازنده
پردازنده های قدیمی (قبل از کار 468DX4) با ولتاژ 5v کار می کردند . پردازنده هایی که بعد از 486DX4 به بازار ارائه شد با ولتاژ 3.3v کار می کردند . امروزه پردازنده های K6 از شرکت AMD با ولتاژهای پایین تر از 3.3v (2.2v می کنند . طبیعی است هر چه پردازنده با ولتاژ کمتری کار کند توان مصرفی آن کمتر شده و در نتیجه پردازنده کمتر داغ می شود

ريز پردازنده هاي پنتيوم IIII
اگر بخواهيم به پردازنده پنتيوم 4 به جاي تخصيص نام، يك شماره اختصاص دهيم، مي‏بايست آنرا پردازنده 786 بناميم زيرا اين پردازنده نسل جديدي ا پردازنده‏ها را پس از پردازنده‏هاي كلاس قبلي 686 ارائه مي‏نمايد.

ويژگي‏ها و مشخصات فني اصلي پردازنده پنتيوم 4 عبارتند از:
• سرعت آن از 3/1 گيگاهرتز در پردازنده‏هاي اوليه اين خانواده آغاز گشته و به مقادير بالاتر از 2 گيگا هرتز مي‏رسد.
• 42 ميليون ترانزيستور در داخل آن تعبيه گشته و از تكنولوژي 18/0 ميكرون استفاده مي‏كند.
• با پردازنده‏هاي 32 بيتي قبلي اينتل سازگاري نرم‏افزاري دارد.
• باس پردازنده داراي فركانس 400 مگاهرتزي مي‏باشد.
• واحد حسابي / منطقي (ALU) با فركانسي دو برابر فركانس هسته پردازنده اجرا مي‏شود.
از يك تكنولوژي 20 مرحله‏اي Hyper-pipelined استفاده مي‏كند.
• قابليت اجراي خارج از ترتيب دستورالعمل‏ها را با قدرت خيلي زياد ارائه مي‏نمايد.
• قابليت پيش‏بيني انشعاب پيشرفته
• داراي 20 كيلوبايت حافظه كاشه L1، داراي 256 كيلوبايت حافظه كاشه L2 با سرعت كامل پردازنده
• حافظه كاشه L2 مي‏تواند تا 4 گيگابايت حافظه RAM را پشتيباني نمايد.
• مجموعه دستورالعمل‏هاي SSE2 (144 دستورالعمل SSE2)
• واحد مميز اعشار پيشرفته
• چندين حالت داراي مصرف پايين

به لحاظ داخلي، پردازنده پنتيوم 4، يك معماري جديد از شركت اينتل را با نام NetBurst microarchitecture معرفي مي‏نمايد كه در برگيرنده تكنولوژي Hyper-Pipelined، يك موتور اجراي سريع، يك باس سيستم 400 مگاهرتزي و يك كاشه execution trace مي‏باشد. تكنولوژي Hyper-Pipelined، ژرفاي خط لوله دستورالعمل را در مقايسه با پردازنده پنتيوم III دو برابر مي‏كند بدان معنا كه مراحل بيشتر و كوچكتري براي اجراي دستورالعمل‏ها مورد نياز است. البته اين مسئله همچنين امكان سرعت‏هاي خيلي بالاتري را براي اين پردازنده ايجاد مي‏نمايد. موتور اجرايي سريع پردازنده امكان مي‏دهد تا 2 واحد حسابي / منطقي عدد صحيح پردازنده (ALUها) در فركانسي دوبرابر فركانس هسته پردازنده اجرا شوند. بدان معنا كه دستورالعمل‏ها در 2/1 سيكل ساعت اجرا مي‏شود. باس 400 مگاهرتزي سيستم، امكان مي‏دهد تا داده‏ها با سرعت 4 بار به ازاي هر سيكل ساعت، انتقال داده شوند. واحد execution trace. يك كاشه L1 پرقدرت مي‏باشد كه امكان ذخيره‏سازي 12 كيلو ريز دستورالعمل رمزگشايي شده را فراهم مي‏نمايد. اينكار باعث مي‏گردد تا نيازي به ديكدر دستورالعمل در داخل خط لوله اجراي اصلي نباشد و به اين صورت عملكرد پردازنده بهبود مي‏يابد. از ميان واحدهاي نام برده شده، باس پردازنده از همه مهمتر مي‏باشد. به لحاظ فني، باس اين پردازنده يك باس 100 مگاهرتزي quad-pumpedمي‏باشد كه سرعت انتقال آن به ازاي هر سيكل 4 برابر مي‏شود. از آنجائي كه باس اين پردازنده، 64 بيت عرض دارد، نرخ ارسال بيت اين باس، 3200 مگابايت بر ثانيه است. اين عدد با سرعت حافظه RDRAM با كانال دوگانه كه 1600 مگابايت به ازاي هر كانال مي‏باشد يا در كل 3200 مگابايت بر ثانيه است. دقيقا سازگار است. استفاده از حافظه RD-RAM دو كاناله بدان معناست كه RIMMها مي‏بايست بصورت مزدوج اضافه گردند.
درمعماري داخلي خط لوله 20 مرحله‏اي جديد اين پردازنده، تك تك اين دستورالعمل‏ها به تعداد زيادي اجزاء كوچكتر تقسيم مي‏شوند و اين پردازنده را به چيزي شبيه پردازنده RISC تبديل مي‏كنند. متاسفانه اين مسئله مي‏تواند به تعداد سيكلهاي مورد نظر براي اجراي دستورالعمل‏ها اضافه گردد (اگر نرم‏افزار مربوط به اين پردازنده بهينه‏سازي نشود)، benchmarkهاي اوليه روي نرم‏افزار موجود نشان دادند كه پردازنده پنتيوم III يا پردازنده‏هاي آتلون شركت AMD به راحتي توانستند همگام با پنتيوم 4 اجرا شوند و حتي در برخي موارد آنرا پشت سر بگذارند اما با اصلاحات انجام شده روي نرم‏افزار پنتيوم 4 اين مشكل برطرف شده است و در واقع پردازنده‏هاي پنتيوم 4 توانستند به قدرت واقعي خود دست يابند.
پردازنده پنتيوم 4 همچنين يك سوكت جديد CPU را ارائه مي‏نمايد.
پنتيوم 4 اولين ريزپردازنده شركت اينتل مي‏باشد كه از سوكت 423 استفاده مي‏كند و داراي 423 پايه مي‏باشد.( در آرايش 39X39 SPGAانتخاب ولتاژ از طريق يك رگولاتور اتوماتيك ولتاژ كه روي مادربرد نصب شده است، صورت مي‏گيرد.

ملزومات حافظه
با وجــــــودي كـــــه مــــــادربردهاي فعلي مـبتني بر پنتيوم 4، از ماژول‏هاي (RD-RAM RAMBUS)RAM كه براي چيت‏ست‏هاي مورد استفاده در مادربردهاي پنتيوم III طراحي شده بود استفاده مي‏كنند، كانالهاي دو گانه RD-RAM شما را ملزم مي‏كنند كه يك زوج ماژول مشابه بنام RIMM را نصب كنيد. اگر مادربرد پنتيوم III از SDRAM استفاده مي‏كند شما مي‏بايست يك حافظه كاملا جديد RDRAM را براي ارتقاء پنتيوم خود خريداري كنيد. اگر برد پنتيوم III شما از SDRAM استفاده مي‏كند اما داراي 2 ماژول RIMM كاملا مشابه نيست، شما مي‏بايست از RIMMهاي مكمل براي سازگاري با اين ماژول‏ها استفاده كنيد با وجودي كه چيت‏ست‏هاي مادربرد اوليه پنتيوم 4 فقط از حافظه RD-RAM پشتيباني مي‏كردند، چيت‏ست‏هاي جديدتر از حافظه‏هاي استانداردتر همانند DDR و SDRAM پشتيباني مي‏كنند.

مسائل مربوط به منبع تغذيه
پنتيوم 4 به مقدار زيادي توان الكتريكي نياز دارد و به اين دليل اغلب مادربردهاي پنتيوم 4 از يك ماژول رگولاتور ولتاژ با طرح جديد استفاده مي‏كنند كه بجاي 3/3 ولت يا 5 ولت از ولتاژ 12 ولت تغذيه مي‏شود. با استفاده از اين توان 12 ولت، راندمان سيستم افزايش يافته و جريان كل جاري در سيستم با استفاده از ولتاژ بالاتر بعنوان يك منبع، شديدا كاهش مي‏يابد. منابع تغذيه PC، توان 12 ولت بسيار دقيقتري را توليد مي‏كنند اما منابع تغذيه و مادربرد ATX اصولا داراي فقط يك پين توان 12 ولت هستند.( هر پين فقط 6 آمپر جريان مي‏كشد). بنابراين خطوط ارسال توان 12 ولت اضافي براي حمل اين توان به مادربرد لازم بود. براي رفع اين مشكل از يك كانكتور توان سوم بنام كانكتور ATX12V استفاده مي‏شود. اين كانكتور جديد علاوه بر كانكتور منبع تغذيه استاندارد 20 پايه ATX و كانكتور 6 پايه كمكي (3.3/5V) مي‏باشد خوشبختانه خود منبع تغذيه نيازي به طراحي مجدد ندارد.
شرکت Sentilla مجموعه نرم‌افزار پذیرفته شده برای برنامه‌های جاوا را معرفی کرده است تا بر روی ریز پردازنده‌های قدرت پایین اجرا شود. Joes Polastre مدیر ارشد تکنولوژی و یکی از موسسان Sentilla گفت، Sentilla Software Suite به کاربران اجازه توسعه و بکارگیری نرم‌افزار مبتنی بر جاوا را در ریز پردازنده‌های قدرت پایین و باریک داخلی دیوایس‌ها می‌دهد. کاربران می‌توانند آن برنامه‌ها را با استفاده از پلاتفرم، به صورت بی‌سیم اداره کنند.
Polastre گفت، پلاتفرم به میلیون‌ها توسعه دهنده جاوا اجازه خلق برنامه‌ها برای ریز پردازنده‌های حاضر در آبجکت‌هایی را که با یکدیگر ارتباط دارند را می‌دهد. وی افزود، این در رقابت‌های اجرای جاوا در دیوایس‌های باریک با حافظه کوچک بوسیله احاطه کامل محیط جاوا در ریز پردازنده‌ها پیروز می‌شود. پلاتفرم از مدیریت حافظه و ذخیره‌سازی در دیوایس استفاده می‌کند تا کد جاوا را در داخل و خارج حافظه در صورت نیاز تعویض نماید، که موجب می‌شود تا پلاتفرم از برنامه‌های بزرگ بدون draining منابع استفاده کند.
برنامه‌های جاوا، استفاده از محیط توسعه ابزار را در کامپیوتر توسعه داده‌اند و در ریز پردازنده‌ بکار برده می‌شوند. سپس ابزار مدیریت مجموعه، برنامه‌های جاوا شامل تهیه روزرسانی‌ها و تامین استحکام را اداره می‌نمایند.
Polastre اضافه کرد، پلاتفرم با ریز پردازنده MSP430 شرکت Texas Instruments، پردازشگر 16 بیتی RISC (کامپیوتر مجموعه دستور کاهش یافته) کار می‌کند، اما اکثر ریز پردازنده‌ها آن را در آینده پشتیبانی می‌نمایند.

وی افزود، این مجموعه هوش را به دیوایس‌هایی که با یکدیگر عمل متقابل انجام می‌دهند، اضافه می‌کند. Polastre به ریز پردازنده‌ها همانند "کامپیوترهای کوچک" می‌نگرد که مفهوم کامپیوتری نفوذکننده را در جائیکه دیوایس‌ها دائما با سایرین بدون بی‌سیم و یا بواسطه سایر تکنولوژی‌های ارتباطی رابط برقرار می‌کنند توسعه می‌دهد.

Polastre گفت، کامپیوتر را به هر چیزی در دنیا می‌توان متصل نمود. آنان انواع کارهای جالب توجه برای مردم را انجام می‌دهند. کارهایی مثل توسعه و تکمیل برنامه‌های محافظتی در سیستم‌های Sprinkler تا بلادرنگ فضاها سبز و گلخانه‌ها را آبیاری و معتدل نمایند.
وی ادامه داد، برنامه‌های هوشمند در ریز پردازنده‌ها برای شرکت‌های بزرگ و اورژانس توسعه می‌یابند، که به گروه‌های امداد امکان برنامه‌ریزی را ارائه می‌دهند تا به صورت بی‌سیم اطلاعات بیمار را بلادرنگ جمع آوری و ارسال نمایند. شرکت‌های بزرگ می‌توانند از این پلاتفرم جهت پیگیری انتقال کالاها استفاده کنند.
Sentilla که سابقا به عنوان Moteiv شناخته می‌شد، با شرکت سان مایکروسیستمز همکاری می‌کند تا پلاتفرم جاوا را برای برنامه‌های امدادرسانی کامپیوتری ایجاد کند.

منبع (http://www.maghaleh.net/content-1556-page2.html)