اموزش اجزای cpu چیست ؟

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Loading...

CPU چیست و چگونه کار می‌کند؟

cpu (واحد پردازش مرکزی) مغز کامپیوتر است، قطعه‌ای کوچک با وظیفه‌ای بزرگ. در این مقاله با ما باشید تا به صورت خلاصه با CPU و نحوه کار آن آشنا شوید.

کلمه cpu به چه معنایی است؟

کلمه cpu مخفف central processing unit  است به معنای واحد پردازشگر مرکزی است و این قطعه با نام های دیگری معرفی می شود:

  • Computer Processor (پردازنده کامپیوتر)
  • Central Processor (پردازنده مرکزی)
  • Processor (پردازنده)
  • Brain of Computer (مغز کامپیوتر)
  • Micro Processor (ریز پردازنده)

    CPU چیست؟

    هر سیستم اطلاعاتی برای پردازش دستورات ازعملکردهای منطقی، ریاضی وغیره بنابر نیاز به یک پردازنده (Processor) دارد. این وظیفه در کامپیوترها بر عهده CPU است.

    CPU تقریبا تمامی دستورات داده شده بوسیله نرم‌افزارها و سخت‌افزارها را با استفاده از عملکردهای منطقی، محاسبات ریاضی و مقایسات پردازش می‌کند.

     CPU با استفاده از یک واحد ALU که مخفف Arithmetic & Logic Unit و به معنای “واحد محاسبه و منطق” است، تمامی دستورات ورودی را محاسبه و مقایسه بنابر عملکردهای منطقی تصمیم گیری می کند و سپس در صورت نیاز، خروجی را تحویل می‌دهد.  منظور از عملکردهای ریاضی، همان چند عمل ساده مثل ضرب، تقسیم، جمع و تفریق است.

    برای درک بهتر عملکرد CPU ، می‌توانید مغز انسان را به یاد آورید. ممکن است انسان بتواند بدون برخی از اعضای دیگر  مانند حافظه‌های جانبی ، به حیات خود ادامه دهد اما بدون مغز، امکان زندگی به صفر می رسد. در واقع شما نمی‌توانید هیچ تصمیمی بگیرید، اطلاعات را پردازش کنید، تصاویر را درک کنید، به سایر اعضا دستور بدهید، مغز یک پردازنده قوی همانند CPU است.

 

در سیستم‌های بزرگ مانند سرورها ممکن است چندین CPU استفاده شود اما در سیستم های شخصی معمولاً فقط یک فضا  برای CPU بر روی برد اصلی  وجود دارد.

هر Motherboard معمولاً فقط یک Slot برای اتصال به CPU دارد که محدوده خاصی از انواع CPU ها را پشتیبانی می‌کند. یکی از مهمترین نکاتی که در هنگام خرید Motherboard یا CPU و یا تعویض و آپگرید  می شود پردازنده باید مورد توجه قرار گیرد، نوع پردازنده پشتیبانی شده توسط Motherboard است. ممکن است پردازنده‌ای که قصد خرید را دارید، توسط مادربرد شما پشتیبانی نشود.

شاخص‌های یک پردازنده

پردازنده‌ها معمولاً دارای ۳ شاخص مهم هستند که بر روی قیمت آن‌ها  تاثیر زیادی می‌گذارند.

 این 3 شاخص عبارت اند از:

سرعت پردازنده

یکی از مهمترین عوامل برای  انتخاب و خرید یک پردازنده سرعت کلاک آن است که برای همه هسته‌های آن معمولاً عددی ثابت است. سرعت پردازنده نشانگر تعداد عملی است که یک هسته می‌تواند در هر ثانیه انجام دهد و واحد آن هرتز  است که معمولاً به صورت مگاهرتز  یا گیگاهرتز بیان می‌شود.

حافظه نهان

  پردازنده ای است.که می‌تواند دارای چند لایه باشد که با حرف L نشان داده می‌شود. معمولاً پردازنده‌ها تا ۳ لایه حافظه نهان دارند که لایه اول L1 نسبت به دوم L2 و دوم نیز نسبت به سوم L3 دارای سرعت بیشتر و حافظه کمتری است. حافظه نهان معمولاً تا چند 10 مگابایت می‌تواند فضا برای ذخیره کردن داشته باشد که هرچه این فضا بیشتر باشد، قیمت پردازنده نیز بالاترمی رود.

حافظه کش وظیفه حفظ داده را بر عهده دارد و به دلیل اینکه سرعت آن بسیار بیشتر از حافظه اصلی است، بنابراین تاخیر در اجرای دستورات را بسیار می‌کاهد. پردازنده برای بدست آوردن داده، ابتدا حافظه نهان خود را چک می‌کند و در صورتی که در آن حافظه، داده مورد نظر وجود نداشته باشد به سراخ حافظه اصلی می‌رود.

هسته‌های پردازشی

درواقع پردازنده‌های مستقلی هستند که هر یک به صورت جداگانه دستورات را پردازش می‌کند. امروزه پردازنده‌ها معمولاً دارای بیش از یک هسته هستند که به کاربران این امکان را می دهد که مجموعه دستورات را با استفاده از پردازش موازی سریع تر از قبل اجرا کنند. البته داشتن هسته‌های بیشتر به معنی افزایش کارایی کلی پردازنده نیست. چون بسیاری از برنامه‌ها هنوز از پردازش موازی استفاده نمی‌کنند.

CPU چگونه کار می‌کند؟

پردازش دستورات در CPU چهار مرحله اصلی وجود دارد: ۱- فراخوانی ۲- رمزگشایی ۳- پردازش و اجرا  ۴- بازنویسی.

مرحله 1:فراخوانی

پردازنده دستوری که باید پردازش کند را از طرف حافظه مربوط به یک برنامه دریافت می‌کند. این برنامه ممکن است در حداقل و  حداکثر شرایط بینهایت دستور را برای پردازش به CPU ارسال کند. به همین دلیل هر یک از این دستورها باید در محل‌های جداگانه آدرس دهی شوند. اما مشکل اینجاست که واحد پردازشی CPU نمی‌داند کدام دستورات را در کدام یک از آدرس ها باید به ترتیب اجرا کند. برای حل این مشکل یک واحد دیگر به نام PC که مخفف عبارت  به معنای شمارنده برنامه است، وجود دارد. این واحد مسئول حفظ ترتیب و وضعیت دستوراتی است که به پردازنده ارسال می‌شوند.

مرحله 2: رمزگشایی

پس از دریافت دستورات، CPU باید بتواند این دستور را درک کند. واحد پردازنده CPU دستورات را در حالت کدهایی OP می‌تواند پردازش کند.

نوشتن برنامه‌ها به زبان باینری بسیار سخت است به همین خاطر زبان‌های برنامه نویسی سطح بالایی است که نوشتن برنامه را آسان‌تر می‌کند. زبان‌های برنامه نویسی زیادی وجود دارد که سازندگان برنامه‌ها می‌توانند از آن‌ها استفاده کنند. به همین دلیل واحدی به نام Assembler  وجود دارد که ابتدا دستورات را به زبان سطح پایین اسمبلی تبدیل کرده سپس واحد دیگری این دستورات اسمبلی را به کدهای OP تبدیل می‌کند. حال این دستورات، آماده پردازش در واحد پردازنده CPU هستند.

‌مرحله 3:پردازش و اجرا

  واحد پردازنده CPU یک دستور باینری را از یک آدرس مخصوص در دست دارد. این واحد تمامی دستورات را به کمک واحد ALU پردازش می‌کند.

ممکن است درحین پردازش، نیاز به یک دستور دیگر باشد که در این صورت Program counter دستور مورد نیاز را در اختیار واحد پردازنده CPU قرار می‌دهد.

مرحله 4: بازنویسی

معمولا هر دستور یک مقدار خروجی دارد که در این مرحله این مقدار خروجی در حافظه جانبی کامپیوتر مانند هارد دیسک ذخیره یا به سایر قطعات ارسال می‌شود.

در اغلب موارد، CPU این مقدار خروجی را که از مرحله اجرا و پردازش بدست آورده است را در ثبات‌های خود ذخیره می‌کند.  با این کار، CPU می‌تواند از این خروجی‌ها به سرعت در دستورات دیگر استفاده کند.

در این 4 مرحله اصلی، پردازنده فقط یک دستور که از Program Counter ارسال شده را پردازش می‌کند. پس از اتمام این 4 مرحله، درصورتی که دستور دیگری در صف پردازش وجود داشته باشد، توسط PC به سی پی یو داده می‌شود و مراحل از اول شروع می‌شوند تا زمانی که تمامی دستورات پردازش شوند.

این 4 مرحله اصلی به ترتیب اجرا شده و فرآیند پردازش دستور به اتمام می‌رسد.

 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.