اگر تازه در مورد دنیای کامپیوتر و الکترونیک یاد می گیرید، اصطلاحی که برای اشاره به بخش های مختلف استفاده می شود، ممکن است گیج کننده باشد. یکی از اصطلاحات مؤلفه ای که ممکن است با آن مواجه شده باشید «CPU» است که مخفف «central processing unit» یا واحد پردازش مرکزی است.
CPUها تقریباً در همه دستگاههایی که شما دارید، اعم از ساعت هوشمند، رایانه، یا حتی ترموستات، قرار دارند. آنها مسئول پردازش و اجرای دستورالعمل ها هستند و به عنوان مغز دستگاه های شما عمل می کنند. در اینجا توضیح میدهیم که CPUها چگونه با سایر بخشهای دستگاههای شما تعامل دارند و چه چیزی آنها را تا این حد در فرآیند محاسبات یکپارچه ارزشمند میکند.
برای مطالعه (اینتل با هوش مصنوعی عملکرد باتری را افزایش می دهد) اینجا کلیک کنید.
CPU یا واحد پردازش مرکزی چیست؟
CPU جزء اصلی است که یک دستگاه محاسباتی را تعریف می کند. و در حالی که اهمیت حیاتی دارد، CPU فقط می تواند در کنار سایر سخت افزارها کار کند. تراشه سیلیکونی در یک سوکت مخصوص که بر روی برد مدار اصلی (مادربرد) داخل دستگاه قرار دارد، قرار می گیرد. از حافظه جدا است. حافظه یا رم جایی است که اطلاعات به طور موقت ذخیره می شود. همچنین جدا از کارت گرافیک یا تراشه گرافیکی است که ویدئو و گرافیک سه بعدی نمایش داده شده بر روی صفحه نمایش شما را رندر می کند.
CPU ها با چیدمان میلیاردها ترانزیستور میکروسکوپی روی یک تراشه کامپیوتری ساخته می شوند. این ترانزیستورها CPU را قادر می سازند تا محاسبات لازم برای اجرای برنامه های ذخیره شده در حافظه سیستم شما را انجام دهد. ترانزیستور ها به عنوان سوئیچ های کوچک عمل می کنند. آنها بین حالت های روشن و خاموش به طور متناوب، یک ها و صفرهای باینری را که زیربنای تمام اقدامات شما در دستگاه هستند، اعم از تماشای ویدیو یا نوشتن ایمیل، منتقل می کنند.
یکی از رایجترین پیشرفتها در فناوری CPU، کوچکتر کردن ترانزیستورها است. این منجر به بهبود سرعت پردازنده در طول دهه ها شده است که اغلب به عنوان قانون مور شناخته می شود.
در زمینه دستگاه های مدرن، یک دسکتاپ یا لپ تاپ دارای یک CPU اختصاصی است که بسیاری از عملکردهای پردازشی را برای سیستم انجام می دهد. دستگاه های تلفن همراه و برخی تبلت ها در عوض از یک سیستم روی تراشه (SoC) استفاده می کنند. که تراشه ای است که CPU را در کنار سایر اجزاء بسته بندی می کند. اینتل و AMD هر دو پردازندههایی را با تراشههای گرافیکی و حافظه ذخیرهشده روی آنها نیز ارائه میکنند. به این معنی که میتوانند بیش از عملکردهای استاندارد CPU انجام دهند.
CPU در واقع چه کاری انجام می دهد؟
در هسته خود، یک CPU، دستورالعمل ها را از یک برنامه یا چندین برنامه می گیرد و یک محاسبه را انجام می دهد. این فرآیند به سه مرحله کلیدی تقسیم می شود: واکشی، رمزگشایی و اجرا. یک CPU دستورالعمل را از RAM واکشی می کند، دستور را رمزگشایی می کند و سپس دستورالعمل را با استفاده از بخش های مربوطه CPU اجرا می کند.
دستورالعملی که اجرا یا محاسبه می شود، می تواند شامل محاسبات پایه، مقایسه اعداد، انجام یک تابع یا جابجایی اعداد در حافظه باشد. از آنجایی که همه چیز در یک دستگاه محاسباتی با اعداد نشان داده می شود، می توانید CPU را به عنوان ماشین حسابی در نظر بگیرید که بسیار سریع کار می کند. حجم کاری حاصل ممکن است ویندوز را راهاندازی کند، یک ویدیوی YouTube را نمایش دهد یا سود مرکب را در یک صفحهگسترده محاسبه کند.
در سیستمهای مدرن، CPU مانند رینگ مستر در سیرک عمل میکند و دادهها را در صورت نیاز به سختافزار تخصصی میرساند. به عنوان مثال، CPU باید به کارت گرافیک بگوید که انفجار را نشان دهد. زیرا در یک بازی به درایو سوخت شلیک کردهاید یا به درایو حالت جامد بگویید برای دسترسی سریعتر یک سند Office را به RAM سیستم منتقل کند.
هسته ها و کلاک در CPU
در اصل، CPU ها دارای یک هسته پردازشی واحد بودند. CPU مدرن امروزی از چندین هسته تشکیل شده است که به آن اجازه می دهد چندین دستورالعمل را به طور همزمان انجام دهد و به طور موثر چندین CPU را روی یک تراشه جمع کند. پردازندههای سطح ابتدایی امروزه بین دو تا چهار هسته دارند، در حالی که شش تا هشت هسته در دستگاههای بازی و رایانههای شخصی رایجتر است. مدل های رده بالا می توانند تا 32 هسته داشته باشند و سخت افزارهای حرفه ای فراتر از آن هستند.
بسیاری از پردازنده ها نیز از فناوری به نام چند رشته ای همزمان استفاده می کنند. یک هسته فیزیکی واحد CPU را تصور کنید که می تواند دو خط اجرا (رشته) را همزمان انجام دهد و در نتیجه به صورت دو هسته منطقی در انتهای سیستم عامل ظاهر شود. این هستههای مجازی به اندازه هستههای فیزیکی قدرتمند نیستند. زیرا منابع یکسانی را به اشتراک میگذارند. اما در کل، هنگام اجرای نرمافزارهای سازگار میتوانند به بهبود عملکرد چندوظیفهای CPU کمک کنند.
هنگامی که به CPU ها نگاه می کنید، سرعت کلاک به وضوح تبلیغ می شود. این رقم “گیگاهرتز” (GHz) است که به طور موثر نشان می دهد که یک CPU چه تعداد دستورالعمل می تواند در هر ثانیه انجام دهد. اما این ملاک کاملی در مورد عملکرد CPU نیست. سرعت کلاک بیشتر هنگام مقایسه CPUهایی از خانواده یا نسل محصول یکسان است. وقتی همه چیز یکسان است، سرعت کلاک بیشتر به معنای پردازنده سریعتر است. با این حال، یک پردازنده 3 گیگاهرتزی از سال 2010 کار کمتری نسبت به یک پردازنده 2 گیگاهرتزی از سال 2020 ارائه می دهد. زیرا مدل جدیدتر سیلیکون زیرین پیشرفته تر دارد.
برای CPU چقدر باید بپردازید؟
برای یک طرح کلی، مگر اینکه یک گیمر هاردکور باشید یا کسی که به دنبال ویرایش ویدیوها هستید، نیازی نیست بیش از 200 تا 300 دلار هزینه کنید. شما می توانید با اجتناب از جدیدترین سخت افزار و در عوض چسبیدن به نسل اخیر CPU ها، به کاهش هزینه کمک کنید.
برای پردازنده های اینتل، جدید ترین پردازنده ها، تراشه های نسل دوازدهم یا سیزدهم است. شما می توانید نسل آنها را با نام محصول تعیین کنید. به عنوان مثال، Core i7-10700K یک تراشه قدیمی نسل دهم است. در حالی که Core i5-13600K یک تراشه جدیدتر نسل سیزدهم است.
AMD کاری مشابه با پردازنده های Ryzen خود انجام می دهد. Ryzen 9 3950X یک تراشه نسل سوم است. در حالی که Ryzen 7 5700X پردازنده نسل چهارم مبتنی بر معماری Zen 3 این شرکت است. Ryzen 4000 به عنوان یک خط تراشه لپ تاپ و به شکل APU با در دسترس بودن بسیار محدود بر روی دسکتاپ از طریق سازندگان سیستم منتشر شد. با در نظر گرفتن این موضوع، می توان بحث کرد که آیا Ryzen 7000 (از لحاظ فنی) پنجمین نسل از CPU AMD Ryzen است یا خیر. اما این سری، جدید ترین پردازنده های AMD است و اخیراً، AMD لپ تاپ، APU و پلتفرم های دسکتاپ خود را تحت پرچم Ryzen 7000 متحد کرده است.