سایت تخصصی کامپیوتر و شبکه
(جدیدترین اخبار، مقالات و آموزش‌ها در زمینه فناوری اطلاعات | خرید و فروش تجهیزات شبکه)
cpu نویسنده: مهندس عبدالهی پور - چهارشنبه ۱٩ اسفند ۱۳۸۸

تاریخچه CPU
پیش از ظهور اولین ماشین که به پردازنده‌های امروزی شباهت داشت ؛ کامپوتر‌های مثل انیاک(‍‍‍‍‌‍ENIAC) مجبور بودند برای اینکه کارهای مختلفی را انجام دهند دوباره سیم کشی کنند . این ماشین‌ها اغلب به رایانه هایی، با برنامهٔ ثابت اطلاق می‌شد تا زمانیکه توانایی اجرای چند برنامه را پیدا کردند. عبارت "CPU" از زمانی برای ابزار اجرا کنندهٔ نرم افزار(برنامهٔ رایانه) تعریف شد ؛ اولین ابزارهای که که عبارت "CPU" به آن‌ها اطلاق شد همراه ظهور اولین برنامهٔ ذخیره شدهٔ در رایانه بود.


ایدهٔ برنامهٔ ذخیره شده مربوط بعه زمان طراحی ENIAC بود . در ۳۰ ژوئن سال ۱۹۴۵ (۹ تیر ماه ۱۳۲۴) قبل از اینکه انیاک کامل شود , دانشمند ریاضیدان جان فون نیومان در مقاله‌ای به نام «First Draft of a Report on the EDVAC» آن را شرح داده بود .سرانجام شکل کلی ارائه داده شده برای برنامهٔ قابل ذخیره شدن در رایانه در آگوست سال ۱۹۴۹(تیر ماه ۱۳۲۸) کامل شد .EDVAC برای اجرا یک سری دستوالعمل‌های معین (یا عملگرهای خاص) برای گونه‌های متفاوت ،طراحی شده بود .این دستورالعمل‌ها می‌توانستند ترکیب شوند تا برنامه‌های مفید را بر روی EDVAC اجرا کنند . از نکات قابل توجه این بود که برنامه‌ای که برای EDVAC نوشته شده بود در یک حافظهٔ رایانه‌ای سریع؛ ذخیره شده بود که سریعتر از ثبت سخت افزاری است این پیروزی یک محدودیت شدید را بر ENIAC ایجاد می‌کرد و آن عبارت بود از این که مقدار بسیار زیادی از زمان و تلاش آن صرف تنظیمات دوباره برای انجام یک کار(پردازشی) جدید بود .با طراحی فون نیومان؛ برنامه یا نرم افزار که EDVAC اجرا می‌کرد می‌توانست تغییری ساده با محتوای حافظهٔ رایانه تغییر دهد .
دستگاه‌های رقمی حال حاضر ،همه با پردازنده‌هایی توزیع شده‌اند که به مدار گسسته و بنابراین به تعدادی تغییر المان برای متفاوت بودن و تغییر حالات احتیاج دارند . قبل از تجاری شدن ترانریستور ؛ برای تغییر المانها از electrical relays و vacum tubes به صورت عمومی استفاده می‌شد . اگرچه اینها از مزایایی چون سرعت - به خاطر ساز و کار عمومی شان- برخوردار بودند ولی به خاطر بعضی مسایل غیرقابل اطمینان بودند .
ترانزیستور و مدارات مجتمع گسسته پردازنده ها
پیچیدگی طراحی پردانده‌ها همزمان با افزایش سریع فن آوری‌های متنوع که ساختارهای کوچکتر و قابل اطمینان تری را در وسایل الکترونیک باعث می‌شد، افزایش یافت . اولین موفقیت با ظهور اولین ترانزیستورها حاصل شد . پردازنده‌های ‍‍ترانزیستوری در طول دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی زمان زیادی نبود که اختراع شده بود و این در حالی بود که آنها بسیار حجیم، غیر قابل اعتماد و دارای المانهای سوئیچینگ شکننده مانند لامپ‌های خلا و رله‌های الکتریکی بودند. با چنین پیشرفتی پردازنده‌هایی با پیچیدگی و قابلیت اعتماد بیشتری بر روی یک یا چندین برد مدار چاپی که شامل قسمتهای تفکیک شده بودند ساخته شدند.

ساختار CPU
سی پی یو یا به عبارتی واحد پردازشگر مرکزی در حکم مغز و اداره کننده ی کامپیوتر است و مسئولیت انجام محاسبات ریاضی داخلی کامپیوتر و فرمان دادن به دیگر اجزا را به عهده دارد.
سی پی یو محاسبات داخلی کامپیوتر را به وسیله ی دو عدد ۰ و ۱ ( صفر و یک ) انجام میدهد. کلیه ی قطعات داخل کامپیوتر برای انجام کارها و محاسبات خود نیازمند این قطعه ی کوچک هستند که این ارتباط را از طریق خطوطی با نامIRQ ( در خواست وقفه ) برقرار میکنند. ساختمان داخلی سی پی یو ها نیز متشکل از ترانزیستور های بسیار ریز است که به تعداد بسیار زیاد و دقت بسیار بیشتر در کنار هم قرار داده شده اند. برای مثال یک سی پی یو متعلق به کمپانی اینتل با سرعت ۳.۴ گیگا هرتز متشکل از ۱۲۵ میلیون ترانزیستور کنار هم قرار داده شده است که سایز هر کدام از انها ۹۰ نانو متر معادل ۰.۰۹ میکرون است! رقمهایی اعجاب انگیر که حاکی از پیچیده و اسیب پذیر بودن ساختار این قطعه دارند...
 
سی پی یو - CPU

از دیگر مشخصات و اصطلاحات این مبحث میتوان به BUS اشاره کرد. واحد پردازشگر مرکزی برای ارتباط با دنیای خارج خود میتواند به حجم خاصی اطلاعات را دریافت و یا ارسال کند...این گذرگاه را با نام باس میشناسیم و یکای ان را مگاهرتز می نامیم.
در بررسی سی پی یو ها به اصطلاحی دیگر احتمالا برخورد کرده این با نام Cache ( کش ). کش به حافظه ای بسیار سریع و گران قیمت گفته میشود که همیشه مقدار کمی از ان در سی پی یو تعبیه میشود...کار کش نگهداری اطلاعاتی برای سی پی یو است که در هنگام پردازش اطلاعات به انها نیاز سریع دارد.
حافظه ی کش در سه سطح وجود دارد و با حجم های مختلف. سطح اول یا L۱سطح دوم یا L۲و سطح جدید L۳ ...معمولا کش L۱ را بر روی خود سی پی یو قرار میدهند و به همین دلیل ان را INTERNA CACHE می نامند ولی کش L۲ بر روی بورد اصلی (Main Board) تعبیه میشود و ان را EXTERNAL CACHE میخوانند.
مهمترین کمپانی های سازنده ی CPU عبارتند از AMD و Intel که دو رقیب اصلی و دیرینه هستند و دیگر تولید کننده ها را تقریبآ به کنار زده اند.
انواع CPU
مهمترین جزء سخت‌افزاری یک کامپیوتر محسوب می‌شود، که به صورت یک مدارمجتمع یا IC برروی برداصلی یا MainBoard در جعبه سیستم یا Case قرارمی‌گیرد. وظیفه این واحد انجام عملیات محاسبه، منطق، کنترل و بطورکلی پردازش داده‌ها است و به این دلیل آن را واحد پردازش مرکزی Central Processing Unitمی‌نامند.

CPU یک تراشة چند سانتی‌متری شامل میلیونها ترانزیستور و اتصال می باشد . این قطعه از دو قسمت اصلی واحدکنترل یا CU و واحدمحاسبه و منطق یا ALU و همچنین تعدادی ثبات یا Register ، که نقش حافظه‌های موقت را ایفا می‌کنند، تشکیل شده است. قدرت CPUها از لحاظ فنی توسط دو مشخصة اصلی تعیین می‌گردد .

اولین مشخصه ، طول کلمه یا تعداد بیت‌هایی است که ریز پردازنده در یک لحظه می‌تواند مورد پردازش قرار دهد. طول کلمات معمولاً 4، 8، 16، 32 و 64 بیت می‌باشند. کامپیوترهای شخصی امروزی 32 بیتی هستند و به تازگی کامپیوترهای 64 بیتی جای خود را در بازار باز کرده اند . اما به دلیل عدم گسترش نرم‌افزارهای سازگار با این کامپیوترها، هنوز به طور کامل جای پای خود را محکم نکرده‌اند.

دومین مشخصه نیز سرعت ساعت میباشد که عبارتست از تعداد ضربانهای الکترونیکی که در ثانیه تولید می‌شود و با واحد مگاهرتز اندازه‌گیری می گردد . سرعت PC ها یا کامپیوترهای شخصی امروزی بالغ بر 3 گیگاهرتز می‌باشد و هر گیگاهرتز معادل با هزار مگاهرتز است .

هر چه میزان این دو مشخصه بیشتر و بزرگتر باشد، ریز پردازنده قویتر و سریعتر خواهد بود . برای تعیین قدرت CPUها علاوه بر دو مشخه ذکر شده ، دو مشخصة دیگر نیز وجود دارد ، یکی تعداد دستورالعملهای CPU و دیگری حالت انتظار است . منظور از حالت انتظار ، مدت زمان لازم جهت 2 دسترسی متوالی، به داده‌ها و دستورالعملها، در حافظه می‌باشد.

نظر به اینکه معمولاً سرعت RAM کمتر از سرعت CPU است، لذا، CPU جهت دسترسی به اطلاعات RAM باید مدتی در انتظار بماند که هر چه مدت زمان کمتر باشد، سرعت کامپیوتر بیشتر شده و در نتیجه عملیات پردازش سریعتر انجام خواهد شد. یکی از ابزارهایی که باعث افزایش سرعت می‌شود، حافظة نهان یا Cache نام دارد، این نوع حافظه‌ها از نوع ثبات و دارای سرعت بسیار بالایی هستند، این حافظه‌ها برای بالا بردن کارآیی و سرعت CPUها و ایجاد تعادل سرعت بین CPU و RAM در نظر گرفته شده اند . در حال حاضر عموماً مقدار کامل این حافظه 512 کیلو بایت و یا 1 مگابایت است. البته در آینده ای نزدیک این مقدار به بیش از این نیز خواهد رسید .

از آنجا که CPU، مغز یک سیستم کامپیوتری به شمار می‌آید، انتخاب صحیح آن می‌تواند کارآیی سیستم را بالا ببرد. تاکنون پردازنده‌های متعددی در شرکت Intel ساخته شده و مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌اند که عبارتند از 8086، 80286، 80386، 80486 که البته در اصطلاح عامیانه عدد 80 از ابتدای آنها حذف شده است. پس از این سری، نسل کامپیوترهای 586 یا پنتیوم توسط کارخانة Intel به ‌بازار آمد. سری Pentium از سرعت 66 مگا هرتز و بعنوان Pentium I به بازار عرضه شد . پس از آن Pentium Pro، PentiumII ، Pentium III و Pentium IV به بازار آمدند. در حال حاضر جدیدترین نوع CPUها، Pentium Vها هستند که البته هنوز به خاطر قیمت گران به صورت عامیانه در بازار وجود ندارند ولی سری Pentium IV با توجه به قیمت و کارایی مناسب بیشترین تعداد را در بین دارندگان کامپیوتر های شخصی داراست .

یکی دیگر از شرکتهای تولید کنندة CPU شرکت AMD است. این شرکت سازندة انواعCPU های K5 ، K6 ، K7 ، Athlon ، Barthon و Sempron است. پرتعدادترین CPUهای فروخته شده این شرکت در بازار، از نوع Athlon می‌باشد.

CPUهای شرکت AMD دارای قیمت کمتر و سرعت بالاتری خصوصاً در کارهای گرافیکی پویا Dynamic مانند ساخت انیمیشن و اجرای بازیها هستند . اما به خاطر ایجاد حرارت بیشتر و گاها مشکلاتی که در کار با بعضی از نرم افزار ها بوجود می آید نسبت به CPUهای شرکت Intel، دارای فروش کمتری می باشند .

البته Intel ، CPUهایی تحت عنوان Celeron و با قیمت بسیار مناسب نیز به بازار عرضه نمود است . خصوصیت بارز Celeronها مقدار Cache آنها است که یک چهارم مقدار Cache، CPUهای Full Cache ، یعنی 128 کیلو بایت می‌باشد. با توجه به قیمت مناسب و سرعتهای مختلف، خریداران زیادی برای این نوع CPUها پیدا شد. البته با انجام کارهای گرافیکی روی این کامپیوترهایی که از نوع CPU استفاده می کنند ، متوجه سرعت پایین و غیرواقعی آنها می‌شویم.

CPUها از نظر ظاهری نیز متفاوت هستند به اندازه و شکل مکان قرارگیری CPUهای شرکت AMD روی مادربرد، Socket A و به CPUهای شرکت Intel ، Socket 478 می‌گویند. CPUهای اینتل کوچکتر از CPUهای AMD هستند. همچنین جایگاه CPUهای Pentiumهای اولیه از نوع Socket 7 و CPUهای Pentium IIIها از نوع Socket 370 و Slot one بودند .

لازم به ذکر است، شرکت‌های دیگری نیز اقدام به ساخت پردازنده نموده‌اند اما نتوانستند روند تولید را در بازار رقابتی حفظ کنند. عده‌ای از این شرکتها عبارتند از Cyrix ، IDT ، IBM ، Zeon و غیره.

در هنگام خرید و در تقسیم بندی اولیه این قطعه به دو دسته تقسیم می‌شود :

دسته اول؛ CPUهای تولید کارخانه Intel هستند که در حال حاضر آنها را با نام Pentium می‌شناسیم و بر اساس تکنولوژی بکاررفته در آنها، با شماره های Pentium I تا Pentium V نام‌گذاری شده‌اند. البته هم‌اکنون نوع Pentium 4 در بازار فروش بیشتری دارد .

نکته مهم دیگر این است که اغلب وقتی در مورد یک پردازنده از نوع Pentium چیزی می‌شنوید، کلماتی مانند Full Cache ، Half Cache و یا Celeron نیز به عنوان پیشوند یا پسوند به گوش می رسد . این کلمات بیان کننده مقدار حافظه نهان ( Cache ) پردازنده هستند. بدین ترتیتب که؛ Full Cache ، به معنی داشتن بیشترین مقدار حافظه Catch روی پردازنده است. این مقدار تا کمی پیش از این 512 KB بود، اما در حال حاضر به 1 MB یا بیشتر رسیده است.

Half Cache ، یعنی اینکه پردازنده دارای نیمی از بیشترین مقدار این حافظه می‌باشد. این نوع پردازنده‌ها دارای حافظه نهان برابر 256 KB بودند، اما مدتی است که از این نوع پردازنده کمتر به چشم می خورد ..

Celeron ، به معنی وجود یک چهارم از بیشترین مقدار این نوع حافظه، روی پردازنده است. همانطور که حدس زدید مقدار حافظه cache در این نوع پردازنده 128KB بوده، که البته با افزایش مقدار این نوع حافظه در پردازنده‌های Full Cache ، نوع دارای حافظهء 256KB نیز جزء پردازنده‌هایCeleron محسوب می‌شود. به پردازنده‌های دارای Cache 128 کیلو بایت ، Celeron نوع A و پردازنده‌های دارای Cache 256 کیلو بایت ، Celeron نوع D می‌گویند.

نکته دیگر مقدار سرعت اسمیCpu است که با نام پردازنده‌ها حتماٌ گفته‌ می‌شود ، این سرعت برای پردازنده‌های موجود Pentium 4 از 5/1 گیگاهرتز تا بیش از 3/3 گیگاهرتز است، که همچنان در حال پیشرفت می باشد.

دسته دوم پردازنده ها ، CPUهای تولید کارخانه AMD هستند، که در حال حاضر آنها را بر اساس تکنولوژی پیشرفته‌تر، با نام‌های Athlon ، Barthon و Sempron می‌شناسیم. هم‌اکنون نوع Sempron در بازار به وفور یافت می‌شود. تفاوت در این نوع پردازنده‌ها در تکنولوژی ساخت و بیشتردر مقدار حافظه Cache آنهاست.

پردازنده Athlon دارای حافظه نهان معادل 128KB ، نوع Barthon ، 512KB و نوع Sempron دارای Cache به میزان 256KB میباشد .

در مورد CPU ها و طریقه نام بردن آنها به چند مثال توجه فرمایید :

Pentium IV 2.2 GHz Full Cache
یعنی پنتیوم 4 با سرعت 2/2 گیگاهرتز و دارای حافظه نهان کامل.

Pentium III 600 Celeron
یعنی پنتیوم 3 با سرعت 600 مگاهرتز و دارای یک چهارم حافظه نهان کامل

Sempron 2.8
یعنی پردازنده ساخت شرکت AMD ، با سرعت 2800 مگاهرتز و دارای حافظه نهان به میزان 256 کیلو بایت
همچنین در هنگام خریدCPU باید به دو نکته توجه داشته باشید :
ابتدا اینکه؛ پردازنده‌ها یا به همراه یک Fan و در یک بسته بندی پلمب فروخته شده ، که اصطلاحاً به آنها Box گفته می‌شود و یا به شکل تنها که Tray خوانده می‌شود. در این صورت یک Fan باید به صورت جداگانه خریداری گردد .
نکته دوم در هنگام خرید یک CPU ، توجه به گارانتی آن است. توجه به گارانتی یعنی توجه به نام و اعتبار شرکت پشتیبان، مدت گارانتی، تاریخ شروع و اتمام آن

  نظرات ()
موضوعات فروش تجهیزات شبکه (٧٩) شبکه (٤۸) سخت افزار (٤٦) ترفند‌های ویندوز (۳۸) هک و امنیت (۳٢) اینترنت (٢٧) ویندوز (۱۸) فناوری (۱۱) تاریخچه و زندگینامه (۱٠) سئو (۸) برنامه نویسی (٧) طراحی وب (٧) موبایل (٧) گرافیک (٦) مقالات کاربردی (٦) لینوکس (۳)
دوستان من فروش تجهیزات شبکه