واحد پردازش مرکزی چیست؟

رایانه ها نیاز به یک واحد پردازش مرکزی (CPU) برای کمک به مدیریت و هماهنگی وظایف دارند. اما واحد پردازش مرکزی چیست؟ در این وبلاگ، شما یاد خواهید گرفت که CPU چیست و چگونه به عنوان جزء مرکزی یک کامپیوتر کار می کند تا مطمئن شوید که با حداکثر کارایی کار می کند.

CPU چیست و چه هدفی دارد؟

یک CPU (واحد پردازش مرکزی، یا به طور ساده، پردازنده) تراشه اصلی در یک کامپیوتر است که مسئول انجام تمام وظایف آن است. پردازنده که اغلب به عنوان “مغز” نامیده می شود، بر اساس دستورالعمل هایی که توسط نرم افزار در حال اجرا در آن رایانه داده می شود، به همه اجزای دیگر رایانه می گوید که چه کاری انجام دهند. CPU ها در بسیاری از دستگاه ها به غیر از رایانه های سنتی مانند تلفن های هوشمند، تلویزیون ها و تبلت ها وجود دارند.

CPU در کجا قرار دارد؟

در یک کامپیوتر، CPU به طور کلی در مرکز سیستم قرار دارد که مستقیماً به مادربرد متصل است. معمولاً زیر یک فن خنک کننده یا هیت سینک است، زیرا CPU در اثر گرم شدن بیش از حد بدون مکانیزم خنک کننده مناسب آسیب می بیند. پردازنده‌های سوکت‌شده را می‌توان به مرور زمان برداشته و در صورت نیاز جایگزین کرد.

در بسیاری از کاربردهای مدرن، CPU ممکن است مستقیماً روی یک مدار مجتمع با رابط های حافظه و دستگاه های ورودی/خروجی ادغام شود و تبدیل به یک سیستم روی یک تراشه (SoC) شود. این به ویژه در راه حل های لبه و موبایل رایج است.

بخش های اصلی یک CPU چیست؟

سه بخش اصلی یک CPU وجود دارد، واحد کنترل (CU)، واحد منطق حسابی، (ALU)، و رجیسترها.

واحد کنترل (CU): این جریان ورودی و خروجی (I/O) را تنظیم می کند. دستورالعمل ها را از حافظه اصلی دریافت می کند و به دستورات خاصی رمزگشایی می کند.

واحد منطق هنری (ALU): اینجا جایی است که تمام پردازش ها، از جمله محاسبات ریاضی و عملیات منطقی برای تصمیم گیری، مانند مقایسه داده ها، انجام می شود.

ثبت: این یک مکان حافظه بسیار سریع است. داده ها و دستورالعمل هایی که در حال حاضر در طول چرخه واکشی-اجرای پردازش می شوند برای دسترسی سریع توسط یک پردازنده در آنجا ذخیره می شوند.

CPU چگونه کار می کند؟

یک CPU می‌تواند میلیون‌ها دستورالعمل را در هر ثانیه اجرا کند، اما تنها می‌تواند یک دستور را در یک زمان اجرا کند. ابتدا نوعی ورودی را دریافت می کند، معمولاً از یک دستگاه ورودی – مانند صفحه نمایش مانیتور، صفحه کلید، ماوس یا میکروفون – از یک برنامه نرم افزاری برنامه/سیستم، مانند مرورگر وب یا سیستم عامل شما، یا از حافظه.

سپس چهار وظیفه را بر عهده دارد: واکشی، رمزگشایی، اجرا و ذخیره سازی. (اطلاعات بیشتر در مورد آن در بخش بعدی.) در نهایت، یک نوع خروجی وجود دارد، مانند چاپ چیزی روی صفحه. این فرآیند چرخه واکشی-اجرای نامیده می شود و میلیون ها بار در ثانیه اتفاق می افتد.

وظایف اصلی یک CPU چیست؟

بیایید نگاهی به چهار وظیفه اصلی CPU بیندازیم:

واکشی شامل دریافت دستورالعمل‌ها از حافظه است، بنابراین CPU می‌داند چگونه ورودی را مدیریت کند و دستورالعمل‌های مربوطه را برای آن داده ورودی خاص که دریافت کرده است، می‌داند. به طور خاص، به دنبال آدرس دستورالعمل مربوطه می گردد و درخواست را به RAM (حافظه دسترسی تصادفی) ارسال می کند. CPU و RAM به طور مداوم در فرآیندی به نام “خواندن از حافظه” با هم کار می کنند.

رمزگشایی شامل ترجمه دستورالعمل ها به شکلی است که CPU می تواند آن را درک کند، که زبان ماشین است. اجرا به معنای اجرای دستورات داده شده است. ذخیره سازی نتیجه اجرای بازگشت به حافظه برای بازیابی بعدی در صورت درخواست و در صورت درخواست است. به این کار نوشتن در حافظه نیز می گویند.

شرایط کلیدی CPU

• سرعت ساعت

سرعت ساعت که بر حسب گیگاهرتز (گیگاهرتز) بیان می‌شود، نشان‌دهنده این است که یک پردازنده در هر ثانیه چند محاسبه می‌تواند انجام دهد. هرچه سرعت کلاک بالاتر باشد، پردازشگر می تواند محاسبات بیشتری انجام دهد.

• موضوعات

thread یک جزء مجازی است که به تحویل بار کاری به CPU کمک می کند. هرچه رشته های بیشتری داشته باشید، بارهای کاری سریعتر تحویل داده می شوند و راحت تر سازماندهی می شوند که منجر به افزایش کارایی می شود.

Thread ها برای عملکرد یک کامپیوتر حیاتی هستند زیرا تعیین می کنند که یک کامپیوتر در هر زمان معین چند کار را می تواند انجام دهد. تعداد رشته هایی که دارید به تعداد هسته های CPU شما بستگی دارد. هر هسته بسته به پردازنده خاص و در صورت پشتیبانی از Hyperthreading ممکن است دو رشته داشته باشد. به عنوان مثال، یک پردازنده دو هسته ای ممکن است چهار رشته و یک پردازنده با چهار هسته ممکن است دارای هشت رشته باشد.

• Hyperthreading

بسیاری از CPU های مدرن از فناوری به نام Hyperthreading پشتیبانی می کنند. Hyperthreading با ایجاد یک هسته فیزیکی منفرد به عنوان چندین هسته فیزیکی کار می کند و به سیستم عامل (OS) اجازه می دهد از پردازش دستورات همزمان و افزایش قدرت محاسباتی استفاده کند.

• هسته ها

بدن انسان را در نظر بگیرید: اگر نخ ها دست ها هستند، هسته ها دهان هستند. هسته ها دستگاه های فیزیکی مجزا در تراشه اصلی CPU هستند که به عنوان پردازنده های مستقل عمل می کنند، داده ها را از رشته ها دریافت می کنند و وظایف محاسباتی را انجام می دهند. برنامه‌های نرم‌افزاری را می‌توان به‌گونه‌ای نوشت که چندین هسته بتوانند همزمان بر روی پردازش داده‌های برنامه کار کنند، که معمولاً به آن چند رشته‌ای گفته می‌شود.

سرعت پردازش داده ها توسط یک CPU تحت تأثیر تعداد هسته های موجود است. هر چه یک CPU هسته های بیشتری داشته باشد، قدرت محاسباتی آن بیشتر است. در نتیجه، وظایف بیشتری را می توان به طور همزمان اجرا و تکمیل کرد.

به عنوان مثال، یک CPU دو هسته ای دارای دو هسته است، به این معنی که در اصل، دو CPU روی یک تراشه وجود دارد و می تواند دو دستورالعمل را همزمان اجرا کند. یک پردازنده هشت هسته ای می تواند 8 دستورالعمل را به طور همزمان اجرا کند.

اکثر CPUهای کلاس سرور مدرن حداقل دارای 8 هسته با برخی از تنظیمات هستند که بیش از 30 هسته در هر پردازنده را پشتیبانی می کنند. مادربردها می توانند حاوی چندین پردازنده باشند که توسط UPI یا Intel® Ultra Path Interconnect به یکدیگر متصل شده اند.

CPU ها و سیستم های ترنتون

بدون اینکه “مغز” آن با حداکثر کارایی کار کند، عملکرد یک کامپیوتر به خطر می افتد و خطری برای داده های حیاتی و قطعات و اجزای حیاتی ایجاد می کند. پردازنده‌های مرکزی مجهز به تعداد هسته‌های بالا و فناوری‌های امنیت سایبری پیشرفته، به رایانه‌ها کمک می‌کنند تا به‌طور ایمن داده‌ها را پردازش و تجزیه و تحلیل کنند تا قدرت رایانه را در طیف وسیعی از محیط‌ها افزایش دهند.

در ترنتون، ما رایانه‌های با کارایی بالا خود را با پردازنده‌های نسل بعدی Intel® طراحی می‌کنیم تا توان عملیاتی را افزایش داده و عملکرد بهینه را در زمان واقعی تضمین کنیم. به عنوان مثال، TAC ما مجهز به دو پردازنده Intel Xeon D 1700 است. این پردازنده ها با سرعت پردازش 2.32 برابر و استنتاج هوش مصنوعی 5.73 برابر سریع تر، بارهای کاری همزمان را تسریع می کنند و توان عملیاتی را برای بهبود عملکرد در لبه تاکتیکی کنترل می کنند.

ما همچنین عضو اتحاد شرکای اینتل و عضو برنامه دسترسی زودهنگام اینتل هستیم که به مشتریان ما امکان می دهد قبل از ورود به بازار به آخرین فناوری های اینتل دسترسی داشته باشند. از طریق افزایش کارایی ارائه شده توسط پردازنده‌ ها، ما راه‌حل‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری سفارشی‌سازی شده‌ای را ارائه می‌کنیم که بینش‌های لازم را برای تصمیم‌گیری‌های حیاتی در هر کجا و هر زمان ارائه می‌دهد.

برای خرید سیستم حرفه ای با بهترین پردازنده و دریافت اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.

پرزنت حضوری 02155958090

مشاوره آنلاین 09205958191