واحد پردازش مرکزی ( central processing unit) تراشه ای است که مانند مغز یک سیستم عمل میکند. این تراشه در حقیقت، از میلیون ها ترانزیستور تشکیل شده است. ریزپردازنده ها (Microprocessor) مدارهایی هستند که پردازنده ها را دربر میگیرند. ریزپردازنده از واحد پردازش مرکزی بزرگتر است و شامل پردازشگر های دیگر هم هست؛ مانند واحد پردازشگر گرافیکی کارت های صدا و کارت های شبکه نیز در ریزپردازنده ها تعبیه شده اند. بنابراین CPU بخشی از ریز پردازنده است. در این سری از مقالات برنا پایش قصد داریم شما را با تفاوت بین CPU و Microprocessor آشنا کنیم، همراه ما باشید.
واحد پردازش مرکزی (CPU)
CPU دارای یک واحد کنترلی، یک واحد منطقی و محاسباتی و رجیسترها (ثبات ها) است. علاوه بر اینها یک واحد حافظه که cache نامیده می شود نیز دارد. واحد منطقی یک بار دستورات را در یک دوره زمانی پردازش می کند و این دستورات را مطابق با برنامه ای که در کامپیوتر ران می شود اجرا می کند. از این لحاظ پردازشگر CPU دستورعمل های منحصر به فردی انجام میدهد. وقتی این دستوات برای اجرای یک وظیفه (Task) ترکیب میشوند، یک برنامه رایانه ای را تشکیل میدهند.
واحد محاسباتی عملیات ریاضی را انجام می دهد. هنگامی که کامپیوتر می خواهد محاسبات ریاضی انجام دهد، واحد منطق این دستور عمل ها را به واحد محاسبات که این وظیفه را بر عهده دارد، می فرستد. پس از اتمام عملیات، نتایج در حافظه cache ذخیره می شود و یا برای عملیات بیشتر به واحد منطقی برگشت داده می شود.
CPU دارای یک واحد کنترلی، یک واحد منطقی و محاسباتی و رجیسترها (ثبات ها) است.
واحد کنترل هم نحوه و ترتیب پردازش دستور عمل ها را کنترل می کند. در قسمت آخر این بخش درباره ی انواع پردازنده صحبت می کنیم. که در دو نوع پردازنده برداری و پردازنده ی آرایه ای می باشند. در نوع اول پردازنده روی یک بعد از بردار عمل می کند. در حالی که در نوع پردازنده های اسکالر دستور عمل ها روی داده های منفرد انجام می شوند. امروزه بیشتر پردازنده ها اسکالر هستند.
ریزپردازنده (Microprocessor)
ریز پردازنده از میلیون ها ترانزیستور ساخته شده است. این تراشه ها دستگاه های الکترونیکی ریزی هستند که بار الکتریکی دارند. آنها دارای یک کلید روشن و خاموش (یا دروازه باز و بسته) هستند. که جریان را از طریق یک مسیر خاص هدایت می کنند تا نتیجه مطلوبی ایجاد شود.
ریزپردازنده ها به طور سنتی CPU را در اختیار داشتند. مدار هر دو دستگاه با ایجاد یک عمل یکپارچه در هم گره می خورد. ریزپردازنده سیگنال های الکتریکی را از حافظه، دیسک های سخت خارجی و داخلی ، کارت های شبکه، دستگاه های گرافیکی و ویدئویی و سایر دستگاه های ورودی مانند ماوس یا صفحه کلید دریافت می کند.
با این حال، همه جریان های الکتریکی به CPU منتهی نمیشوند. برخی از سیگنال ها به تراشه های خاصی می روند که جایگزین پردازنده شده اند. تراشه ها روی ریزپردازنده های خودشان قرار دارند و نتایج خودشان را پردازش می کنند. با این وجود، CPU به عنوان یک هماهنگ کننده عمل می کند که در آن تمام سیگنال های پردازش شده، حتی از تراشه های مختلف، محاسبه می شوند. این پردازش ها، عملیات ریاضی (روی CPU) یا نتایج نهایی هستند که نمایش داده می شوند، مانند شبکه یا عملیات ویدیویی یا صوتی. بنابراین حتی اگر تراشه های عملکرد دیگری نیز در ریز پردازنده ها وجود داشته باشند، نتیجه بر روی پردازنده پردازش می شود. ریزپردازنده یک مدار نگهدارنده است که به مادربورد وصل می شود. مادر بورد شامل همه ی انواع ریزپردازنده ها است. اما آنها برای تولید آنچه به عنوان رایانه شناخته می شود، هماهنگ کار می کنند.
ریز پردازنده از میلیون ها ترانزیستور ساخته شده است.
معماری CPU
با وجود تراشه های جدید روی ریز پردازنده همچنان یک واحد پردازش مرکزی است که عملیات روی کمپیوتر را کنترل می کند. و به همین خاطر تولید کنندگان cpu وقت زیادی را صرف تولید قدرت پردازشی این تراشه می کنند. بعضی از نو آوری های جدید که وارد بازار شدند cpu های بیشتری به میکرو پروسسور ها اضافه کردند. اینتل و AMD هر دو ریزپردازنده های دو هسته ای هستند این به این معنی است که دو تا سی پی یو در ریزپردازنده دارند، آنها پردازش برنامه ها را مستقل از هم انجام می دهند ولی درنهایت هماهنگ با هم کار می کنند. ریزپردازنده های پیشرفته ی کنونی دارای معماری های چهار هسته ای و شش هسته ای و فراتر از آن هستند. ریزپردازنده های 12 و حتی 48 هسته ای نیز در مرحله طراحی هستند.
تراشه ها و ریزپردازنده ها
سی پی یو شاید مهم ترین پردازشگر کامپیوتر باشد اما خیلی از وظایف آن حذف شده و به دیگر تراشه ها محول شده است. واحد پردازش گرافیکی (GPU) و عملیات گرافیکی دو و سه بعدی از سی پی یو حذف شده است از آنها در رایانه های شخصی، سیستم های امبدد و تلفن همراه ایستگاه های کاری و کنسول های بازی استفاده می شود.
واحد پردازشگر شبکه یک مدار مجتمع با هدف عملیات شبکه طراحی شده است. عملیات شبکه در واقع عمیات مربوط به اینترنت است و معمولا از طریق نرم افزار برنامه ریز پذیر هستند و خصوصیات ذاتی شبیه یه سی پی یو دارند. واحد پردازنده صوتی (APU) یک مدار مجتمع است که برای پردازش داده های صوتی طراحی شده است. تا صدای واضح تری را ایجاد کند و در میکرو پروسسور بخش کارت صدا ذخیر می شود.
کلام آخر
سی پس یو یک ریزپردازنده و یک مدار مجتمع است که از میلیون ها ترانزیستور تشکیل شده است. NPU و GPU و APU ها بخش شبکه، گرافیک و صوت را از سی پی یو حذف کردند. که نتیجه ی آن عملکرد سریع تر پردازنده است. عملکردی که ریزپردازنده ای خارجی دارند باعث می شود که پردازنده ی مرکزی کند نشود. و از آنجایی که هماهنگ کار می کنند نتایج سریعتر قوی تر و با اتلاف زمان و خرابی کمتر نمایش داده می شود.
