توضیحاتی کامل درباره ی ریزپردازنده ( CPU )

گروه اموزشی مجموعه تدبیر

ریز پردازنده بخش اصلـی یك كامپیوتر می باشد و به عبارت دیگر مغز كـامپیوتر محسوب می شود،

درحقیقت سرعت آن تـاثیر زیادی درسرعت كلی كامپیوتر دارد. اگرتاریخچه آنرابررسی كنیم اولین پردازنده هایی كـه ساخته شد 8086 وبعد از آن با پیشرفتعلم و تكنولوژی به ترتیب مدلهای 8088،80286،80386،80486 و سری پنتیوم بهبـازار آمد از سی پی یو های دیگر می توان به AMD وCYRIN اشاره كرد «واحد سرعت سی پی یو مگـاهرتز است.

سی پی یو  (cpu):

قسمت پردازش مركزی وتحلیل گر اصلی كامپیوتر كه بر روی مادربرد قرار می گیرد، وقتی كه گفته می شود این یا آن كامپیوترسرعتش 2000 یا 3500 است این سرعت بر مبنای سرعت ومارك cpu  می باشد و البته سرعت و كیفیت كامپیوتر علاوه بر آن ، كیفیت مادربرد ، رم و هارد و غیره نیز موثر است.شركت های AMD و INTEL تولید كننده سی پی یو می باشند این شركت ها سی پی یو های خود را در دو نوع تولید می كنند شركت  AMD سی پی یو هایی با دو مشخصه  SAMPERON و full ارائه می كند تفاوت این دو cpu در حافظه ای می باشد كه در سی پی یو به كار می رود كه به آن  cash می گویند و در سی پی یو های سمپرون این حافظه كمتر از حد سی پی یو های فول می باشد و شركت INTEL نیز سی پی یو های خود را در دو مدل celeron و  full ارائه می دهد كه مدل سلرون آن همانند سمپرون AMD می باشد .

كار Cache در سی پی یو چیست؟

در رایانه چندین نوع حافظه وجود دارد. حافظه اصلی یا همان RAM حافظه های جانبی مثل هارد یا سی دی و…

سی پی یو برای اجرای برنامه ها و برداشت داده ها هم نیازمند مراجعه به RAM است؛ اما سرعت RAM چندین برابر كمتر از سی پی یو است و اگر قرار باشدسی پی یو برای هر داده منتظر ارتباط از طریق Bus بین سی پی یو و RAM باشد،وقت زیادی از سی پی یو هدر می رود. به همین دلیل از حافظه های شركت پذیركه اصطلاحا كش نام گرفته، استفاده می شود.
كش یك حافظه بسیار گران و سریع است كه برای بالا بردن سرعت انجام پروسس ها به كار می رود.

به این صورت كه طبق چندین نوع سیاست های مورد استفاده، داده های موردنیاز سی پی یو در كش قرار می گیرند و سی پی یو هنگام نیاز به داده ها یاكد ابتدا به كش می زند و اگر داده در آنجا باشد، بدون نیاز به مراجعه بهحافظه اصلی آن را از كش بر می دارد كه این كار موجب بالا رفتن سرعت كار میشود.

مكانیسم ها و سیاست هایی كه برای پر كردن كش صورت می گیرد؛ به گونه ایاست كه درصد وجود داده در كش بالا رود.كش ها معمولا دو سطح دارند

كش سطح یك یا L1 در داخل سی پی یو و با سرعت بسیار بالا است. كش سطحدو یا L2 خارج از سی پی یو است و سرعت كمتری دارد؛ اما از RAM بسیار سریعتر است و سی پی یو برای برداشت داده، ابتدا به L1 و بعد به L2 مراجعه میكند.

نحوه نامگذاری سی پی یو ها چگونه است؟

نامگذاری سی پی یو ها:

اینتل اعلام كرده كه هدف اصلی از نامگذاری جدید كمك بهآندسته از خریداران غیر حرفه ای است كه تخصصی در این زمینه ندارند زیرادرحقیقت محصولات اینتل مشتمل بر جند خانواده پردازنده با خصوصیات ریشه ایمتفاوت است روش سنتی كه تا اكنون مورد استفاده بود نامیدن بر اساس فركانسكاری پردازنده بود كه گمراه كننده است .مثلا امروزه اینتل چندین دستهپردازنده متفاوت ارئه می كند كه در زیر به تعدادی اشاره میكنم :

Pentium 4 XE(extreme edition)

این پردازنده مبتنی بر تكنولوژی 130 نانومتریبا هستهگالاتین و مجهز به 2مگا بایت كش ال 2 . این پردازنده یكی از قوی ترینتراشه های دسكتاپ در ارائه ماكزیمم بازدهی است و انواع فركانسی 3.2 و 3.4و دارای باس 800 و پشتیبانی از تكنولوژی HT . این پردازنده كیفیت عملكردبسیار مطلوبی دارد هرچند كه قیمت آن در حدود 1000 دلار است.

Intel P4

یك گروه بزرگ و كلی .پردازنده مبتنی بر تكنولوژی 130نانومتری با هسته NorthWood و با 512 یا 1024 كیلو بایت كش و یا باتكنولوژی 90 نانومتری با هسته Prescott به همراه 1024 كیلو بایت كش و باپشتیبانی از باس 533 یا 800 و فن آوری HT .این مدل شایع ترین مدل اینتلاست.

Intel Celeron

این اسم برای P4 ساده شده بكار میرود(به منظور كم كردنهزینه) استفاده می شود گرچه این پردازنده از هسته NorthWood بهره می بردولی كش آن تنها 128 كیلو است و غالبا از فن آوری HT پشتیبانی نمی كند باساین پردازنده 400 است كه به این علت كاآیی این پردازنده كم شده و حتی نوع 2.8 آن از یك پردازنده 2.4 باس 800 ضعیفتر عمل می كند.

Celeron D

این پردازنده بر پایه هسته Prescott بنا شده و كش آنها 256 و باس 533 و از HT پشتیبانی می كنند و به عنوان پردازنده ارزان قیمتشناخته می شوند. بدیهی است این تعداد انواع پردازنده مخصوصا اینكه از همهآنها می توان مدلهایی با سرعت مشابه یافت برای عموم بسیار سردرگم كنندهاست . به مثال زیر توجه كنید:

Pentium 4 2.8 Northwood with 533MHz bus

Pentium 4 2.8A on Prescott core with 533MHz bus

Pentium 4 2.8C on Northwood core with 800MHz bus and Hyper-Threading support

Pentium 4 2.8E on Prescott core with 800MHz bus and Hyper-Threading support

Celeron 2.8GHz with 400MHz bus and 128KB L2 cache

Celeron D 2.8 with 533MHz bus and 256KB L2 cache

دقیقا به همین دلیل اینتل تصمیم گرفت از نوع جدید نامگذاری استفاده كند .

در این نامگذاری تراشه :

با یك عدد 3 رقمی كه معرف معماری پردازنده است + سرعت پردازنده + FSB + حافظه كاشه پردازنده +تكنولوژی های اضافه(مانند HT)

این نامگذاری بسیار شهودی خواهد بود و حتی كابران آماتور هم براحتی می توانند از آن استفاده كنند .

در مجموع پردازنده های اینتل درسه سری دسته بندی خواهد شد :

7XX و 5XX و 3XX

درست مانند خریدن یك اتوموبیل BMW كه سری 7 آن بالاترین كیفیت و سری 5 با كیفیت خوب و قیمت مناسب و سری 3 ارزان قیمت .

البته این نوع نامگذاری از سری جدید پردازنده های اینتلآغاز شده و فقط برای مدلهای دسكتاپ و موبایل كاربرد دارد. پردازنده هایسرور اینتل مانند Xeon و یا ایتانیوم همچنان با سرعت ساعتشان نامیده میشوند .

اطلاعات مفیددرباره cpu اینتل و AMD

ادامه ی متن در ادامه ی مطلب

امروزهدر بازار ایران و یا حتی جهان یكی از مشكلات كاربران در هنگام خرید سی پییو این است كه كدام یك از گزینه های بالا را انتخاب كنند. ای ام دی یااینتل در این مقاله تصمیم بر آن دارم تا شما را برای خرید یكی از این دوراهنمایی كنم.

برای این منظور به نكته ای اشاره می نمایم امروزه دربازار تهران سی پی یو هایی كه از نوع سلرون اینتل می باشد و مردم به دلیلزیاد بودن فركانس و ارزان قیمت بودن آنها استقبال زیادی از آن كرده اندهمچنین این سی پی یو ها از نظر بازده حرارتی ضعیف هستند یعنی كم داغ میكنند اما باید به استحضار برسانم كه این سی پی یو ها از نظر كش یا حافظهنهان ضعیف می باشند كش قلب سی پی یو می باشد در صورت پایین بودن حافظهنهان سی پی یو در پردازش های سنگین بسیار كند عمل می كند. اما در پردازشهای سبك نظیر كاربرد های معمولی مشكلی ایجاد نمی كند در ضمن برای استفادهكافی نت ها و گیم نت ها كه نیاز به پردازش سنگین ندارند مناسب است. مقدارحافظه نهان در سی پی یو های سلرون 128 كیلو بایت می باشد و در سی پی یوهای اینتل فول كش 1024كیلو بایت می باشد.

پس اگر طرفدار پر و پا قرص اینتل هستید و می خواهیدكاربرد های سنگین با كامپیوتر خود انجام دهید و به سرعت بالا نیاز داریدحتماً از نوع فول كش استفاده كنید.

حال می پردازیم به رقیب اصلی اینتل یعنی ای ام دی . ایننوع سی پی یو ها از نظر من دارای پردازش قوی می باشند كه تمامی توان سی پییو را بر روی كار متمركز می كنند به همین دلیل هنگ كردن و قفل كردن درهنگام استفاده از كامپیوتر های با پردازشگر ای ام دی بسیار كم رخ می دهد ودر مدل های با سرعت بالای ای ام دی كامپیوتر توان عملیاتی قوی پیدا میكنند و كار های رند رینگ در انیمیشن و تدوین فیلمهای خانگی را به سرعتانجام می دهند.

در ضمن به این نكته هم اشاره كنم كه سی پی یو های ای امدی بازده حرارتی بالایی دارند و در عین حال در مصرف انرژی نیز مصرف بالاییدارند كه این به مسئله ای كه در بالا به آن اشاره كردم مربوط می شود.

نكات

پردازشگر های 64 بیتی ای ام دی كه امروزه مورد استقبالعموم مردم قرار گرفته است تاثیری در سرعت پردازش ندارد زیرا بازده این نوعپرداشگرها فقط در سیستم عامل 64 بیتی مشخص می شود اما بی تاثیر هم نمیباشد و به عنوان دو پردازشگر محسوب می شود

تفاوت سی پی یو های 32 و 64 بیتی

محدودیتیکه در دامنه پردازش‌های 32 بیتی وجود دارد، همواره باعث کندشدن سرعت انجامعملیات پیچیده و سنگین اطلاعاتی در سیستم‌های مختلف می‌گردپ.

به همین‌منظور بسیاری از شرکت‌های سازنده نرم‌افزار و خصوصاً آن‌هایی کهدر زمینه سیستم‌عامل فعالیت دارند از دیرباز رقابتی را برای تحت پوششقراردادن تعداد زیادتری CPU و مقدار بیشتری حافظه RAM نسبت به یکدیگر آغازکرده‌اند. به عنوان مثال رقابتی که بین ویندوز 2000 سرور با سولاریس یاانواع یونیکس و لینوکس بر سر امکان استفاده از 8 یا 16 تا 32 پردازنده بههمراه چند گیگابایت حافظه RAM و امثال آن وجود داشت همواره یکی ازجالب‌ترین و پرسروصداترین زمینه رقابت بین چند سیستم‌عامل به‌شمار می‌رفت. اما تمام این عوامل چندی پیش تحت‌الشعاع واژه جدیدی به نام پردازش 64 بیتیقرار گرفت. این فناوری جدید که به لطف به بازار آمدن دو محصول جدید از دوشرکت معتبر سازنده پردازنده یعنی اینتل و AMD شکل گرفت، در مدت کوتاهیتوانست توجه سازندگان سیستم‌عامل را به شدت معطوف کارایی بی‌نظیر خود کند.

پردازنده‌های Xeon و ایتانیوم از سوی اینتل و پردازنده Opteron از طرف AMD طی مدت کوتاهی توجه تمام سازندگان مشهور سرورهای Enterprise و همچنینتولیدکنندگان سیستم‌عامل را به خود جلب کرد. در این میان مایکروسافت نیزبلافاصله اقدام به طراحی نسخه‌ای از ویندوز 2003 سرور برمبنای انجامپردازش‌های 64 بیتی و با استفاده از پردازنده‌های جدید نمود. این نسخهجدید 64 بیتی از چند نظر بر نسخه پیشین خود برتری داشت. اول این‌که ازمیزان حافظه فیزیکی و مجازی بیشتری پشتیبانی می‌کند.
دوم‌ این‌که در مقایسه با نسخه 32 بیتی از کارایی و سرعت بالاتری درمدیریت حافظه، رجیسترها و عملیات I/O برخوردار است. نکته سوم در موردامنیت است. نسخه 64 بیتی قابلیت محافظت بیشتری در برابر کدهایمخرب(Malicious Code) از خود نشان می‌دهد. طبق پیش‌بینی‌های انجام گرفتهتا پایان سال 2005 میلادی کلیه کامپیوترهایی که قرار است نقش سرور را درمراکز بزرگ اقتصادی داشته باشند به سمت ریزپردازنده و سیستم‌عامل 64 بیتیسوق پیدا خواهند کرد. همین پیش‌بینی حاکی از تمایل شدید کامپیوترهایدسکتاپ به سمت استفاده از تکنولوژی 64 بیتی تا پایان سال 2006 میلادی است

براین‌اساس به تدریج نه تنها سازندگان سیستم‌عامل مثل مایکروسافتسیستم‌عامل 64 بیتی مختص کامپیوترهای دسکتاپ (Windows XP 46 bit) را بهبازار عرضه می‌کنند، بلکه سایر تولیدکنندگان نرم‌افزارهای مختلف هم باوارد شدن به دنیای پردازش‌های 64‌بیتی، کارایی و سرعت جدیدی را به کاربرانخود ارایه می‌دهن

مقایسه

در یک سیستم‌عامل 32 بیتی مثل نسخه‌های 32 بیتی ویندوز 2003 از یک حافظهمجازی (Virtual memory) برای انجام پردازش‌های مختلف استفاده می‌شود. اینحافظه مجازی که حداکثر 4 گیگابایت می‌تواند ظرفیت داشته باشد به دو قسمتتقسیم می‌شود. یک قسمت 2 گیگابایتی آن به وسیله برنامه در حال اجرا اشغالشده و 2 گیگابایت دیگر در اختیار سیستم‌عامل قرار می‌گیرد.

تا اینجا همه ‌چیز بسیار عادی به نظر می‌رسد اما مشکل زمانی پیش می‌آید که 2 گیگابایت سهم برنامه‌های در حال اجرا به مرز پرشدن نزدیک می‌شود. بهعنوان مثال یک بانک اطلاعاتی SQL Server را در نظر بگیرید که برای اتصالهر کاربر به سرور و انجام عملیات موردنظر وی 20 مگابایت حافظه مجازی را درنظر می‌گیرد. با رسیدن تعداد کاربران به مرز یکصد نفر، کل حافظه مجازی 2گیگابایتی در اختیار SQL Server قرار می‌گیرد و این به معنای نزدیک شدنسیستم به یک نقطه بحرانی در عملیات سرویس‌دادن به کاربران است

در نسخه‌های 32 بیتی یکی از راه‌هایی که برای این مساله در نظر گرفتهمی‌شد، اختصاص 3 گیگابایت از حافظه مجازی به برنامه‌های درحال‌اجرا بود. این روش که با استفاده از دستکاری در فایل boot.ini انجام می‌گرفت، یکگیگابایت از حافظه مجازی در اختیار سیستم‌عامل را به سهمیه حافظه مجازیبرنامه‌های در حال اجرا واگذار می‌کرد و تا حدودی مشکل کمبود حافظه مجازیرا رفع می‌کرد. اما خود این عمل هم عوارض جانبی خاص خود را دارد و آنمحدود شدن کرنل سیستم‌عامل به یک گیگابایت حافظه مجازی برای انجام عملیات cache است.
این محدود شدن باعث افت سرعت انتقال اطلاعات از سرور به کلاینت‌ها می‌شود. ضمن این‌که باز هم در نهایت با زیادترشدن تعداد کاربران یا پردازش‌هایموردنظر آنان، این 1 گیگابایت الحاق‌شده نیز به مرز اشتغال شدن کامل نزدیکمی‌شود و مدیران سیستم را به ناچار مجبور به افزایش تعداد سرورها برای رفعمشکل می‌کند. با آمدن ویندوز 2003 نسخه 32 بیتی، قدرت آدرس‌دهی سیستم‌عاملبرای حافظه‌های فیزیکی (RAM) به 32 گیگابایت برای نسخه Enterprise و 64گیگابایت در نسخه DataCenter افزایش یافت و این به معنای نیاز کمتر سیستمبه استفاده از حافظه مجازی و در نتیجه کمتر شدن مشکل مربوط به محدودیتحافظه‌های مجازی بود

اما به هر حال استفاده از حافظه مجازی برای پردازش اطلاعات امریگریزناپذیر است و به‌همین دلیل توجه سازندگان سیستم‌عامل همواره معطوف بهپیدا کردن راه‌حلی برای عبور از این مشکل بود. سرانجام با مطرح شدن و تولدسیستم‌عامل 64 بیتی ویندوز 2003 که با استفاده از قدرت پردازنده‌های 64بیتی جدید قادر بود از یک سیستم آدرس‌دهی 40 بیتی استفاده کند، میزانحافظه مجازی قابل دسترسی سیستم از 4 گیگابایت به 40 2 یعنی 16 ترابایت (هزار گیگابایت) افزایش یافت

بدین‌ترتیب 8 ترابایت از این ظرفیت در اختیار برنامه‌های در حال اجرا و 8ترابایت دیگر در اختیار سیستم‌عامل قرار گرفت. مهم‌ترین سوالی که دراین‌جا می‌توانست مطرح شود این است که آیا برنامه‌های سابق محیط 32 بیتیکه برای استفاده از حداکثر 3 گیگابایت حافظه مجازی کامپایل شده‌اند قادربه بهره بردن از این 8 ترابایت فضای جدید هستند یا خیر. پاسخ این سوال هممی‌تواند مثبت باشد و هم منفی. بدین‌صورت که برخی برنامه‌های کامپایل‌شدهدر محیط‌های 32 بیتی که به صورت صریح قدرت استفاده از حداکثر 3 گیگابایتحافظه مجازی را دارند، با ورود به محیط 64 بیتی هیچ تغییری را احساسنخواهند کرد
اما برخی دیگر که با تکنولوژی Large Address ware کامپایل شده‌اند قادرخواهند بود تا 4 گیگابایت از حافظه مجازی را در محیط جدید مورد استفادهقرار دهند. از لحاظ سرعت انجام عملیات نیز برخی برنامه‌های کامپایل شده درمحیط 32 بیتی (مثلاً برنامه‌های نوشته شده با ASP.NET که از تکنولوژی Multithreading برای اجرای موازی چند دستورالعمل در آن واحد استفادهمی‌کنند)، به دلیل قدرت بی‌نظیر پردازنده‌های 64 بیتی در انجام این کارمی‌توانند از مزایای محیط جدید اجرا استفاده کرده و سرعت اجرای خود راافزایش دهند.
اما اگر برنامه‌ای (مثلاً یک فایل Exe) در محیط توسعه‌ای مثل ویژوال بیسیکنسخه ششم برای دسترسی به یک پایگاه داده و کار با آن بدون استفاده ازمکانیسم پردازشی موازی و به صورت ساده نوشته شده باشد، این برنامه حتی اگربرروی یک سرور 64 بیتی هم اجرا شود نمی‌تواند از قابلیت‌های محیط جدیدسودی ببرد. بنابراین اگر قرار است این برنامه برروی کلاینت نصب شده وپایگاه داده موردنظر که SQL Server است برروی یک سرور باشد، بهتر آن استکه کلاینت در همان وضعیت 32 بیتی باقی بماند و سرور به نسخه 64 بیتیویندوز 2003 ارتقاء داده‌شود
در این صورت موتور بانک‌اطلاعاتی SQL Server که در تمام نسخه‌های خود ازشیوه Multithreading برای انجام دستورات موردنظر کاربران استفاده می‌کند،می‌تواند در محیط جدید با سرعت بهتری فرامین رسیده از طرف کلاینت‌ها راپردازش کرده و نتیجه را سریع‌تر به آن‌ها برگرداند و کارایی کلی این سیستمبانک اطلاعاتی را به نحو مطلوبی افزایش دهد. اصولاً برنامه‌های نوشته شدهبرای محیط‌های 32 بیتی با استفاده از رابطی به نام WOW64 قادر خواهند بوددر محیط 64 بیتی اجرا شوند و از مزایای ارتقاء سیستم عامل و دسترسی بهحافظه بیشتر بهره ببرند.

پردازنده

هر دو شرکت اینتل و AMD از همان آغاز تولید پردازنده‌های 64 بیتی، تمامتمرکز خود را برروی پردازنده‌هایی که در رده کامپیوترهای سرور مورداستفاده قرار می‌گیرد، گذاشتند. پردازنده اُپترون (Opteron) محصول شرکت AMD وXeon محصول اینتل هر دو به همین منظور طراحی و تولید شدند.

پس از آن استفاده از تکنولوی 64 بیتی در رده کامپیوترهای کلاینت نیز مدنظرهر دو شرکت قرار گرفت و از آنجا که سروصدای ظهور سیستم‌عامل 64 بیتیویندوزXP به تدریج نوید یک دگرگونی در کارایی این رده از کامپیوترها رامی‌داد، این دو شرکت پردازنده‌های 64 بیتی جدیدی را با قیمت ارزان‌تر برایکار در کلاینت‌ها روانه بازار کردند. پردازنده Athlon 64 و پنتیوم 4 سری EM46T از جمله این پردازنده‌های جدید بودند.
ضمن این‌که در رده سرور نیز هر دو به ارتقاء پردازنده‌‌های ویژه خودپرداختند. پردازنده‌های اُپترون و پردازنده‌های ایتانیوم از اینتل نتیجهاین ارتقاء محسوب می‌شوند که از آخرین دست‌آوردهای تکنولوژی 64 بیتیبه‌شمار می‌روند.
هم‌اکنون AMD پردازنده‌‌های Opteron را برای استفاده در کامپیوترهایدسکتاپ وسرور با سیستم‌عامل 64 بیتی، پردازنده‌های Athlon 64 را جهتاستفاده در کامپیوترهای دسکتاپ و کیفی با سیستم‌عامل 32 یا 64 بیتی وپردازنده‌های Turion را برای استفاده در کامپیوترهای کیفی با سیستم‌عامل 64 بیتی به بازار عرضه می‌کند. اینتل هم انواع پردازنده‌های نوع Xeon خصوصاً سری MP را برای کار در محیط 32 یا 64 بیتی و انواع پردازنده‌هایرده ایتانیوم را برای سرورهای با سیستم‌عامل 64 بیتی تولید می‌کند.