پردازنده (processor)، پردازنده مرکزی (central processor) و یا ریزپردازنده (microprocessor) واحد پردازش مرکزی رایانه مخفف central processing unit هست. پردازنده کامپیوتر تمام دستورالعملهای دریافت شده از سختافزار و نرمافزار در حال اجرا بر روی کامپیوتر رو مدیریت میکنه.
- نکته: پردازنده اغلب به عنوان مغز کامپیوتر شناخته میشه. ولی، بهتره به نرمافزار به عنوان مغز و به پردازنده به عنوان یک ماشینحساب بسیار کارآمد اشاره بشه. پردازنده با اعداد خیلی خوب کار میکنه، اما اگر نرمافزار نبود، نمیدونست چطور باید کارهارو انجام بده.
– بسیاری از کاربران جدید رایانه ممکن هست به اشتباه کامپیوترشون و حتی مانیتورشون رو cpu خطاب کنن و یا فکر کنن cpu مخفف computer هست. ولی بهتره بدونن cpu یک تراشه درون کامپیوتر هست.
اطلاعات کلی پردازنده
تصاویر زیر نمونهای از یک پردازنده اینتل پنتیوم هست. پردازنده در یک سوکت سازگار بر روی مادربرد محصور میشه. پردازنده موقع کار حرارت تولید میکنه، بنابراین با خمیر سیلیکون پوشیده میشه تا اون رو خنک نگه داره.
همانطور که در شکل بالا میبینید، تراشه پردازنده معمولا به شکل مربع یا مستطیل هست و دارای یک گوشهی بدون زاویه برای کمک به قرار دادن تراشه در سوکت پردازنده هست. در پشت تراشه صدها پین اتصال وجود داره که به هر یک از حفرههای مربوطه در سوکت متصل میشن. امروزه اکثر پردازندهها شبیه تصویر بالا هستن.
اینتل و AMD با پردازندههای حافظهای که بسیار بزرگتر بودن و در یک شکاف روی مادربرد قرار میگرفتن، کارشون رو شروع کردن. همچنین در طول این سالها، دهها مدل مختلف سوکت در مادربردها وجود داشت. هر سوکت تنها از نوع خاصی از پردازندهها پشتیبانی میکنه و هر کدوم دارای پینهای خاص خود هستن.
نحوه عملکرد پردازنده
عملکرد اصلی پردازنده اینه که دستوری رو از یک دستگاه ورودی مثل: صفحه کلید، ماوس، چاپگر و غیره و یا برنامه کامپیوتری بگیره و اون رو پردازش کنه و بعد به مانیتور منتقل کنه و یا وظیفه درخواستی رو انجام بده.
اجزای پردازنده
در CPU دو مولفه اصلی وجود داره:
واحد منطق و محاسبات و یا ALU مخفف (arithmetic logic unit)
وظیفه انجام عملیات ریاضی، منطقی و تصمیم گیری رو برعهده داره.
واحد کنترل و یا CU مخفف (control unit)
وظیفه این واحد کنترل تمامی عملیات پردازنده هست.
در طول تاریخ پردازندهها، سرعت و قابلیتهای پردازنده به طور چشمگیری بهبود یافته هست. برای مثال، اولین میکروپروسسور اینتل ۴۰۰۴ بود که در تاریخ ۱۵ نوامبر سال ۱۹۷۱ منتشر شد و دارای ۲۳۰۰ ترانزیستور و ۶۰ هزار عملیات در ثانیه بود. پردازنده اینتل Pentium دارای ۳،۳۰۰،۰۰۰ ترانزیستور هست و حدود ۱۸۸،۰۰۰،۰۰۰ دستورالعمل در ثانیه رو اجرا میکنه.
تاریخچه پردازنده
CPU در ابتدای دهه ۱۹۷۰ با کمک تد هوف (Ted Hoff) در اینتل توسعه یافت. در زیر تصویر اولین پردازشگر اینتل که پردازنده ۴۰۰۴ بود، آوردیم.
انواع پردازندهها در گذشته
در گذشته برای شناسایی پردازندهها از اعداد استفاده میکردن و این کار به شناسایی سریع تر پردازندهها کمک میکرد. برای مثال، پردازنده Intel 80486) 486) سریعتر از پردازنده ۳۸۶ (۸۰۳۸۶) هست. پس از معرفی پردازنده اینتل پنتیوم (۸۰۵۸۶)، تمام پردازنده های کامپیوتری از اسامی مانند: Athlon Duron، Pentium و Celeron استفاده کردن. امروزه، علاوه بر نامهای مختلف پردازندههای کامپیوتری، معماریهای مختلف (۳۲ بیتی و ۶۴ بیتی)، سرعت و قابلیتهای اوناهم قابل توجه هست. در زیر لیستی از رایج ترین پردازندههای رایانههای خانگی و تجاری رو ذکر میکنیم.
- توجه: نسخههای متعددی برای برخی از این نوع CPU وجود داره.
سری AMD Opteron و سری Intel Itanium و Xeon این پردازندهها هستند که در سرورها و رایانههای آخرین مدل استفاده میشن. برخی از دستگاههای تلفن همراه، مانند تلفنهای هوشمند و تبلت، از پردازندههای ARM استفاده میکنن. این پردازندهها کوچکتر هستند، قدرت کمتری دارن و حرارت کمتری هم تولید میکنن.
سرعت انتقال اطلاعات پردازنده
مثل هر دستگاه دیگری که از سیگنالهای الکتریکی استفاده میکنه، در پردازنده هم دادهها بسیار نزدیک به سرعت نور حرکت میکنن، که چیزی حدود ۲۹۹،۷۹۲،۴۵۸ متر بر ثانیه هست. نزدیک شدن به سرعت نور سیگنال میتونه بستگی به رسانه انتقال (نوع فلز در سیم) که از طریق اون سیگنال منتقل میشه، داشته باشه. بیشتر سیگنالهای الکتریکی در حدود ۷۵ تا ۹۰ درصد سرعت نور حرکت میکنن.
آیا میتوان یک GPU را به جای یک CPU استفاده کرد؟
خیر. با وجود اینکه واحد پردازش گرافیکی (GPU graphics processing unit) میتونه دادهها رو پردازش کنه و بسیاری از کارهای مشابه پردازنده رو انجام بده، ولی این توانایی برای انجام بسیاری از توابع مورد نیاز سیستمعامل و نرمافزار کافی نیست.
آیا کامپیوتر میتونه بدون یک CPU کار کنه؟
خیر. تمام رایانهها نیاز به نوعی CPU دارن.