جلسه ۰۷-۰۱ : واحد پردازش مرکزی (CPU) در کامپیوتر

• جزئیات
• نوع محتواآموزشی

دوستان سلام. با آموزش اصول کامپیوتر در خدمت شما همراهان و کاربران عزیز وب سایت آموزشی پی وی لرن هستیم. بررسی واحد پردازش مرکزی (CPU) در کامپیوتر شامل را با بررسی اجزاء مختلف cpu ها (شامل ALU (واحد محاسبه و منطق)، واحد کنترل (Control Unit) و Storage Unit / Register (واحد حافظه یا ذخیره سازی) و انواع آن ها دنبال خواهیم نمود و از مفهوم سرعت کلاک CPU نیز خواهیم گفت. با ادامه ی مطالب همراه ما باشید.

بررسی واحد پردازش مرکزی (CPU) در کامپیوتر

واحد پردازش مرکزی به عنوان پردازنده ، پردازنده مرکزی یا ریزپردازنده نیز نامیده می شود. این واحد تمام عملکردهای مهم یک کامپیوتر را انجام می دهد. CPU دستورالعمل ها را هم از سخت افزار و هم از نرم افزار فعال دریافت می کند و بر این اساس خروجی تولید می کند. CPU تمام برنامه های مهم مانند سیستم عامل ها و نرم افزار کاربردی را ذخیره می کند. CPU همچنین به دستگاه های ورودی و خروجی برای برقراری ارتباط با یکدیگر کمک می کند. با توجه به این ویژگی ها ، اغلب از CPU به عنوان مغز رایانه یاد می شود.

در ادامه ی بررسی واحد پردازش مرکزی (CPU) در کامپیوتر با بررسی اجزاء مختلف cpu ها خواهیم پرداخت.

CPU در یک سوکت CPU واقع در مادربرد نصب یا درج می شود. علاوه بر این ، یک هتسینک برای جذب و اتلاف گرما فراهم شده است تا CPU خنک شود و کار کند.

به طور کلی ، یک CPU دارای سه جزء است:

• (واحد محاسبه و منطق – ALU (Arithmetic Logic Unit
• Control Unit – واحد کنترل
• Memory یا Storage Unit -واحد حافظه یا ذخیره سازی

بررسی واحد پردازش مرکزی (CPU) در کامپیوتر

واحد کنترل (Control Unit) : مداری در واحد کنترل است که باعث می شود از سیگنال های الکتریکی برای دستورالعمل سیستم رایانه ای برای اجرای دستورالعمل های ذخیره شده قبلی استفاده شود. واحد کنترل، دستورالعمل ها را از حافظه می گیرد و سپس این دستورالعمل ها را رمزگشایی و اجرا می کند. بنابراین ، عملکرد و کنترل همه قسمت های رایانه را کنترل و هماهنگ می کند. وظیفه اصلی واحد کنترل ، حفظ و تنظیم جریان اطلاعات در سراسر پردازنده است. در پردازش و ذخیره داده ها شرکت نمی کند.

ALU (واحد محاسبه و منطق) : ALU واحد محاسبه و منطق است که عملکردهای حسابی و منطقی را انجام می دهد. توابع حساب شامل اضافه کردن ، تفریق ، تقسیم ، ضرب و مقایسه است. توابع منطقی عمدتاً شامل انتخاب ، مقایسه و ادغام داده ها است. یک CPU ممکن است بیش از یک ALU داشته باشد. علاوه بر این ، از ALU ها می توان برای نگه داری تایمرهایی که به اجرای رایانه کمک می کنند ، استفاده کرد.

Memory یا Storage Unit / Register (واحد حافظه یا ذخیره سازی) : به آن حافظه دسترسی تصادفی (Random access memory (RAM گفته می شود. این واحد داده ها ، برنامه ها و نتایج میانی و نهایی پردازش را به طور موقت ذخیره می کند. بنابراین ، به عنوان یک فضای ذخیره سازی موقت عمل می کند که داده ها را به طور موقت نگه می دارد ، تا برای اجرای کامپیوتر استفاده شوند.

سرعت کلاک CPU چیست؟

سرعت کلاک یک CPU یا یک پردازنده به تعداد دستورالعمل هایی که CPU می تواند در یک ثانیه پردازش کند اشاره دارد. در گیگا هرتز اندازه گیری می شود. به عنوان مثال ، یک CPU با سرعت ساعت ۴٫۰ گیگاهرتز به این معنی است که CPU می تواند ۴ بیلیون دستورالعمل را در ثانیه پردازش کند.

بررسی واحد پردازش مرکزی (CPU) در کامپیوتر را با انواع CPU ها ادامه می دهیم.

انواع CPU ها

اکثر CPU ها توسط شرکت Intel و AMD ساخته می شوند که هر کدام انواع CPU های خود را تولید می کنند. در دوران مدرن امروز، انواع CPU ها در بازار وجود دارد. برخی از انواع اصلی CPU در زیر شرح داده شده است:

CPU Single Core یا CPU تک هسته ای : Single Core قدیمی ترین نوع CPU رایانه ای است که در دهه ۱۹۷۰ مورد استفاده قرار گرفت. CPU تک هسته ای، تنها یک هسته برای پردازش عملیات مختلف را دارا است. این CPU فقط می تواند یک عمل را همزمان انجام دهد. CPU وقتی بیش از یک برنامه اجرا می شود ، بین مجموعه های مختلف جریان داده ها به جلو و عقب می رود. بنابراین ، برای چند وظیفه مناسب نیست زیرا اگر بیش از یک برنامه اجرا شود ، عملکرد کاهش می یابد. عملکرد این CPU ها عمدتا به سرعت ساعت بستگی دارد. این CPU هنوز در دستگاه های مختلف مانند تلفن های هوشمند مورد استفاده قرار می گیرد.

CPU Dual Core (پردازنده دو هسته ای) : همان طور که از نام آن پیداست ، CPU Dual Core شامل دو هسته در یک مدار مجتمع (IC) است. اگر چه هر هسته کنترلر و کَش خاص خود را دارد ، اما آن ها به هم لینک می شوند تا به صورت یک واحد کار کنند و بنابراین می توانند سریع تر از پردازنده های تک هسته ای عمل کنند و می توانند چند وظیفه ای را نسبت به پردازنده های Single Core کارآمدتر انجام دهند.

CPU چهار هسته ای (Quad Core CPU) : این نوع پردازنده دارای دو پردازنده دو هسته ای در یک مدار مجتمع (IC) یا تراشه است. بنابراین ، یک پردازنده چهار هسته ای تراشه ای است که شامل چهار واحد مستقل به نام هسته است. این هسته ها دستورالعمل های CPU را می خوانند و اجرا می کنند. هسته ها می توانند چندین دستورالعمل را همزمان اجرا کنند ، در نتیجه سرعت کلی را برای برنامه هایی که با پردازش موازی سازگار هستند افزایش می دهد.

CPU چهار هسته ای از فناوری استفاده می کند که به چهار واحد پردازش مستقل (هسته) اجازه می دهد تا به طور موازی بر روی یک تراشه کار کنند. بنابراین با ادغام چندین هسته در یک CPU واحد ، می توان بدون افزایش سرعت ساعت عملکرد بیش تری تولید کرد. با این حال ، عملکرد تنها زمانی افزایش می یابد که نرم افزار رایانه، از چند پردازش پشتیبانی کند. نرم افزاری که از چند پردازش پشتیبانی می کند ، به جای استفاده از یک پردازنده به طور همزمان ، بار پردازش را بین چندین پردازنده تقسیم می کند.

کلام پایانی

مبحث را با بررسی اجزاء مختلف cpu ها که شامل ALU (واحد محاسبه و منطق)، واحد کنترل (Control Unit) و Storage Unit / Register (واحد حافظه یا ذخیره سازی) است، دنبال نمودیم و سپس در مورد این که سرعت کلاک CPU چیست؟ صحبت نمودیم و انواع CPU ها را معرفی نمودیم. در جلسه ی آینده تاریخچه ای از پیشرفت cpu ها تا به امروز را خواهیم داشت. با آموزش اصول کامپیوتر از وب سایت آموزشی پی وی لرن همراه باشید.