سی پی یو چیست (cpu)
خانه / اخبار و خواندنی ها / سی پی یو چیست
دعوت به همکاری
cpu چیست

سی پی یو چیست

هرچیزی که لازم است تا در مورد سی پی یو ها بدانید

اگر بخواهیم در مورد سی پی یو بگوییم تمام ویژیگی های آن را میتوانیم در این جمله مختصر کنیم”مغز کامپیوتر!”. مغز یک انسان را در نظر بگیرید، مغز ما به کمک حواس 5گانه ما وضعیت های مختلف ما را به ما اعلان میکنید و ما به کمک مغز خود در موقعیت های مختلف تصمیم میگیریم که چه کاری انجام دهیم و دوباره مغز ما به اجزای بدن دستور انجام فعالیت خاصی را میدهد و دوباره مغز ما و دوباره مغز ما و همینطور مغز ما !!! سی پی یو هم دقیقا همینطور است. از لحظه ی پاور شدن کامپیوتر تا اخرین لحظه ی خاموش کردن ان سی پی یو در حال پردازش اطلاعات است حتی زمانی که شما کاری به کار کامپیوتر نداشته باشید! زمانی که اهنگی را اجرا میکنید اطلاعات مربوطه توسط سی پی و پردازش میشود. زمانی که برنامه ای جدید بر روی سیستم خود نصب میکنید….زمانی که فایلی را کپی میکنید و یا هر عمل کوچک یا بزرگی که توسط کامپیوتر انجام دهید.

cpu چیست؟

CPU مخفف کلمات Central Processing Unit به معنای “واحد پردازش مرکزی” میباشد . سی پی یو تنها محدود به سی پی یو های کامپیوتر ها نمیشود بلکه هر نوع ریز پردازنده ای در هر دستگاه الکترونیکی به عنوان واحد پردازشگر مرکزی وظایف خود را انجام دهد حکم مغز دستگاه مربوطه و در نوع خود میتواند یک نوع سی پی یو باشد.

 

نمونه ی سی پی یو های amd و intel
نمونه ی سی پی یو های amd و intel

معمولا سی پی یو ها را با نام های متفاوتی میشناسند از جمله نام های دیگر cpu عبارت است از :

  • Computer Processor (پردازنده کامپیوتر)
  • Central Processor (پردازنده مرکزی)
  • Brain of Computer (مغز کامپیوتر)
  • Processor (پردازنده)
  • Micro Processor (ریز پردازنده)

نکته: در اینجا فقط بحث در مورد cpu های کامپیوتر های خانگی میباشد.

هر سیستم اطلاعاتی برای پردازش دستورات (عملکردهای منطقی، ریاضی و …)  نیاز به یک پردازنده (Processor) دارد. این وظیفه در کامپیوترها بر عهده CPU است.

CPU تقریبا تمامی دستورات داده شده بوسیله نرم‌افزارها و سخت‌افزارها را با استفاده از عملکردهای منطقی، محاسبات ریاضی و مقایسات پردازش می‌کند.

 CPU با استفاده از یک واحد ALU که مخفف Arithmetic & Logic Unit و به معنای “واحد محاسبه و منطق” است، تمامی دستورات ورودی را محاسبه، مقایسه یا بر طبق عملکردهای منطقی تصمیم گیری کرده و سپس در صورت نیاز، خروجی را تحویل می‌دهد. این فرایند بر روی ثبات‌های پردازنده به عنوان میزکار سی پی یو انجام می‌شود. منظور از عملکردهای ریاضی، همان چند عمل ساده مثل ضرب، تقسیم، جمع و تفریق است.

برای درک بهتر عملکرد CPU ، می‌توانید مغز انسان را به یاد آورید. ممکن است انسان بتواند بدون برخی از اعضای دیگر (در کامپیوتر مانند حافظه‌های جانبی و…)، به حیات خود ادامه دهد اما بدون مغز، امکان زندگی صفر است. در واقع شما نمی‌توانید هیچ تصمیمی بگیرید، اطلاعات را پردازش کنید، تصاویر را درک کنید، به سایر اعضا دستور بدهید و … . مغز یک پردازنده قوی همانند CPU است.

 شرکت های سازنده سی پی یو

در حال حاظر دو شرکت برگ در حال تولید سی پی یو های پی سی هستند:

intel

AMD

در شکل زیر میتوانید سی پی یو های این دو شرکت را ملاحضه نمایید.

نمونه ی سی پی یو های amd و intel
نمونه ی سی پی یو های amd و intel

 همانطور که در شکل بالا نیز ملاحضه کردید سی پی یو های این دو شرکت با یکدیگر متفاوت است.  سی پی یو های این دو شرکت از نظر معماری ساخت کاملا با یکدیگر متفاوت هستند . یعنی وقتی که شما از یک سی پی یو کمپانی amd استفاده میکنید، باید مادربرد متناسب برای آن انتخاب کنید. همانطور که ملاحضه کردید سوکت های amd و intel با یکدیگر متفاوت است و نمیتوان انها را بجای یکدیگر استفاده کرد . این به این معنیست که مادربردی که از سی پی یو amd پشتیبانی میکند دیگر قادر نخواهد بود سی پی یو intel را پشتیبانی کند.

محلی که سی پی یو بر روی مادربرد قرار میگیر به اسلت زیف (zif slot) معروف است. اسلت های زیف مادربرد هایی که از سی پی یو های amd پشتیبانی میکنند با مادربرد هایی که از سی پی یو های شرکت intel پشتیبانی میکنند با یکدیگر متفاوت است. در شکل زیر میتوانید تفاوت های انها را ملاحضه کنید

سوکت های سی پی یو مادربرد
سوکت های سی پی یو مادربرد

در صورتیکه اطلاعات بیشتری در مورد مادربرد نیازمندید به اینجا مراجعه فرمایید

حال بیاید کمی در مورد ویژگی های سی پی یو و اجزای انها و اینکه چه چیزی قدرت سی پی یو ما را تعیین میکنند بحث کنیم

در اینجا قصد داریم تعداد سه مورد از ویژگی های مهم سی پی یو ها که در سرعت پردازش اطلاعات بسیار تاثیرگذار هستند برسی کنیم

فرکانس کاری پردازنده(clock speed):

یکی از مهمترین عوامل در انتخاب و خرید یک پردازنده سرعت کلاک (Clock Speed) آن است که برای همه هسته‌های آن معمولاً عددی ثابت است. سرعت پردازنده نشانگر تعداد عملی است که یک هسته می‌تواند در هر ثانیه انجام دهد و واحد آن هرتز (Hertz) است که معمولاً به صورت مگاهرتز (MHz – میلیون هرتز) یا گیگاهرتز (GHz – میلیارد هرتز) بیان می‌شود.

برای مثال پردازنده‌ای که سرعت آن ۲.۵ گیگاهرتز است، می‌تواند در هر ثانیه ۲ میلیارد و نیم (۲۸۰۰۰۰۰۰۰۰) دستور را پردازش کند. درصورتی که پردازنده دارای هسته‌های بیشتر باشد، هر هسته می‌تواند بصورت مجزا ۲۸۰۰۰۰۰۰۰۰ دستور را پردازش کند. البته منظور دستورات ساده یک سیکلی هستند (مثلاً در طراحی RISC تقریباً همه دستورات یک سیکلی هستند) که در یک چرخه (Cycle) اجرا می‌شوند.

حافظه نهان یا کش(cash):

مورد دیگری که معمولاً از سرعت نیز بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد، حافظه نهان (Cache) پردازنده است. حافظه نهان می‌تواند دارای چند لایه باشد که با حرف L نشان داده می‌شود. معمولاً پردازنده‌ها تا ۳ لایه حافظه نهان دارند که لایه اول (L1) نسبت به دوم (L2) و دوم نیز نسبت به سوم (L3) دارای سرعت بیشتر و حافظه کمتری است. حافظه نهان معمولاً تا چند ده مگابایت می‌تواند فضا برای ذخیره کردن داشته باشد که هرچه این فضا بیشتر باشد، قیمت پردازنده نیز بالاتر خواهد رفت.

حافظه کش وظیفه حفظ داده را دارد و به دلیل اینکه سرعت آن بسیار بیشتر از حافظه اصلی (RAM) است، بنابراین تاخیر در اجرای دستورات را بسیار می‌کاهد. پردازنده برای بدست آوردن داده، ابتدا حافظه نهان خود را چک می‌کند و در صورتی که در آن حافظه، داده مورد نظر وجود نداشته باشد به سراخ حافظه اصلی می‌رود. به این صورت حافظه نهان بر روی سرعت پردازنده تاثیر زیادی دارد.

برای مثال پردازنده اینتل i7-2600 دارای دو ست ۴ * ۳۲ کیلوبایت برای حافظه نهان لایه اول (L1) که یکی وظیفه حفظ داده و دیگری وظیفه حفظ دستورات را دارد. این پردازنده دارای ۴ * ۲۵۶ کیلوبایت حافظه لایه دوم (L2) بوده و ۸ مگابایت حافظه لایه سوم (L3) دارد.در ادامه در مورد کش بیشتر صحبت میکنیم.

هسته‌های پردازشی(cores):

هسته‌های پردازنده، درواقع پردازنده‌های مستقلی هستند که هر یک به صورت جداگانه دستورات را پردازش می‌کند. امروزه پردازنده‌ها معمولاً دارای بیش از یک هسته هستند که به کاربران این امکان را فراهم می‌کنند که مجموعه دستورات یا برنامه‌های خود را با استفاده از پردازش موازی (Parallel Computing) سریع تر از قبل اجرا کنند. البته داشتن هسته‌های بیشتر به معنای افزایش کارایی کلی پردازنده نیست. چون بسیاری از برنامه‌ها هنوز از پردازش موازی استفاده نمی‌کنند. یعنی عملاً سایر هسته‌ها کار به مراتب کمتری نسبت به یک هسته انجام می‌دهند.

البته با تکنولوژی‌هایی مثل هایپرتریدینگ (Hyper Threading) یک هسته، خود به جندین ریسمان یا به زبان ساده، هسته مجازی تقسیم می‌شود. برای مثال پردازنده‌های i5 دو هسته‌ای اینتل، با استفاده از این تکنولوژی به چهار ریسمان یا هسته مجازی تقسیم می‌شوند.

CPU چگونه کار می‌کند؟

در پروسه پردازش دستورات در CPU چهار مرحله اصلی وجود دارد:

۱- فراخوانی ۲- رمزگشایی ۳- پردازش و اجرا  ۴- بازنویسی

این چهار مرحله اصلی به ترتیب اجرا شده و تا پایان پروسه اجرا میشود تا دستور پایان یابد.

 فراخوانی

در مرحله اول، پردازنده دستوری که باید پردازش کند را از طرف حافظه مربوط به یک برنامه (از طریق RAM یا به صورت مستقیم) دریافت می‌کند. این برنامه ممکن است در حداقل شرایط یک دستور و در حداکثر شرایط بینهایت دستور را برای پردازش به CPU ارسال کند. به همین دلیل هر یک از این دستورها باید در محل‌های جداگانه آدرس دهی شوند. اما مشکل اینجاست که واحد پردازشی CPU نمی‌داند کدام دستورات را در کدام یک از آدرس ها باید به ترتیب اجرا کند. برای حل این مشکل یک واحد دیگر به نام PC که مخفف عبارت Program Counter به معنای “شمارنده برنامه” است، وجود دارد. این واحد مسئول حفظ ترتیب و وضعیت دستوراتی است که به پردازنده ارسال می‌شوند. به طور ساده، واحد پردازشی CPU هر یک از آدرس‌هایی که برای پردازش نیاز دارد را از طریق این واحد شمارنده بدست می‌آورد.

رمزگشایی

پس از دریافت دستورات، CPU باید بتواند این دستور را درک کند. واحد پردازنده CPU دستورات را در حالت کدهایی OP ( به معنای کدهای پردازشی یا Operation Codes) می‌تواند پردازش کند. کدهای پردازشی زبان قابل درک ماشین و سخت افزارها هستند.

نوشتن برنامه‌ها به زبان باینری بسیار سخت است به همین خاطر زبان‌های برنامه نویسی سطح بالایی وجود دارد که نوشتن برنامه را آسان‌تر می‌کند. زبان‌های برنامه نویسی مختلفی وجود دارد که سازندگان برنامه‌ها می‌توانند از آن‌ها استفاده کنند. به همین دلیل واحدی به نام Assembler (تبدیل کننده به اسمبلی) وجود دارد که ابتدا دستورات را به زبان سطح پایین اسمبلی (Assembly) تبدیل کرده سپس واحد دیگری این دستورات اسمبلی را به کدهای OP تبدیل می‌کند. حال این دستورات که به صورت کدهای OP در آمده اند، آماده پردازش در واحد پردازنده CPU هستند.

پردازش و اجرا

مرحله سوم و البته مهمترین مرحله، پردازش و اجرا است. در این مرحله واحد پردازنده CPU یک دستور باینری را از یک آدرس مخصوص در دست دارد. این واحد تمامی دستورات را به کمک واحد ALU (مخفف Arithmetic & Logic Unit و به معنای “واحد محاسبه و منطق”)، پردازش می‌کند.

ممکن است درحین پردازش، نیاز به یک دستور دیگر باشد که در این صورت Program counter دستور مورد نیاز را در اختیار واحد پردازنده CPU قرار می‌دهد یا ممکن است واحد پردازش، دستورات را برای زمان دیگری در ثبات‌های (Registers) داخلی خود ذخیره کند.

 بازنویسی

معمولا هر دستور یک مقدار خروجی دارد که در این مرحله این مقدار خروجی در حافظه جانبی کامپیوتر (مانند هارد دیسک‌ها، دیسک‌های حالت جامد و…) ذخیره یا به سایر قطعات ارسال می‌شود. برای نمونه فرض کنید که یک دستور برای نشان دادن یک عبارت به CPU برای پردازش ارسال می‌شود. CPU پس از پردازش این دستور، همان عبارت را به عنوان خروجی بازمی‌گرداند یا به فرض، یک عمل ریاضی به عنوان مثال ۲ ضرب در ۲ به  CPU برای پردازش ارسال می‌شود. حال CPU پس از پردازش عدد ۴ را به عنوان خروجی برمی‌گرداند.

در اغلب موارد، CPU این مقدار خروجی را که از مرحله اجرا و پردازش بدست آورده است را در ثبات‌های خود ذخیره می‌کند.  با این کار، CPU می‌تواند از این خروجی‌ها به سرعت در دستورات دیگر استفاده کند. فرض کنید یک عملیات مقایسه به CPU برای پردازش ارسال می‌شود. در این گونه موارد، CPU از مقادیر خروجی قبلی که در ثبات‌های خود ذخیره کرده استفاده می‌کند تا نتیجه مقایسه را در یکی از ثبات‌های دیگر خود، یا به عنوان خروجی باز گرداند.

در این چهار مرحله اصلی، پردازنده فقط یک دستور که از Program Counter ارسال شده را پردازش می‌کند. پس از اتمام این چهار مرحله، درصورتی که دستور دیگری در صف پردازش وجود داشته باشد، توسط PC به سی پی یو داده می‌شود و مراحل از اول شروع می‌شوند تا زمانی که تمامی دستورات پردازش شوند.

هسته یعنی چه؟

شاید چند سال قبل, برای شرکت های بزرگی مثل اینتل و یا AMD برای اینکه رضایت مشتریان رو جلب کنند در صدد این بودن که پردازنده های جدید با سرعت بالاتر رو روانه بازار کنند اما به دلیل اینکه نمیشه سرعت کلاک پالس یک پردازنده را بیشتر کرد پس به همین دلیل این شرکت ها تکنولوژی جدید چند هسته ای رو رونمایی کردند.در کل لازمه که بگم ما دو نوع هسته داریم:

هسته فیزیکی یا همان واقعی

هسته مجازی یا Threading.

شما فرض کنید که یک CPU دو هسته ای دارای ۲٫۴GHz گیگاهرتز سرعت میباشد خوب این یعنی اینکه ۲ عدد سی پی یو با سرعت مجزای ۲٫۴ گیگاهرتزی، یعنی هر کدام از این هسته ها(سی پی یو ها) دارای ۲٫۴ گیگاهرتز سرعت هستند, در یک بسته درحال پردازش اطلاعات هستند و دقت کنید که این دو هسته ربطی به یکدیگر ندارند و هرکدام وظایف خود را به طور جداگانه انجام میدهند

هسته مجازی یا Thread چیست؟

خوب حالا که فهمیدیم هسته واقعی یا فیزیکی چیست باید ببینیم که مجازی چیست و چه کار میکند؟شاید بعضی از شماها با برنامه CPU-Z کار کرده باشین.در قسمت سربرگ CPU این برنامه که بروید در انتهای صفحه دو کادر وجود دارد که یکی از انها نوشته Cores و دیگری نوشته Threads .که Cores  همان هسته های واقعی هستن و قسمت Threads هم همان هسته های مجازی هستند. به شکل زیر دقت کنید:

cores-threads
cores-threads

 

خوب حالا گذشته از این برنامه به طور خلاصه میگم که هسته های واقعی تقسیم میشن به هسته های مجازی که به این عمل Hyper Threading میگن. که در ادامه این را توضیح میدهم.

یک پردازنده یک هسته ای رو در نظر بگیرید که وظیفه ی پردازش اطلاعات بسیار زیادی بر دوش او هست ! خب کار خیلی برایش سخت میشود.اما حالا فرض کنین در کنار این دو هسته یک هسته دیگر هم بیاد خوب یقینا کار اسانتر و باز با قرار گرفتن دو هسته و همینطور بیشتر کارها اسانتر میشود ولی ایا میدونین چرا؟

در CPU هر هسته همزمان فقط میتونه یک کار رو انجام بده یعنی یک هسته نمیتونه همزمان هم برنامه فتوشاپ رو پردازش کنه و هم برنامه گوگل کروم و …پس باید مثلا اول فتوشاپ رو باز کنه بعد بره سراغ کروم و موزیک پلیر و …پس در نتیجه کار برای یک هسته خیلی سخت میشه ولی حالا فرض کنید که یک هسته دیگر هم به کمکش بیاد و باز هم دو هسته دیگر …که در نتیجه حالا با چهار هسته همزمان میتونین رو چهار تا دستوری که شما دادین مثل همین فتوشاپ و کروم و ….کار کرد; پس خیلی سریع تر میشه.یعنی در کل کارها بین هسته ها تقسیم میشه و بازدهی و سرعت میره بالا.

هسته ی مجازی (threads) چیست

خوب حالا که خوب متوجه شدین باید بگم که این هسته های مجازی یا Thread چیست؟ همینطور که گفته شد هر هسته میتونه فقط یک دستور العمل را اجرا کنه و این یعنی اینکه مثلا برنامه دوممان مثل موزیک پلیر باید منتظر اجرای دستور عمل مثلا فتوشاپمان باشد و این یعنی کاهش سرعت یعنی اگه ما ۴ هسته داشته باشیم در کل میتوانیم ۴ دستور یا همان برنامه را در عین واحد انجام دهیم.اما شرکت اینتل با تکنولوژی Hyper threading توانست که کاری کند که این هسته های واقعی به هسته های مجازی تقسیم شوند.یعنی اگه ما یک CPU چهار هسته ای واقعی داشته باشیم این چهار هسته هر کدام به دو هسته دیگر تیدیل میشوند.یعنی ما ۴ هسته واقعی و چهار هسته مجازی داریم که در کل میشه ۸ هسته.یعنی با این کار سرعت PC یا لپ تاپمان بالا میرود و مثلا کامپیوتر ما همزمان میتواند ۸ برنامه رو انجام دهد حتی مثلا اگه یک برنامه هنگ کنه دیگه رو برنامه های دیگه تاثیر نداره و برنامه های دیگه کارشون رو انجام میدهند.البته این تکنولوژی Hyper threading برای یک مدتی کنسل شد اما دوباره در پردازنده های Core i7 سر و کلش پیدا شد.

نسل های جدید اینتل دارای Core هستند مثل Core 2 duo , Core 2 Quad.و همچنین نسل های جدیدتر Core i3, Core i5, Core i7 را هم شنیده اید.البته قبل از این پردازنده ها مدل های Celeron و Pentium بودن.که حالا با وجود پردازنده های Core دیگه اینا قدیمی شده اند.طبق خوانده های من اولین پردازنده دو هسته ای را شرکت IBM ساخت که البته طبق گفته های شرکت AMD او میگوید که اولین دو هسته ای را او ساخته.که در کل این پردازنده دو هسته ای دارای سرعت کلاک ۱٫۱GHz تا ۱٫۹GHz بود.

تکنولوژی توربو بوست Turbo Boost در Core i7 چیست؟

خیلی از شما با کامپیوتر خود ماشین بازی کرده اید. زمانی را به یاد بیاورید که میتوانید برای چند لحظه از turbo استفاده کنید. وقتی که از توربو استفاده میکنید برای مدتی سرعت ماشین از مقدار معمول که در حال حرکت هستید بیشتر میشود. تکنولوژی turbo boost در سی پی یو هم کاری مشابه به مثالی که زدیم انجام میدهد.

فرض کنید شما یک سی پی یو خریده اید و سرعت فرکتنس آن 2.4ghz است. حال این سی پی یو میتواند تا 2.9ghz توربو داشته باشد. یعنی در زمانی سی پی یو احساس میکند به فرکانس بیشتری برای پردازش اطلاعات نیاز دارد به صورت اتوماتیک سرعت فرکانس را بالا میبرد. بالا رفتن سرعت فرکانس با بیشتر شدن سرعت پردازش رابطه مستقیم دارد و هرچه فرانس بیشتر شود، سرعت کامپیوتر ما نیز بیشتر خواهد بود

در کل ما دو نوع اورکلاک داریم:

اورکلاک دستی

اورکلاک اتوماتیک

وقتی که شما بتوانید با استفاده یکسری نرم افزار های خاص و …. سرعت پردازنده خود را به صورت دستی افزایش دهید در واقع اورکلاک دستی انجام داده اید که این کار نیاز به اطلاعات کافی در این زمینه و دقت بسیار زیادی لازم است که اگر معیار های اورکلاکینگ در نظر گرفته نشود ممکن است اسیب های جدی به پردازنده شما وارد شود و حتی ممکن است باعث سوختن آن گردد.

وقتی که سرعت فرکانس پردازنده ما به صورت اتوماتیک تغییر کند در این صورت اورکلاک اتوماتیک انجم میشود. وقتی که پردازنده ای قابلیت تغییر فرکانس را داشته باشد به آن قابلیت Turbo boost میگویند. برای مثال شما یک فیلم HD  را اجرا میکنید و سی پی یو شما میبیند که با فرکانس معمول نمیتواند از پس پردازش اطلاعات فیلم بر اید. در نتیجه تصمیم به افزایش فرکانس میگیرد.

این تکنولوژی هم از نظر مصرف انرژی و هم از نظر اتلاف توان بسیار به صرفه خواهد بود و بیشتر در سی پی یو های لپ تاپ که محدودیت توان وجود دارد استفاده میشود

حافظه کش چیست؟

در مورد کش توضیحاتی را در بالا دادیم ولی اگر متوجه نشده اید اینجا کاملتر توضیح خواهم داد.

در ابتدا باید بگویم که کار رم در کامپیوتر چیست؟ برای دسترسی سریع تر پردازنده به اطلاعاتی که زیاد استفاده میشوند رم مورد استفاده قرار میگیرد. شما فرض کنید از یکسری از اطلاعات و برنامه ها زیاد استفاده میکنید . این اطلاعات به صورت خودکار در رم قرار میگیرد تا پردازنده برای دفعات بعد مجبور نباشد که به هارد دیسک برود چون با این کار سرعت پردازنده کم میشه که با وجود رم به سرعت افزوده میشه پس هر چه مقدار حافظه Ram کامپیوتر رومیزی یا همون لپ تاپ تان بیشتر شود به همان میزان هم به مقدار اطلاعاتی که میتوانند در آن ذخیره شود بیشتر میشود که این خود باعث میشود تا سی پی یو کمتر به هارد مراجعه کرده و موجب افزایش چشمگیر سرعت خواهد شد.

حالا میرسیم سراغ حافظه کش Cash.. کش ها هم مثل رم ها کار میکنند.پردازنده ها دارای ۳ سطح  از حافظه کش هستند :سطح ۱ و سطح ۲ و سطح ۳ که به انها L1 Cashe , L2 Cashe, , L3 Cash که L همان سطح میباشد. پردازنده ابتدا اطلاعات تکراری رو در L1 یعنی سطح ۱ بعد که پر شد در L2 یا همون سطح ۲ و در اخر اگر نیاز به حافظه ی بیشتری بود در L3 یا همون سطح ۳ اطلاعات رو دخیره میکنه.ولی در حالت کلی پردازنده برای دسترسی و پردازش به اطلاعات یا مثلا همون برنامه ها ابتدا سراغ کش ۱ بعد کش ۲ بعد کش ۳ بعد سراغ رم و در اخر سراغ هارد دسک میرود پس هر چه حافظه کش بیشتر باشد پس مقدار بیشتری برنامه رو میتونه ذخیره کنه تا سی پی یو بهش دسترسی پیدا کنه.حافظه کش هوشمند یا همون اشتراکی در پردازنده های دو یا چند هسته ای استفاده میشه به این صورت که یک حافظه کش با مقداری مشخص در نظر میگیرن که برای هر دو هسته هست . یعنی برای یک هسته یک کش و برای دیگری یک کش مجزا نمی سازند . این حافظه کش هوشمند به صورت اتوماتیک و بسته به نیاز هر هسته ، بین هسته ها تقسیم میشه . یعنی شاید در آن واحد یک هسته احتیاج به کش بیشتری داشته باشه پس سهم بیشتری رو از آن خودش می کنه .فرض کنید مثلا برای پردازنده های core i7 مقدار کش اشتراکی سطح ۳ مقداری بین ۴ تا ۱۵ مگا بایته . حالا ما در نظر میگیریم ۶ مگ کش . در اینجا اون هسته ای که یک برنامه ای که قوی تر است رو اجرا میکنه که احتیاج به ۵ مگ کش داره که اون رو در نظر میگیره و اون یک مگ کش دیگه هم میمونه برای هسته دیگر.امیدوارم که کاملا متوجه شده باشین.

معماری CPU ها چیست؟

نسل اول سی پی یو های Core I

کمپانی اینتل برای پردازنده های نسل جدیدش اسم یا کد Nahelem را برگزید.این معماری در نوامبر ۲۰۰۸ به همراه ۳ پردازنده جدید با نام های Core i3 , Core i5 و Core i7 معرفی شد. در واقع نسل اول این پردازنده ها با این معماری شکل گرفت . i3 پردازنده ای کم توان و عملکرد پایین ، core i5 پردازنده ای با قدرت و عملکرد متوسط و core i7 پردازنده ای با قدرت و عملکرد فوق العاده . معماری Nehalem برای پردازنده core i7 دارای ۵ اسم یا کد هست : کدهای Gulftown ، Bloomfield و Lynnfield برای کامپیوتر های رومیزی و کدهای Clarksfield و Arrandale برای لپ تاپ .من در زیر یک جدول به شما نشان خواهم داد که خیلی خوب متوجه بشین که کدوم نسل Core i7 ها از همه بهتره .

nehalem-core-i7-CPUs
nehalem-core-i7-CPUs

نسل دوم Sandy Bridge چیست؟

معماری سندی بریج هم مثل معماری سندی بریج, یک اسم و یک کد میباشد.اما حالا میرسیم به اینکه تفاوت این نسل با نسل یا معماری قبل یعنی همون نهالم در چیست؟؟؟؟ در اصل تفاوت در این است که در معماری Sandy Bridge یک چیپ گرافیکی روی همون تراشه ای که CPU جاساز شده قرار گرفته است.همچنین تکنولوژی ساخت ۴۵ نانومتر هم به ۳۲ نانومتر تغییر کرده است.البته این را خدمت شما عرض کنم که من در پست های دیگه حتما یه مطلبی در مورد این نامنومترها مینویسم. در این معماری نسبت به معماری قبلی که نهالم بود به دلیل اینکه پردازنده گرافیکی و کنترل کننده حافظه روی یک قالب هست ، سرعت دسترسی به اطلاعات بیشتر و تاخیر در حافظه RAM کمتر شده . در حالیکه در معماری نهالم ، چیپ گرافیک روی یه قالب جدا بود ضمن اینکه مسلما وقتی یک پردازنده به طور جداگونه پردازنده گرافیکی یا GPU داشته باشه در پردازش فرامین گرافیکی و ۳ بعدی بسیار قوی تر و سریعتر از دیگر پردازنده ها عمل می کنه البته در معماری سندی بریج ، گرافیک خیلی بالایی رو شماهده نمی کنیم . Intel HD 2000 و Intel HD 3000 . به غیر از پردازنده های core i3 که توربو بوست ندارند در پردازنده های core i5 و core i7 از تکنولوژی توربو بوست استفاده شده که بالا تر توضیح دادم . تکنولوژی توربو بوست در معماری نهالم هم هست اما نسخه اول آن . در سندی بریج توربو بوست نسخه ۲ رونمایی شد که تا ۲۰ درصد قدرت پردازنده رو افزایش میده . در کل بین سندی بریج و نهالم اولویت رو به سندی بریج بدید حالا چه تو لپ تاپ چه تو پی سی .

نسل سوم Avy Bridge چیست؟

باز هم میگم که ای وی بریج یک اسم یا همون کده.در این پردازنده همچنین چیپ گرافیکی از Intel HD 2000 و Intel HD 3000 به چیپ گرافیکی Intel HD 4000 تغییر پیدا کرده و همچنین این نسل از Direct X 11.0 ساپورت میکنه.PCI Express 3.0 رو ساپورت میکنه.یکی دیگه از این بهبودها این است که ۲۰ درصد انرژی کمتری مصرف میکند اما این رو هم در نظر داشته باشید که ۲۰ درصد هم عملکرد بهتری نسبت به نسل قبل یعنی سندی بریج دارد.و در اخر اینکه تکنولوژی ساخت این نسل از ۳۲ به ۲۲ نانومتر تغییر کرده.در کل بین آی وی و سندی بریج اولویت رو به آی وی بدید حالا چه تو لپ تاپ چه تو پی سی .

تفاوت پردازنده های لپ تاپ با کامپیوتر

۱. توان مصرفی پردازنده های لپ تاپ یا نوت بوک کمتره و به فن ضعیف تری نیاز داره . چون در لپ تاپ محدودیت توان داریم ( باتری ) اما در PC اینطور نیست و با برق شهر بدون محدودیت مدارات به صورت پیوسته در حال کارن .
۲. فرکانس کاری پردازنده های لپ تاپ کمتر از پردازنده های کامپیوتر رومیزیه . هر چی فرکانس بالاتر باشه یعنی سرعت قطع و وصل ترانزیستور های داخل پردازنده بیشتر میشه و این یعنی استهلاک و در نتیجه گرما و از اونجا که نمیشه در لپ تاپ فن بزرگ جاساز کرد میان فرکانس کاری رو کم در نظر میگیرن که به اینجور مشکلات نخورن .
۳٫ دارای سوکت های مختلف ( بعضا مشابه ) و پایه های مشابه اما با کاربردی متفاوت هستند . مثلا شاید پایه ۴ پردازنده لپ تاپ پایه منبع تغذیه باشه اما همون پایه در پردازنده PC شاید ورودی رم باشه .
۴. در بعضی از پردازنده های لپ تاپ به دلیل اینکه جا برای چیپ های دیگه نیست ، چیپ های گرافیکی ، کنترل کننده حافظه ، انکدر و دیکدر های صوتی و تصویری روی همون قالب پردازنده باشن .
در کل پردازنده های لپ تاپ به نسبت ضعیف تر طراحی می شن .

intel-sandy-bridge-processor
intel-sandy-bridge-processor
معماری داخلی یک نمونه sandy bridge
معماری داخلی یک نمونه sandy bridge

نحوه شناسایی انواع پردازنده core i7

هر محصولی که میاد بیرون حالا چه پردازنده چه ۱ یخچال یا تلفون هوشمند یک سری کد و رقم و از این جور چیز ها بهش وصله که خیلی از مردم فکر میکنند این اعداد و ارقام بی خود هستند و فقط متخصصین می دونن چیه اما من در این پست نکاتی رو میگم که به سادگی شما رو قادر به تشخیص هر گونه پردازنده core i7 می کنه . خیلی سادس باید کمی دقت کنید و البته حس تحقیق هم داشته باشید . همونطور که می دونید پردازنده core i7 هم برای لپ تاپ و هم برای کامپیوتر رومیزی طراحی و ساخته شده که هر کدومشون مشخصه هایی برای خودشون دارن که در ادامه میگم .

پردازنده core i7 برای کامپیوتر رومیزی یا PC

پردازنده های core i7 برای دسک تاپ شامل معماری های نهالم ، سندی بریج و آی وی بریج هست که معماری نهالم دارای ۳ زیر خانواده یعنی Bloomfield تکنولوژی ۴۵ نانومتری ، Lynnfield تکنولوژی ۴۵ نانومتری و Gulftown تکنولوژی ۳۲ نانومتری است . هر ۳ خانواده دارای ۳ حرف مشخصه برای پردازنده های core i7 دارن . مثلا core i7 970 از خانواده Gulftown یا پردازنده core i7 860 از خانواده Lynnfield . حافظه کش این ۳ خانواده بین ۸ مگ تا ۱۲ مگا بایته . فرکانس کاری این ۳ خانواده بین ۲٫۵۳ تا ۳٫۴۷ گیگا هرتزه . تعداد هسته این ۳ خانواده ۴ و ۶ است . این ۳ خانواده چیپ گرافیکی روی خودشون ندارن .
خانواده سندی بریج نسل دوم پردازنده های core i7 هستند . سندی بریج دارای دو زیر خانواده می باشد . یکی خود سندی بریج یکی سندی بریج مدل ای ( Sandy Bridge E ) . خانواده سندی بریج دارای ۴ رقم مشخصه برای core i7 هستند مثل Core i7 3930k . فرکانس کاری این دو خانواده بین ۲٫۸ تا ۳٫۶ گیگا هرتزه
تفاوت سندی بریج معمولی با مدل E اینه که مدل معمولی چیپ گرافیکی داخلش داره اما مدل E نداره . معمولی همگی ۴ هسته ای هستن اما مدل E غیر از Core i7 3820 همگی ۶ هسته ای هستند .مدل معمولی همگی ۸ مگ کش هستن اما مدل E از ۱۰ مگ تا ۱۵ مگ کش هستند . گرمای تولیدی مدل معمولی کمتره . . چیپ گرافیکی سندی بریج معمولی بین intel HD 2000 تا intel HD 3000 است .
خانواده آی وی بریج ivy bridge هم دارای ۴ مشخصه برای core i7 است . تکنولوژی ساخت پردازنده های core i7 در این خانواده به ۲۲ نانومتر رسیده یعنی توان کمتری تلف می کنن و راندمان بالاتری نسبت به سندی بریج دارند .همه پردازنده های core i7 این خانواده دارای چیپ گرافیکی intel HD 4000 هستند . کش همشون ۸ مگا بایته . فرکانس کاریشون از ۲٫۵ گبگا هرتز تا ۳٫۵ گیگاهرتزه .

پردازنده core i7 برای لپ تاپ

پردازنده های core i7 برای لپ تاپ در ۳ خانواده اصلی نهالم ، سندی بریج و آی وی بریج خلاصه میشن . معماری نهالم دارای دو زیر مجموعه Clarksfield تکنولوژی ساخت ۴۵ نانو متری و Arrandale با تکنولوژی ۳۲ نانومتری . Arrandale دارای چیپ گرافیکیه اما Clarksfield چیپ گرافیکی نداره . متوسط سرعت کلاک پردازنده های خانواده Arrandale از خانواده Clarksfield بیشتره . این دو خانواده دارای ۳ رقم مشخصه برای پردازنده های core i7 هستند مثل core i7 720QM .

خانواده سندی بریج برای لپ تاپ

دارای ۲ مدل سندی بریج ۲ هسته ای و سندی بریج ۴ هسته ای است . ۴ رقم مشخصه مثل Core i7 2630QM . هر دو مدل دارای پردازنده گرافیکی هستند ، چیپ گرافیکی intel HD 3000 . مقدار کش سندی بریج ۲ هسته ای ۴ مگا بایته اما سندی بریج ۴ هسته ای برخی ۶ و برخی ۸ مگا بایتن .

خانواده آی وی بریج برای لپ تاپ

دارای ۲ مدل آی وی بریج ۲ هسته ای و آی وی بریج ۴ هسته ای است . ۴ رقم مشخصه مثل core i7 3520M . هر دو مدل دارای چیپ گرافیکی intel HD 4000 هستند . آی وی ۲ هسته ای ۴ مگا بایت کش دارن اما آی وی ۴ هسته ای ۶ تا ۸ مگ کش دارن .
نکات ریز اما مهمی که باید برای شناسایی انواع core i7 بدانید .

همه داستان رو گفتم تا به این جا برسیم . اصلا اصل قضیه اینجاست که چجوری بفهمیم این اعداد و ارقام و حروفی که بعد از ارقام مشخصه میان نشون دهنده چی هستن . پس همراه من باشید .
۱. پردازنده های core i7 برای کامپیوتر های رومیزی به هیچ وجه دو هسته ای نداره . همگی ۴ هسته ای به بالا .
۲. خانواده نهالم از سندی بریج ضعیف تر و سندی بریج از آی وی بریج ضعیف تر .
۳. نهالم ۴۵ نانومتری ، سندی بریج ۳۲ نانومتری و آی وی ۲۲ نانومتری است .
۴. پردازنده های نهالم ( نسل اول پردازنده های core i7 ) چه برای لپ تاپ چه برای PC با ۳ رقم مشخص می شن و این وجه تمایز اونا با نسل دو و سه یعنی سندی بریج و آی وی بریجه .
۵. سندی بریج و آی وی بریج چه برای لپ تاپ چه برای PC با ۴ رقم مشخص میشن .
۶. پردازنده های core i7 که با اعداد ۶۰۰ ، ۷۰۰ ، ۸۰۰ و ۹۰۰ شروع میشن ( مثل core i7 960 ) همگی جزء معماری نهالم یا نسل اول هستن . هم در لپ تاپ و هم در PC .
۷. پردازنده های Core i7 چه در لپ تاپ و چه در PC اگه با رقم ۲ شروع بشه قطعا از خانواده سندی بریج هست . مثل Core i7 2620M .
۸. در کامپیوتر رومیزی پردازنده core i7 که با عدد ۳۸ و ۳۹ شروع بشه قطعا از خانواده سندی بریج مدل E است . در غیر این صورت اگه با رقم ۳ شروع شه از خانواده آی وی بریجه .
9. در لپ تاپ ( تاکید می کنم در لپ تاپ ) هر پردازنده Core i7 که با رقم ۳ شروع بشه قطعا از خانواده آی وی بریج هست . مثل core i7 3520M .
۱۰. در پردازنده های کامپیوتر رومیزی حرف k نشان دهنده اینه که CPU به اصطلاح Unlocked است یعنی قفل نشده و کاربر میتونه عمل اورکلاک رو انجام بده . ولی در پردازنده هایی که حرف K ندارند این امکان وجود نداره .
۱۱. حرف S در پردازنده های PC به معنی پردازنده کم مصرف است .
۱۲. حرف T در پردازنده های PC به معنی پردازنده خیلی کم مصرف است .
حرف X نشان دهنده نسخه Extreme است که در یک خانواده از پردازنده ها ، پردازنده ای که با پسوند x مشخص شده دارای سرعت کلاک بیشتری است . ضمن اینکه این پردازنده ها قابلیت اورکلاک رو هم مثل پردازنده های با پسوند k دارن . پردازنده های core i7 که پسوند X دارند قطعا ۴ هسته ای به بالا هستند .
۱۴. حرف M در پردازنده های لپ تاپ استفاده میشه و ابتدای کلمه Mobile به معنی سیار یا همراه است .
۱۵. حرف Q که در پردازنده های لپ تاپ استفاده میشه ابتدای کلمه Quad به معنی ۴ هسته ای است .
۱۶. حرف L در پردازنده های لپ تاپ ابتدای کلمه Low Power به معنی کم مصرف است .
۱۷. حرف E در پردازنده های لپ تاپ ابتدای کلمه Embedded به معنی جاساز شده است . در واقع این پردازنده ها در سیستم های Embedded قرار میگیرن . سیستم های Embedded به سیستم هایی گفته میشه که همه چیز آن از قبل باهم تنظیم شده و برای تعویض قطعه ای از روی بورد باید لحیم قطعه را جدا کنید . پردازنده های Embedded معمولا کم مصرف تر از دیگر پردازنده ها هستند ، حجم کمتری دارند و روی بورد لحیم میشن ( SMD ) . از سیستم های embedded میشه به مودم هایی که همین الان باهاش به اینترنت وصل شدین اشاره کرد .
۱۸. حرف U در پردازنده های لپ تاپ ابتدای کلمه Ultra Low Power به معنی خیلی خیلی کم مصرف است . این پردازنده ها در یک خانواده جزء پردازنده هایی با کمترین سرعت کلاک پالس هستند .
۱۹. پردازنده های ۳ رقمی core i7 به غیر از سری که با رقم ۶ شروع میشه مثل core i7 620M ، بقیه همه ۴ هسته ای هستند .
20. پردازنده هایی که دارای دو حرف مشخصه هستند نیز مثل حروفی که در بالا گفتم تعریف میشن مثلا پردازنده core i7 620UE یعنی پردازنده خیلی خیلی کم مصرف ( Ultra Low Power ) و به صورت Embedded .
21. در یک خانواده مثل bloomfield ، پردازنده ها با رقم ۹ شروع میشن مثل core i7 920 . در این خانواده هر چی عدد بعد از رقم ۹ بیشتر باشه ، سرعت پردازنده یا ویژگی های اون پردازنده بهتره . مثال می زنم که جا بیفته . سرعت کلاک core i7 920 حدود ۲٫۶۷ گیگا هرتزه ، کلاک core i7 930 حدود ۲٫۸ گیگه و کلاک core i7 940 حدود ۲٫۹۳ گیگه . حالا این مسئله برای تمام خانواده ها مثل سندی بریج و آی وی بریج صدق میکنه . البته همیشه اینطور نیست اما ۹۸ درصد مواقع درسته .
به عنوان حرف آخر موقع خرید لپ تاپ تا به اسم core i5 یا core i7 می خورید هول نشید چون طبق حرفایی که زدم انواع و اقسام core i7 وجود داره . یه بررسی انجام بدید تا بهترین خرید لپ تاپ یا PC رو داشته باشید .
لازم به ذکره که قیمت پردازنده های core i7 از ۹۰۰ هزار تومان تا ۴ ، ۵ میلیون تومان هستش .

امیدوارم مفید بوده باشه.سوالی بود در خدمتم.

 

یک سری هم به اینجا بزنید !

نقد و بررسی

User Rating: 4.74 ( 4 votes)

توضیحات سبحان واحد

هرچیزی که مربوط به الکترونیک باشه! دوستان جهت سفارش و مشاوره پروژه های الکترونیکی در هرسطحی تماس بگیرید: 09369654740

مطالب جالب

بررسی مختصر از مادربرد ASUS B150 PRO GAMING/AURA:

این مادربرد میان رده 450 هزار تومانی که در حال حاضر یک از گران قیمت‌ترین …

با ابر مادربرد X99-E 10G WS ایسوس، سیستم رویاهایتان را بسازید!

ایسوس اخیراً از یک مادربرد مخصوص workstation (ایستگاه کاری) جدید به نام X99-E 10G WS …

مک؛ باگ پسورد!!!

نمی گوییم در ویندوز و مک، عبور از پسوردی که کاربر برای کامپیوتر شخصی اش …

شرکت G.SKILL از کیت های حافظه DDR4 خود پرده برداشت

شرکت تایوانی G.SKILL از سال ۲۰۰۳ به شکل حرفه ای وارد حوزه تولید قطعات کامپیوتری از …

ساده ترین روش برای تمیز کردن فضای بین دکمه های کیبورد!

همواره تمیز کردن بعضی لوازم بسیار دشوار است و معمولا از خیر آن ها می …

دیکشنری برق؛ فرهنگ لغات اختصاصی دانشجویان مهندسی برق

وقتی برای تحقیق و ارائه های دانشجویی به مقالات خارجی مراجعه می کنیم، همیشه هستند …

8 دیدگاه ها

  1. سلام
    اوورکلاک عالی بود
    لطفا به سایت ما هم سر بزنید
    http://vibershetab.ir/
    http://vibershetab.com/
    ممنون

  2. ممنون از سایتتون واقعا عالی بود

  3. با تشکر از مطلب مفصل و خوبتون
    بسیار عالی
    موفق باشید

  4. سلام. وقت بخیر. یه سوال ذهن منو مشغول کرده اگر جواب بدین ممنون می شوم. یک کیس رو با این مشخصات در نظر بگیرید:2x ( Intel Xeon 2630 v4 10/20 Cores/Threads 25MB Cache) Dual Processors
    این سیستم 10 هسته ای است و پردازنده اون زئون و مال شرکت اینتله، میخاستم بدونم معنی این Dual Processors بعد از پرانتز و 2x قبل از پرانتز چیه؟ دوم اینکه آیا می شود سیستمی دو یا چند cpu داشته باشد؟ اگر شدنی است آیا سیستم دارای یک cpu با 10 هسته جهت رندرینگ قوی تر است یا یک سیستم با دو cpu و 5 هسته پردازشی؟ (سایر موارد یکسان باشد). با تشکر.

  5. اقا لینک مطلبو من پیدا نکردم.میشه راهنماییم کنید؟

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *