پردازش مرکزی کامپیوتر چیست؟

1399-02-05/۰ دیدگاه /در مقالات بازاریابی عناصر چند رسانه ای /توسط دیجیتال مارکتینگ نوکارتو

( پردازش مرکزی کامپیوتر چیست؟ ) واحد پردازش مرکزی: مهم‌ترین عنصر هر کامپیوتر الکترونیکی، واحد پردازش مرکزی (CPU) آن است. یک CPU، یکپارچگی پیچیده‌ای از میلیون‌ها ترانزیستور است که به اجرای برنامه های کاربردی و تولید داده می‌پردازد. CPU، پنتیوم ۴ Intel دارای ۵۵ میلیون ترانزیستور در یک تراشه کوچک دو اینچی است. قابلیت ذخیره‌سازی یک CPU در یک تراشه سیلیکونی در عصر کامپیوتر های شخصی بی‌نظیر است.

واحد سیستم و جعبه

بسیاری به جعبه مستطیل شکل کامپیوتر واحد سیستم می‌گویند. در حقیقت، این “جعبه” می‌تواند دستگاه های جانبی متعددی از جمله هارد درایو، درایوهای نوری و حتی مانیتور را در بر داشته باشد. با کوچک شدن اندازه کامپیوتر ، تولیدکنندگان دستگاه های جانبی را با واحد سیستم در یک محفظه ترکیب کرده‌اند.
CPU دارای سه مجموعه ترانزیستوری مهم است که برای پردازش داده های دیجیتال با یک دیگر کار می‌کنند. این سه مجموعه عبارتند از: واحد کنترل، واحد حساب و منطق و رجیسترها. واحد کنترل جریان داده و برنامه های درون پردازنده و حافظه الکترونیکی را هدایت می‌کند. واحد حساب و منطق (ALU) شامل ترانزیستورهای برنامه نویسی شده است که به انجام محاسبات ریاضی و منطق روی داده ها می‌پردازد رجیسترها یا ثبات‌ها ترانزیستورهای ویژه‌ای هستند که داده ها و برنامه های تولید شده توسط واحد کنترل و ALU را ذخیره‌سازی می‌کنند. ریزپردازنده های جدید هم چنین دارای حافظه با سرعت بالا در تراشه خود هستند که به آن حافظه کش یا حافظه پنهان گفته می‌شود که به ذخیره‌سازی برنامه ها و داده هایی که به طور پیوسته مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌پردازد.
پردازش داده و دستورالعمل‌ها در سیکل ماشین مدیریت می‌شوند. سیکل ماشین دارای چهار مرحله است که یک پردازنده برای هر دستورالعمل انجام می‌دهد. این مراحل عبارتند از: واکشی کردن، رمز گشایی، اجرا و ذخیره‌سازی. واحد کنترل، داده ها و دستورالعمل‌ها را از بخشی از حافظه کامپیوتر به نام RAM حافظه با دستیابی تصادفی واکشی می‌کند. این واحد بیت ‌های دیجیتال را از طریق یک گذرگاه الکترونیکی انتقال داده، دستورالعمل‌ها را در رجیسترها ذخیره‌سازی کرده و به رمزگشایی دستورالعمل‌ها برای واحد حساب و منطق می‌پردازد. ALU دستورالعمل‌ها را اجرا کرده و نتیجه را به یک رجیستر آکومولاتور و رجیستر ذخیره‌سازی باز می‌گرداند. زمانی که دستورالعمل یک سطح ماشین تکمیل شد، دومین دستورالعمل وارد سیکل می‌شود. در پایان دستورالعملی وجود دارد که نتایج را ذخیره‌سازی می‌کند و واحد کنترل داده ها را از رجیستر حافظه موقت به آدرس‌های مشخص در RAM منتقل می‌سازد. ویژگی‌های متعدد عملکردی CPU کارآمدی سیکل ماشین اصلی را مشخص می‌کنند که عبارتند از: سرعت ساعت، اندازه کلمه، پهنای گذرگاه و تکنیک ‌هایی چون پردازش موازی، پردازش RISC، پردازش چندگانه و فناوری چند هسته ای.

در صورتی که به فکر راه‌اندازی کسب و کار جدید یا توسعه کسب و کار خود، افزایش فروش و مخاطب هستید، کلیک کنید و یا همین حالا با شماره‌ تلفن‌ ثابت 02191095052 و یاشماره همراه 09937948550 تماس حاصل فرمایید.

* سرعت ساعت

ساعت داخلی سیستم سیکل ماشین را همگام می‌کند. در هر تیک ساعت، CPU دستورالعملی دیگر را اجرا می‌کند. سرعت ساعت برخی است که در آن CPU دستورالعمل‌های اصلی را انجام می‌دهد. کامپیوترها دستورالعمل‌ها را خیلی سریع اجرا می‌کنند که سرعت آن با هرتز اندازه‌گیری می‌شود. یک هرتز معادل یک سیکل در ثانیه است. سرعت ساعت ریز کامپیوتر به وسیله مگاهرتز ((MHz، میلیون‌ها سیکل در ثانیه) یا گیگاهرتز (GHz، میلیاردها سیکل در ثانیه محاسبه می‌شود. پیشرفت‌های تکنولوژیکی به طور چشم‌گیری بر سرعت این ساعت‌ها افزوده است. ریزپردازنده های گیگاهرتزی امروز خیلی سریع‌تر از تراشه چهار مگاهرتزی ۸۰۸۰ اینتل عمل می‌کنند افزایش سرعت ساعت درونی سیستم تنها یکی از روش‌های ارتقای عملکرد CPU است. سایر ویژگی‌های عملکردی نیز جهت بهره بردن بیشتر از قدرت پردازنده باید بهینه سازی شوند. در پکیج جامع دیجیتال مارکتینگ تخصصی نوکارتو می‌توانید پیرامون موضوع بازاریابی عناصر چند رسانه ای، اطلاعات جامعی را به‌دست بیاورید.

* اندازه کلمه

از عوامل مهمی که به قدرت CPU کمک می‌کند میزان داده یا دستورالعمل‌هایی است که از طریق یک پردازنده به یک سیکل ماشین انتقال می‌یابند. اندازه کلمه به گروه بیت ها اشاره دارد که یک پردازنده به عنوان یک واحد در یک سیکل ماشین قادر به تولید است. یک پردازنده ۶۴ بیتی قادر به تولید ۶۴ بیت (۸ بایت) داده در یک زمان است. از این رو نسبت به یک پردازنده ۳۲ بیتی (۴ بایتی) دارای برتری است.

* پهنای گذرگاه

پهنای گذرگاه از عوامل مهم دیگر پهنای گذرگاه سیستم است که در میان پردازنده و حافظه قرار دارد. گذرگاه یک مسیر الکترونیکی برای جریان داده است. گذرگاه سیستم یک گذرگاه الکترونیکی میان CPU حافظه و سایر اجزای سیستم است. پردازنده دارای دو ارتباط گذرگاهی با حافظه است: گذرگاه داده و گذرگاه آدرس گذرگاه داده مجموعه‌ای از گذرگاه‌هایی است که داده های واقعی را میان حافظه و CPU عبور می‌دهد. یک گذرگاه داده ۶۴ بیتی قادر به انتقال ۸ بایت داده به پردازنده در یک سیکل ماشین مشابه است. پهنای گذرگاه داده باید با اندازه کلمه CPU برای بیشترین عملکرد مطابقت داشته باشد. گذرگاه آدرس یک مسیر الکترونیکی است که اطلاعات در مورد موقعیت حافظه داده ها را انتقال می‌دهد. پهنای گذرگاه آدرس مقدار پتانسیل حافظه یک پردازنده را که قادر به شناسایی آن است، مشخص می‌سازد. گذرگاه‌های آدرس بزرگ بدین مفهوم هستند که پردازنده می‌تواند حافظه بیشتری را آدرس‌دهی کند. بسیاری از کامپیوتر های کوچک از گذرگاه آدرس ۳۲ بیتی استفاده می‌کنند. این امر به پردازنده امکان دستیابی به یک حافظه با پتانسیل ۴ گیگابایت را می‌دهد (۲^۳۲). قابلیت یک پردازنده به دستیابی به فضای بزرگ‌تر آدرس برای دستورالعمل‌های چند رسانه ای مهم است. صدا، تصاویر و ویدئوهای دیجیتال فایل های داده بزرگی ایجاد می‌کنند. گذرگاه‌های آدرس بزرگ‌تر قادر به پشتیبانی از پردازش سریع چند رسانه ای از طریق فراهم آوردن امکان انتقال این فایل ها از هارد درایوها، CD – ROM ها و سایر دستگاه های حافظه جانبی به حافظه الکترونیکی کامپیوتر هستند (جایی که می‌توان آن‌ها را با سرعتی بالاتر پردازش کرده و نمایش داد.

* پردازش موازی

تولید کنندگان ریزپردازنده ها از جمله Motorola Intel و IBM برای افزایش سرعت CPU از تکنیک هایی استفاده کرده‌اند. پردازش موازی کارآمدی CPU را از طریق خواندن یک دستورالعمل، آغاز پردازش و خواندن دستورالعملی دیگر پیش از اتمام دستورالعمل قبلی افزایش می‌دهد. با استفاده از تکنیک پردازش موازی می‌توان مراحل گوناگون سیکل ماشین را بر دستورالعمل‌های متعدد به طور همزمان اجرا کرد. این امر از زمان بیکاری CPU کاسته و بر سرعتی که با آن دستورالعمل‌ها را می‌توان اجرا کرد، می‌افزاید. تراشه‌های Pentium و PowerPC هر دو از این تکنیک بهره می‌جویند.

* پردازش RISC

تراشه‌های RISC نیز بر سرعت کلی CPU می‌افزاید. تراشه‌های RISC دستور‌العمل‌های میکرو کد تودرتوی پیچیده را با مجموعه‌ای ساده‌تر از دستورالعمل‌ها برای اجرای رایج‌ترین فرامینی که توسط پردازنده استفاده می‌شود، جایگزین می‌سازند. این فرامین مشترک با هم ترکیب شده‌اند تا وظایف پردازشی پیچیده‌تر و غیر متداول‌تری را انجام دهند. این امر موجب سرعت بخشیدن به پردازش کل عملیات تکراری می‌شود می‌توان فناوری RISC را در ریزپردازنده های زیادی مشاهده کرد و به سرعت به پردازنده های تلفن همراه بسط می‌یابند. خدمات تخصصی اینستاگرام اعتبار و تداوم کسب و کارتان را تضمین می‌کند.

* چند پردازشی

چند پردازشی نیز می‌تواند موجب ارتقای عملکرد سیستم شود. چند پردازشی ترکیبی از چند پردازنده روی برد سیستم است که به طور همزمان دستورالعمل‌ها را اجرا می‌کنند. رویکردهای متعددی در چند پردازشی وجود دارد. کامپیوترها ممکن است دارای یک CPU و کمک پردازنده ریاضی یا کمک پردازنده گرافیکی باشند که برای افزایش عملکرد کل یک سیستم با یکدیگر کار می‌کنند. کامپیوتر G5 شرکت Apple دارای پردازنده دوگانه است که با استفاده از تراشه‌های ۶۴ بیتی سرعت عملیات CPU را افزایش می‌دهد و به قدرت پردازش قابل مقایسه با یک ابر کامپیوتر دست می‌یابد. توسعه چند رسانه ای نیز ممکن است از پردازش موازی (تکنیکی از مرتبط ساختن صدها یا هزاران پردازنده برای عمل کردن همزمان روی یک وظیفه تنها) استفاده کند. غالبا از پردازش موازی در مرحله نهایی انیمیشن سه بعدی که به آن رندر کردن نیز گفته می‌شود، استفاده می‌کنند. شرکت Dreamworks از یک بستر رندرسازی با بیش از هزار سرور HP Pro Liant DL145 برای رندر کردن نسخه‌های روزانه فیلم‌های متحرک‌سازی شده خود (۲ Sherek و Madagascar) استفاده کرده است.

میکروکد

یک تکنیک برنامه نویسی برای اجرای مجموعه دستورالعمل‌های یک پردازنده است. یک مجموعه دستورالعمل مجموعه‌ای از دستورالعمل‌هایی است که پردازنده قادر به انجام آن‌ها است.

* فناوری چند هسته ای

پردازنده های چند هسته ای از محبوب‌ترین رویکردها در چند پردازشی کامپیوتر های شخصی هستند. هسته یک پردازنده موتور محاسباتی CPU است که اجزای آن به طور مستقیم به اجرای دستورالعمل‌ها می‌پردازند. پردازنده های قدیمی تک هسته ‌ای بوند CPU حول یک موتور محاسباتی ساخته شده است که قادر به واکشی و اجرای سریع فرامین به طور موازی است. مهندسین برای افزایش ظرفیت پردازش سرعت ساعت را بالا برده و ترانزیستورهای CPU را افزایش دادند. البته افزودن قطعات الکترونیکی بیشتر سبب افزایش دمای تراشه می‌شد و در نتیجه به عملکرد لازم جهت تأمین نیاز محاسباتی دست پیدا نمی‌کردند. از این رو، تولید کنندگان به دنبال استراتژیی متفاوت جهت افزایش سرعت پردازش بودند به گونه‌ای که همزمان بتوانند از گرما کاسته و بر کارآمدی انرژی بیفزایند. نتیجه این کار معماری چند هسته ای بود.
فناوری چند هسته ای دو یا چند هسته پردازنده و حافظه کش را در یک مدار مجتمع نزد هم قرار می‌دهد. یک پردازنده دو هسته ای دارای دو هسته اجرایی و در حافظه کش L2 است. این دو هسته برای انجام وظایف متعدد به طور همزمان با یکدیگر کار می‌کنند. جهت دست یافتن به پردازش حقیقی، سیستم عامل و دستورالعمل‌ها باید برای بهره بردن از یک هسته دوگانه، با استفاده از تکنیکی به نام چند رشته‌ای یا انتقال هم زمان وظایف به هسته های متفاوت جهت اجرا با هم مطابقت داشته باشند. با استفاده از خدمات دیجیتال مارکتینگ شرکت نوکارتو می‌توانید به کسب و کار خود رونق بخشید.
پردازنده های چند هسته ای می‌توانند عملکرد را در محیط‌های کار چند وظیفه‌ای به طور چشم‌گیری افزایش دهند که در آن هسته یک پردازنده قادر به آدرس‌دهی یک وظیفه است در حالی که وظیفه دوم به وسیله هسته دوم تکمیل می‌شود. به عنوان مثال، یک هسته ممکن است به نوشتن (write) یک DVD و دیگری به ویرایش تصاویر در Photoshop اختصاص داشته باشد. یک پردازنده دو هسته ای ، هر دو وظیفه را سریع‌تر اجرا می‌کند، زیرا هر هسته یک وظیفه مجزا را آدرس‌دهی می‌کند. این امر می‌تواند به پردازش توسعه چند رسانه ای سرعت ببخشد. این فناوری همچنین مزایایی برای نمایش چند رسانه ای ، بالاخص برای برنامه های با حجم گرافیکی بالا دارد. از پردازنده های چند هسته ای در بسیاری از کنسول‌های بازی‌های ویدیویی استفاده می‌شود که به رندر کردن بلادرنگ برنامه های نمایشی و گرافیکی پیچیده سرعت می‌بخشند.
سیکل واکشی اجرای CPU با تکنیک های متعددی برای افزایش سرعت و سروکار داشتن با انواع داده های پیچیده‌تر بهینه سازی شده است. با افزایش سرعت ساعت، اندازه کلمه و گذرگاه سیستم، واحد کنترل و ALL قادر به پردازش سریع‌تر داده ها هستند. پیشرفت‌های جدید در پردازش موازی، چند پردازشی و تراشه‌های چند هسته ای، پردازنده های سریع‌تری را تولید کرده که قادر به کنترل فرامین پیچیده‌تر برای تولید داده های چند رسانه ای هستند.
تحقیقات در زمینه افزایش سرعت و عملکرد CPU ادامه دارد. قانون Moore حاکی از آن است که تولید کنندگان هر ۱۸ ماه قادر به دو برابر کردن سرعت پردازنده هستند. در آینده ممکن است کامپیوتر ها از فناوری نانو برای دست یافتن به پردازنده های کوچک‌تر و سریع‌تر استفاده کنند. اتکای به الکترونیک ممکن است جای خود را به مدارهای نوری جهت افزایش سرعت پردازش معادل با “سرعت نور” بدهد. تکنیک استفاده شده هر چه که باشد، ما می‌توانیم به پیدایش پردازنده های کامپیوتر ای جدیدی امیدوار باشیم که ارتقای عملکرد را به همراه دارد. شما می‌توانید با استفاده از پکیج جامع بازاریابی و تبلیغات تخصصی اینستاگرام باعث پیشرفت کسب و کار خود شوید.