پردازنده چیست؟ | بررسی نقش cpu در کامپیوتر به همراه ویدئو

هر سیستم کامپیوتری از قطعات و اجزای پرشمار گوناگونی تشکیل می‌شود. مادربرد، هارد دیسک، رم، کارت گرافیک و... عناوینی از این دست هستند که احتمالاً پیش از این هم در موردشان چیزهایی شنیده‌اید. برای کسانی که به تازگی وارد دنیای کامپیوتر شده باشند، کاوش در میان این قطعات ممکن است اضطراب‌آور باشد. چراکه به خاطر سپردن گوناگونی‌ها و ویژگیهای هر یک از این قطعات آسان نیست و مدام هم در حال به روزرسانی، افزایش و گسترش عملکرد هستند.

اگرچه هر یک از این اجزای کامپیوتر عملکرد منحصربه‌فرد و خارق‌العاده‌ای در سیستم دارد، اما در هر حال باید اعتراف کرد که هیچ کدام نمی‌توانند به اندازه‌ CPU یا پردازنده، در سیستم شما حیاتی و تاثیرگزار باشند. کار پردازنده تفسیر، پردازش و اجرای دستوراتی که اغلب از سمت بخش سخت افزار یا نرم افزار به آن داده می‌شود. بنابراین می‌توان گفت که هر عملیاتی از جنس تبدیل داده به اطلاعات خروجی مورد استفاده، از طریق پردازنده انجام می‌شود. با ما همراه باشید تا باز هم در این مقاله از بروزکالا بیشتر درباره‌ CPU بخوانیم.

پیشنهاد مطالعه: بررسی انواع پردازنده (cpu)

آنچه در این مقاله خواهید خواند:

پردازنده یا CPU چیست؟
پردازنده در یک کامپیوتر چه کارهایی را انجام می‌دهد؟
معیار سنجش عملکرد پردازنده چیست؟
تفاوت CPU و GPU چیست؟

پردازنده یا CPU چیست

پردازنده یا CPU چیست؟

پردازنده یکی از قطعات اساسی کامپیوتر است که به آن CPU هم می‌گویند. CPU مخفف Central Processing Unit به معنای واحد پردازند‌ه مرکزی است و از آن به عنوان مغز کامپیوتر هم یاد می‌شود؛ چراکه عملکرد آن در کامپیوتر بسیار شبیه عملکرد مغز در بدن انسان است. CPU در واقع یک ماشین الکترونیکی است که داده‌های کامپیوتری را پردازش می‌کند، محاسبات لازم را روی آن‌ها انجام می‌دهد و از این طریق دستورالعمل‌های برنامه‌های مختلف کامپیوتر را به اجرا درمی‌آورد. وقتی پای سیستم خود می‌نشینید و با دوستانتان تماس ویدئویی برقرار می‌کنید یا در مرورگر مطلبی را جستجو می‌نمایید، در حقیقت این CPU است که تمام دستوراتی را که به سیستم می‌دهید، برای شما انجام می‌دهد.

جالب است بدانید که تنها کامپیوترها نیستند که پردازنده دارند، بلکه انواع تبلت‌ها، گوشی‌های موبایل، دستگاه‌های پخش موسیقی یا حتی ماشین‌های لباسشویی پیشرفته امروزی و تمامی دستگاه‌های اینچنینی از یک پردازنده‌ مرکزی برخوردار هستند. هر یک از این پردازنده‌ها با استفاده از میلیاردها ترانزیستوری که درون آن‌ها جای داده شده است، محاسبات نرم ‌افزاری را انجام می‌دهند که باعث می‌شود دستگاه مورد نظر بتواند وظایف و عملکردهای خود را اجرا کند.

پیشنهاد مطالعه: ویژگی‌های سی پی یو (cpu) خوب چیست؟

نقش پردازنده در کامپیوتر چیست؟

برای روشن شدن این مطلب که نقش پردازنده در کامپیوتر چیست، باید اول ببینیم که به چه چیزی کامپیوتر گفته می‌شود. به طور کلی به هر ماشین قابل برنامه‌ ریزی که به شیوه خودکار عملیات منطقی و ریاضی را انجام می‌دهد، کامپیوتر گفته می‌شود. از این منظر لپتاپ‌ها، تبلت‌ها، گوشی‌های هوشمند و کنسول‌های بازی همگی به نوعی یک سیستم کامپیوتری محسوب می‌شوند.

نقشی که پردازنده‌ این سیستم‌های کامپیوتری ایفا می‌کند، این است که سیگنال‌های باینری را برای تکمیل اقدامات، محاسبات و اجرای برنامه‌ها تحت یک فرآیند سه مرحله‌ای تفسیر می‌نماید:

واکشی (Fetch): در فاز اول، پردازنده دستورات را از حافظه کامپیوتر که به طور موقت در آن ذخیره می‌شوند، دریافت کرده و در بخشی از واحد کنترل خود به نام Instruction Register (IR) ذخیره می‌نماید.
رمزگشایی (Decode): در فاز بعدی، دستورات ذخیره‌ شده در IR به مداری که کار رمزگشایی دستورات را انجام می‌دهد فرستاده می‌شوند و این مدار دستورات را به صورت سیگنال‌هایی درمی‌آورد که برای مدارهای کامپیوتری قابل فهم باشد.
اجرا (Execute): سیگنال‌های رمزگشایی‌ شده، برای اجرا به مقصد مربوطه در CPU ارسال می‌گردند.

نقش پردازنده در کامپیوتر

برای درک بهتر مراحل بالا خوب است بدانید که CPU کامپیوتر قطعه بسیار کوچکی است، اما عملکرد آن بسیار گسترده است. از آنجا که حجم اطلاعاتی که در کامپیوتر ذخیره و با آن کار می‌شود خیلی زیاد است، اگر هر بار لازم باشد که CPU اطلاعاتی را که به آن نیاز دارد از میان تمام این حجم وسیع داده‌ها بیابد، مجبور است زمان زیادی را به جستجوی داده‌ها اختصاص دهد؛ مثل وقتی که شما مجبور باشید یک پرونده‌ کوچک را از میان انبوهی از پرونده‌های چیده ‌شده در قفسه‌های یک بایگانی بزرگ پیدا کنید. این کار سرعت عملکرد پردازنده را بسیار پایین می‌آورد. در حالی که دانشمندان و شرکت‌های تولیدکننده پردازنده‌ها همواره تلاش می‌کنند تا سرعت پردازنده‌ها را افزایش دهند و این فاکتور در CPUها بسیار قابل توجه و حیاتی است.

به همین دلیل حافظه‌ کوچکی به نام Cache (کش) در داخل خود CPU تعبیه شده است که اطلاعاتی را که در هر بازه‌ زمانی بیشتر به آن احتیاج دارد، در آنجا ذخیره نماید. این کار مثل این است که شما دو یا سه پرونده‌ای را که بیشتر با آن‌ها سروکار دارید، از بایگانی خارج کنید و روی میز خود دم دستتان بگذارید تا برای مراجعات بعدی مجبور نباشید هر بار آن‌ها را از میان قفسه‌ها بیرون بکشید. سپس با توجه به اینکه اطلاعات در کامپیوتر در چند سطح ترجمه می‌شود، اجرای مرحله رمزگشایی ضرورت دارد.

بیشتر بخوانید: CPU Usage چیست؟

چرا داده‌های کامپیوتری در چند سطح ترجمه می‌شوند؟

برای اینکه من و شما -به عنوان کاربران انسانی- راحت‌تر بتوانیم با اطلاعات داخل کامپیوتر خود کار کنیم، کامپیوترها طوری طراحی شده‌اند که مثلاً ما بتوانیم به زبان فارسی یا انگلیسی دستورات را به سیستم بدهیم. این یک زبان انسانی است. اما آنچه که این دستورات را اجرا می‌کند، چیزی جز چند مدار و قطعات الکترونیکی نیست. بدیهی است که مدارهای کامپیوتر، برای مثال زبان فارسی را نمی‌فهمند. بنابراین این دستورات در چند مرحله ترجمه می‌شوند تا به صورتی دربیایند که برای قطعات قابل فهم باشد (در واقع به زبان‌های سطح پایین‌ترجمه می‌شوند).

در نهایت نیز دستورات توسط سیستم اجرا شده و نتیجه به کاربر نمایش داده می‌شود. گفتنی است پردازنده کامپیوتر طی این عملیات با سایر اجزای سیستم نیز کار می‌کند. به عنوان مثال ممکن است داده‌های ارسال ‌شده از یک بازی ویدئویی را به کارت گرافیک انتقال دهد. آنگاه کارت گرافیک، داده‌های مربوطه را پردازش می‌کند تا روی مانیتور به نمایش درآیند.

تصویر پردازنده کامپیوتر از نزدیک

معیار سنجش عملکرد پردازنده چیست؟

طبیعتا و مانند سایر قطعات الکترونیکی، پردازنده‌ها نیز در انواع مدل‌های گوناگون ساخته می‌شوند و تفاوت‌هایی دارند. این موضوع هنگام انتخاب و خرید بهترین نوع CPU اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. چند فاکتور اساسی وجود دارد که با بررسی آن‌ها می‌توان مشخص نمود که آیا یک CPU عملکرد خوبی دارد یا خیر. در اینجا به سه فاکتور اصلی به عنوان معیار سنجش عملکرد پردازنده اشاره می‌کنیم.

Clock Speed یا سرعت کلاک

سرعت کلاک یک CPU به شما می‌گوید که آن پردازنده می‌تواند چند دستور را در عرض یک ثانیه مدیریت و پردازش نماید. این فاکتور به طور کلی نشانگر سرعت پردازنده است. از دهه‌ ۱۹۹۰ میلادی تا اوایل دهه‌ ۲۰۰۰، هر نسل جدیدی از پردازنده‌ها که به تولید می‌رسید به طور قابل ملاحظه‌ای سرعت کلاک در آن افزایش پیدا می‌کرد.

اگرچه این ارتقاها سرعت کلی سیستم را افزایش می‌داد، اما از سویی موجب افزایش مصرف انرژی و داغ کردن CPU هم می‌شد. به همین دلیل در سال‌های اخیر تولیدکنندگان سعی می‌کنند به جای اینکه صرفاً سرعت کلاک پردازنده‌ها را بالا ببرند، آن‌ها را به گونه‌ای ارتقا دهند که از لحاظ مصرف انرژی و تولید گرما هم بهینه کار کنند. به همین جهت پردازنده‌هایی که امروزه تولید می‌شوند، شاید حتی سرعت کلاک پایین‌تری نسبت به برخی از CPUهای آن دوره داشته باشند، اما عملکرد کلی آن‌ها نسبت به محصولات آن دوره بسیار بهتر است.

Core یا هسته

تولید پردازند‌ه‌های دو هسته‌ای و چهار هسته‌ای انقلابی در عرصه تولید CPU و حتی حوزه‌ تکنولوژی به شمار می‌آید. در این راستا، تولیدکنندگان به جای تمرکز بر افزایش سرعت کلاک، چندین پردازنده را روی یک تراشه نصب کردند؛ تا جایی که امروزه پردازنده‌های بسیار پیشرفته‌ای با ۳۲ و حتی ۶۴ هسته نیز به تولید رسیده‌اند.

چنین پردازنده‌هایی عملکردی بسیار فراتر از آن دارند که برای استفاده‌های عمومی از کامپیوتر لازم است و برای کسانی که به صورت تخصصی ویرایش ویدئو یا بازی‌های کامپیوتری حرفه‌ای را انجام می‌دهند، کاملاً مناسب هستند.

Hyper-Threading یا چند ریسمانی

چند ریسمانی از نوآوری‌های شرکت معروف اینتل بود که در زمینه‌ تولید CPU فعالیت می‌کند. با پیاده‌سازی تکنولوژی چند ریسمانی در پردازنده‌ها، اتفاق جالبی رخ داده و شرایطی فراهم شده است که یک هسته‌ پردازنده بتواند با تقسیم بار کاری در آن واحد، مانند دو هسته عمل کند و دو فرآیند پردازشی را به طور موازی و هم‌زمان انجام دهد.

با گذشت مدتی از ارائه این تکنولوژی از سوی شرکت اینتل، شرکت AMD که رقیب اصلی Intel در تولید پردازنده‌ها محسوب می‌شود نیز نسخه خاص خود را از فناوری چند ریسمانی در پردازنده‌های تولیدی خود پیاده‌سازی نمود. البته قبلا در مقاله انواع سی پی یو AMD به بررسی کامل پردازنده‌های این برند پرداخته‌ایم.

پیشنهاد مطالعه: راهنمای خرید CPU کامپیوتر

سرعت کلاک تعیین‌کننده‌تر است یا تعداد هسته‌های بیشتر؟

برای درک بهتر می‌توان پردازنده‌ای را که سرعت کلاک بالاتری دارد، همچون یک خودروی سواری اسپرت و پردازنده‌ای را که تعداد هسته‌های بیشتری دارد، مانند یک کامیون در نظر گرفت. اگرچه یک خودروی سواری اسپرت می‌تواند شما را سریع‌تر به مقصد برساند، اما کامیون می‌تواند بار بیشتری را برایتان جابه‌جا کند.

وقتی برای خرید CPU یا کامپیوتر اقدام می‌کنید، اینکه بین پردازنده‌های موجود گزینه‌ای را انتخاب کنید که سرعت بالاتری دارد یا گزینه‌ای که تعداد هسته‌های بیشتری دارد، به حجم کاری و نوع فعالیت شما با کامپیوتر بستگی دارد.

به عنوان مثال برخی از برنامه‌های کامپیوتری یا کسانی که معمولاً چند کار را به طور همزمان با کامپیوتر انجام می‌دهند و چندین برنامه را در آن واحد اجرا می‌کنند، به پردازنده‌هایی با تعداد هسته‌ها و Threadهای زیاد نیاز خواهند داشت. در حالی که برخی برنامه‌های دیگر برای اجرا نیازمند پردازش با سرعت بیشتر هستند. بنابراین پیش از هر چیز باید ببینید که قرار است بیشتر با چه نوعی از برنامه‌های کامپیوتری کار کنید.

تفاوت CPU و GPU چیست؟

GPU مخفف Graphics Processing Unit و به معنای واحد پردازنده‌ گرافیکی است. GPU که در واقع خود قطعه‌ای دیگر از اجزای کامپیوتر است، معمولاً در قطعه‌ای به نام کارت گرافیک قرار دارد. در کامپیوترهایی که برای کارهای گرافیکی طراحی شده باشند، این قطعه به صورت مجزا تعبیه می‌شود، اما برخی کامپیوترها نیز کارت گرافیک مجزا ندارند و به جای آن از نوعی GPU که در خود CPU قرار دارد، استفاده می‌شود.
به عبارت بهتر، از آنجا که نتیجه تمام محاسبات و پردازش‌ها در کامپیوتر باید لحظه به لحظه به کاربر نمایش داده شود، از ابتدا بخش اعظمی از کارهای CPU به پردازش داده‌های تصویری و گرافیکی مربوط می‌شد. بنابراین یک واحد پردازنده مجزا که فقط به پردازش داده‌های تصویری و گرافیکی اختصاص دارد، برای کامپیوترها در نظر گرفته شد. این قطعه همان کارت گرافیک است که بخش اصلی آن GPU است. با این کار بخش مهمی از بار کاری CPU کاهش پیدا کرد تا بتواند سایر محاسبات را با سرعت بیشتری انجام دهد.

پیشنهاد مطالعه: کارت گرافیک چیست و چه کاربردی دارد؟

بنابراین برای مثال وقتی شما در حال انجام یک بازی کامپیوتری هستید، کارت گرافیک، داده‌های گرافیکی (شامل تصاویر بازی و انیمیشن‌ها) را برای شما به نمایش درمی‌آورد. این در حالی است که در همان زمان، CPU در حال انجام محاسبات مربوط به مکانیک درون بازی، هوش مصنوعی و پردازش دستورات ورودی از ماوس و کیبورد و... است. به همین جهت بازی‌هایی که در گذشته متداول بودند، نیازی به CPUهای چند هسته‌ای نداشتند؛ اما برای بازی‌های امروزی وجود هسته‌های بیشتر می‌تواند کاربردی باشد.

بنابراین اگر بپرسید که " بهترین CPU برای بازی‌ کدام است " خواهیم گفت یک پردازنده سریع چند ریسمانی که حداقل ۴ یا ۶ هسته داشته باشد، گزینه مناسبی است.

جمع بندی

وقتی پای تکنولوژی وسط باشد، اطلاعات ارزشمند بسیاری وجود دارد که می‌توان آن‌ها را به بحث گذاشت. در این مقاله تلاش کردیم تا حد امکان اطلاعات کاملی را درباره‌ اینکه CPU در کامپیوتر چیست و پردازنده چه نقشی در کامپیوتر دارد، در اختیار شما همراهان عزیز بروز کالا قرار دهیم. ضمن تشکر از همراهی شما، امیدواریم که توانسته باشیم به سوالات اصلی شما پاسخ گوییم. در صورت وجود هر نوع ابهام و نیاز به راهنمایی برای شناخت و انتخاب قطعات مختلف کامپیوتر از جمله CPU این امکان برای شما وجود دارد که با کارشناسان بروزکالا تماس بگیرید تا شما را راهنمایی کنند یا در قسمت نظرات پایین همین صفحه سوالات خود را مطرح کنید.

سوالات متداول

آیا می‌توان پردازنده‌ کامپیوتر را با یک پردازنده‌ جدیدتر عوض کرد؟

پردازنده‌ها هر روز در حال ارتقا هستند و CPUهای جدیدتر علاوه بر اینکه از نظر سرعت و عملکرد بهتر هستند، اندازه‌های کوچکتری هم دارند. بنابراین برای تعویض CPU باید دید که مادربورد کامپیوتر شما از پردازنده‌ جدید پشتیبانی می‌کند یا نه.

کدام مارک CPU از همه بهتر است؟

به طور کلی شرکت‌های Intel، AMD و Nvidia در کنار شرکت Apple (که پردازنده محصولات خود را تولید می‌کند)، اصلی‌ترین تولیدکنندگان پردازنده‌ها در جهان هستند. در این بین Intel و AMD رقابت نزدیکی با یکدیگر دارند و می‌توان محصولات هم‌رده‌ای را از میان تولیدات آن‌ها یافت.

اینکه می‌گویند یک پردازنده Core i3 یا Core i5 یا Core i7 است، یعنی چه؟

پردازنده‌های Core i یک سری از پردازنده‌های شرکت اینتل هستند که با عنوان سری آی شناخته می‌شوند. برخی به اشتباه تصور می‌کنند که مثلاً i3 یعنی پردازنده سه‌هسته‌ای یا i5 یعنی پنج‌هسته‌ای و یک پردازنده i5 لزوماً از i3 بهتر است. در حالی که این تنها سری پردازنده را نشان می‌دهد و برای نمونه، یک پردازنده‌ i5 نسل ۱۱ از یک پردازنده‌ i7 نسل ۱۰ به مراتب بهتر است، چون نسل پردازنده‌های اینتل عملکرد آن‌ها را بیشتر توصیف می‌کند.