سی پی یو چیست؟ هر آنچه باید در مورد پردازنده بدانید

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 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:

1. 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.

2. 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.

3. اجرا (Execute): سیگنال‌های رمزگشایی‌ شده، برای اجرا به مقصد مربوطه در CPU ارسال می­‌گردند.

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.

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

1. 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.

2. 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.

3. 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.