پردازنده یا CPU چیست و چه کاری انجام می دهد

اگر شما در دنیای رایانه و الکترونیک هر روز در حال جستجو هستید حتما نام CPU بارها به گوشتان خورده است .

CPU در اصل یک واحد اساسی برای هر دستگاهی است که شما در اختیار دارید.

CPU یا واحد پردازش مرکزی ،وظیفه پردازش و اجرای دستورالعمل ها را بر عهده دارد. در ادامه با ما همراه باشید تا بدانید که چگونه CPU ها با سایر قسمتهای دستگاههای شما ارتباط برقرار می کنند و چه چیزی آنها را در روند محاسبات یکپارچه می کند.

کار CPU چیست؟

CPU دستورات و اطلاعات ورودی توسط کاربر را از لوازم جانبی همانند صفحه کلید، ماوس، چاپگر و برنامه های کامپیوتری دریافت می‌کند آنچه را که طبق ورودی نیاز به انجام آن است به زبان کامپیوتر برای لوازم مربوطه می‌فرستد به طور نمونه وقتی متنی تایپ می‌شود، CPU هر حرف را ازRAM  حافظه خواندنی دریافت می‌کند و پس از پردازش دستور نمایش را به صفحه نمایشگر می‌فرستد همین حروف در هنگام ذخیره دستوری از برنامه کامپیوتری به CPU فرستاده می‌شود و پس از پردازش در CPU دستور ذخیره سازی به هارد یا حافظه های جانبی داده می‌شود.

چه چیزی CPU را به مهمترین بخش یک دستگاه تبدیل می کند؟

CPU جزء مهمترین چیزهایی است که یک دستگاه محاسبات را تعریف می کند ، به طور کلی می توان گفت که مانند مغز انسان کار می کند که به صورت یک تراشه داخل سوکت نگه دارنده واقع در صفحه اصلی مدار (مادربرد یا مادربرد) در داخل دستگاه قرار دارد. این بخش کاملاً از قسمت حافظه جدا است ، جایی که به طور موقت اطلاعات را ذخیره می کند. همچنین از کارت گرافیک یا تراشه گرافیکی جدا شده است ، که کلیه گرافیک های ویدیویی و سه بعدی نمایش داده شده روی صفحه شما را نشان می دهد.

CPU ها از میلیاردها ترانزیستور میکروسکوپی تشکیل شده اند که بر روی یک تراشه رایانه ساخته می شوند. ترانزیستورها به آن اجازه می دهند محاسبات مورد نیاز خود را برای اجرای برنامه هایی که در حافظه سیستم شما ذخیره شده اند ، انجام دهند.

یکی از کارهایی که به پیشرفته تر شدن این قطعه کمک کرده است ، ساختن هر چه کوچکتر ترانزیستورها است که این کار باعث بهبود سرعت پردازنده در طی چند دهه شده است.

در حال حاضر دو شرکت تولید کننده میکرو پردازنده CPU  در جهان مطرح است: Intel و AMD  که مدل‌های مختلف خود را  با سرعت و کیفیت‌های مختلف تولید و به بازار عرضه می‌کنند. به طور مثال شرکت Intel  برای کامپیوترهای اداری و خانگی میکروپردازنده های مدل Celeron, Pentium  و Core را معرفی و تولید کرد و در مقابل شرکت AMD از مدل‌های Sempron, Athlon  و Phenom برای کامپیوترهای اداری و خانگی پرده برداری کرد. برای دیگر سیستم های کامپیوتری نیز چنین رقابتی بین این دو شرکت وجود دارد. میکرو پردازنده ها علاوه بر برند شرکت سازنده در تعداد هسته، سرعت پردازش، تکنولوژی ساخت و حتی تعداد خار در سوکت (محل نصب CPU در برد اصلی) نیز با یکدیگر متفاوتند.

CPU در واقع چه کاری انجام می دهد؟

یک CPU دستورالعمل های یک یا چند برنامه را می گیرد و محاسبه ای را انجام می دهد. این فرایند به سه مرحله اصلی تقسیم می شود:

 واکشی ، رمزگشایی و اجرای آن.

یک CPU دستورالعمل را از RAM دریافت می کند ، آنچه را که دستورالعمل است رمزگشایی می کند و سپس دستورالعمل را با استفاده از قسمت های مربوط به CPU اجرا می کند.

از آنجایی که همه چیز سیستم محاسباتی رایانه ای به صورت عدد است CPU این وظیفه را برعهده میگیرد. بنابراین تمام محاسباتی که برای راه اندازی یک ویندوز ، یا تماشای یک فیلم یا پخش یک موزیک انجام می شود توسط CPU انجام میشود

در سیستم های مدرن و امروزی ، CPU همه کارها را انجام نمی دهد ، اما هنوز در تمام حرکات و اتفاقات داخل سیستم نقش دارد. مثلا برای نشان دادن افکت انفجار باید به کارت گرافیک دستور این کار را بدهد یا به هارد دیسک دستور می دهد که برای دسترسی سریعتر ، یک سند Office را به RAM سیستم منتقل کند

پردازنده چقدر مهم است؟

اگرچه CPU برای عملکرد کلی سیستم مانند گذشته اهمیتی ندارد ، اما هنوز هم نقش مهمی در اجرای دستورات یک دستگاه دارد. از آنجا که تنها وظیفه اجرای دستورات درون برنامه ها را دارد ، هرچه CPU شما سریعتر باشد ، بسیاری از برنامه ها سریعتر اجرا می شوند.

البته محققان معتقدند که ، یک پردازنده سریع ،همه چیز نیست. یک پردازنده مهم نیست که چقدر قدرتمند باشد ، چون به تنهایی نمی تواند آخرین بازی های سه بعدی را ارائه دهد ، یا به تنهایی  نمی تواند اطلاعات را ذخیره کند. این جایی است که سایر مؤلفه ها ، مانند کارت های گرافیکی و حافظه ، دست به کار می شوند.

تاریخچه  CPU

اگرچه تاریخ اولین دستگاهی که تحت عنوان پردازشگر داده مورد استفاده قرار گرفت به سال 1945 برمی‌گردد ولی به طور ملموس شرکت Intel  اولین قطعه الکترونیکی پردازشگر خود را با نام 4004 در اوایل دهه 1970 عرضه کرد. این قطعه به لحاظ فیزیک متفاوت از قطعه های کوچک مربعی شکل امروزی هستند ولی مورد استفاده در داخل کامپیوترها بودند. پس از دو سال این شرکت میکرو پردازشگر 8080 و پس از بهبود کارکرد این مدل در سال 1974 در سال 1976 قطعه میکرو پردازنده خود موسوم به 8086 را روانه بازار دیجیتال کرد.

با گذر زمان بر سرعت و توانایی پردازشگرهای کامپیوتری افزوده شده است که در دهه اخیر نیز این پیشرفت شیب تندتری به خود گرفته است. به طور مثال اولین پردازشگر Intel  یا 4004 دارای 2300 ترانزیستور و شاخص سرعت 60 کیلو هرتز (60kHz) بود که می‌تواند 60000 فرمان را در یک ثانیه پردازش کند ولی پردازشگر Intel Pentium که از سال 1993 تا به امروز نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد در اوایل توانایی پردازش 188میلیون فرمان را در یک ثانیه داشت و از 3300000 ترانزیستور نیز استفاده می‌کرد. ساختار نانو در این قطعات این اجازه را می‌داد که اندازه آن‌ها نسبت به موارد قدیمی کوچکتر باشد.