افزایش سرعت با CPU - آکا

 
پردازنده یا واحد پردازنده مرکزی (CPU) اصلی ترین بخش کامپیوتر است. اولین ریزپردازنده در سال 1971 با نام Intel 4004 به بازار عرضه شد. این ریزپردازنده تنها قادر به انجام عملیات جمع و تفریق 4 بیتی بود.

پردازنده مانند قلب رایانه است و از طریق کابلهای موجود با واحدهای دیگر مرتبط می شوند. اولین نوع ریزپردازنده که بر روی کامپیوتر خانگی نصب شد 8080 بود. پردازنده ها هر روزه جدیدتر می شوند اما باید به این نکته نیز دقت داشت که با سریعتر شدن آن ها گران تر هم می شوند.

افزایش سرعت با cpu - آکا

CPU مخفف Central Processing Unit به معنای واحد پردازش مرکزی می‌باشد و به اختصار به آن پردازنده اصلی و یا پردازنده هم می‌گویند. کارآیی رایانه ها بوسیله پردازنده آن مشخص می شود. به این معنی که پردازنده تنها کیفیت را نشان می دهد نه کارآیی کل رایانه.

مهمترین تولید کنندگان CPU عبارتند از AMD و Intel. AMD پردازنده های خود را به گونه ای ساخته است که اجرای عملیات در 9 مرحله انجام می شود در حالی که Intel فقط 6 عمل را می تواند انجام دهد.

پردازنده ها بر روی مادربرد قرار می گیرند به همین علت می بایست هماهنگی بین این دو برقرار باشد چرا که در صورتی عدم وجود این هماهنگی سرعت رایانه شما به صورت چشمگیری پایین می آید.

از جمله وظایف پردازنده ها می توان به موارد زیر شاره کرد:

*دریافت داده ها از دستگاه های ورودی

*انجام عملیات و محاسبات و کنترل و نظارت بر آن ها

*ارسال نتایج عملیات با دستگاه های خروجی

CPU نیز مانند تمامی ابزارهای دیگر برای خود مراحل کاری خاصی را دنبال می کند تا بتواند کار خود را به درستی انجام دهد.

*زمانی که شما بر روی یک برنامه کلیک می کنید و می خواهید آن را اجرا کنید، CPU اقدام به کار می کند و برنامه مورد نظر را از هارد و در بعضی مواقع از RAM فراخوانی شده و به CPU فرستاده می شود. هر برنامه هنگام اجرا میلیونها دستور برای CPU حاضر می کند که هر یک در آدرسی ذخیره شده‌اند CPU واحدی به نام program counter یا شمارنده‌ برنامه دارد که وضعیت پردازنده را در اجرای دستورات نرم‌افزار پیگیری می کند.

اما باید به این نکته توجه داشت که با ارتقاء CPU نمی توان به تنهایی سرعت و کارآیی رایانه رو افزایش داد و برای بالا بردن سرعت رایانه در حد ماکزیمم خود باید مواردی مانند سرعت فراخوانی اطلاعات و یا سرعت رسیدن به اطلاعات از هارد و RAM و ... را نیز زیاد کرد

* وقتی که CPU اطلاعات را دریافت می کند، شروع به انجام کار می کند. در CPU قسمتی به نام کامپایلر وجود دارد چرا که برنامه ها علاوه بر این که به زبان های مختلف نوشته شده اند می بایست قبل از اجرا شدن رمزگشایی شوند این کار به کمک کامپایلر انجام می‌گیرد و در نهایت کار، کدهایی به زبان اسمبلی ظاهر می شود. به عبارتی کد اسمبلی زبان ماشین است و پردازنده می تواند آن را بفهمد. سپس یک اسمبل ‌کننده وارد عمل می شود و زبان اسمبلی را به کدهای باینری تبدیل می کند چرا که پردازنده قادر به استفاده از کدهای باینری است.

*پردازنده با توجه به اینکه چه دستوری دریافت کرده است یا محاسبات ریاضی را با استفاده از واحد محاسبه و منطق خود (ALU) انجام می دهد یا این که داده را از مکانی به مکان دیگر در حافظه منتقل می کند و در نهایت این که با توجه به تصمیماتی که خود پردازنده گرفته است به آدرس های مختلف مراجعه می کند. زمانی که کار پردازنده تمام می شود می بایست یک خروجی را که مورد نظر است را انتخاب کند به عنوان مثال اگر خروجی نمایش یک عدد باشد خروجی مرتبط با آن را انتخاب می کند.

افزایش سرعت با cpu - آکا

اما باید به این نکته توجه داشت که با ارتقاء CPU نمی توان به تنهایی سرعت و کارآیی رایانه رو افزایش داد و برای بالا بردن سرعت رایانه در حد ماکزیمم خود باید مواردی مانند سرعت فراخوانی اطلاعات و یا سرعت رسیدن به اطلاعات از هارد و RAM و ... را نیز زیاد کرد.

برخی از عوامل تاثیرگذار وجود دارد که می توانند بر کارایی CPU  و افزایش آن تاثیر بگذارند.

* زمانی که CPU کاری انجام داده و آن را پردازش می کند نیاز به یک زمان مشخص دارد و یا این که زمانی طول می کشد تا کار مورد نظر را انجام دهد این زمان را در اصطلاح سرعت ساعت CPU یا سرعت کلاک می نامند. این سرعت معمولا به صورت مگاهرز یا گیگاهرتز بیان می شود. منظور از مگاهرتز و گیگاهرتز به ترتیب بدین معناست که CPU می تواند 1 میلیون دستور را در ثانیه پردازش کند و گیگاهرتز یعنی CPU می تواند 1میلیارد دستور را در یک ثانیه پردازش کند. البته امروزه همهCPU ها براساس گیگاهرتز پردازش انجام می دهند.

*در قسمت بالا به این نکته اشاره داشتیم که برای بالا بردن سرعت رایانه و اجرای کارها باید سرعت رسیدن به اطلاعات را نیز افزایش داد. این کار با یک مشکل مواجه است و آن فاصله زیاد سرعت عملکرد CPU نسبت به سرعت RAM  است به همین علت CPU مدت زمان زیادی را باید منتظر بماند تا اطلاعات از RAM به قسمت پردازش برود. برای کاهش این مدت انتظار و افزایش سرعت سیستم، حافظه ای به نام حافظه کش را درCPU تعبیه کرده اند. وظیفه حافظه کش ذخیره آخرین دستورات و فرمانهای کاربر در خودش است و از آنجایی که سرعت کش برابر با سرعت CPU است، اطلاعات سریعا به CPU می رسد و نیازی به فراخوانی دوباره اطلاعات از RAM نیست.  به همین علت با افزایش حافظه کش اطلاعات آماده بیشتری در کش قرار می گیرد و CPU می تواند سریعا به اطلاعات مورد نظر خودش دسترسی داشته باشد.

افزایش سرعت با cpu - آکا

*اگر اطلاعات توسط CPU سریع تر پردازش شود موجب می شود تا چندین کار به صورت موازی و هم زمان انجام شود. به همین خاطر شرکت های سازنده ی CPU چند هسته را با هم در یک CPU قرار داده اند که می تواند باعث افزایش سرعت شود.

منابع:

sisoftware

Computational Efficiency for CPU" by David Kanter"

Sandy Bridge vs. Intel and AMD CPUs

tebyan.net

گردآوری کامپیوتر و ترفند آکا

اخبار اکاایران