پردازنده یا سی پی یو یا CPU مخفف Central Processing Unit به معنای لغوی واحد پردازش مرکزی یکی از کلیدی ترین قطعات کامپیوتر و دستگاه های محاسبه گر است که در این مقاله داتیس نتورک قصد داریم شما عزیزان را با مفهوم CPU آشنا کنیم، همراه ما باشید.
ساده ترین تعریف برای CPU : مغز کامپیوتر!
CPU قطعه‌ای کوچک با وظایف بزرگ
با وجود اینکه CPU تنها یکی از واحدهای پردازش را تشکیل میدهد، اما یکی از مهمترین اجزاء محسوب می‌شود.
CPU بخشی از رایانه است که محاسبات و اجرای برنامه‌ها را انجام میدهد.
واحد پردازش مرکزی یا به اختصار سی‌پی‌یو (CPU) غالباً به نام مغز رایانه نامیده می‌شود. با این که سی‌پی‌یو تنها یکی از انواع واحدهای مختلف پردازشی در رایانه است، اما در واقع مهمترین آنها شناخته می‌شود.
این واحد بخشی از رایانه است که برای اجرای محاسبات، اقدامات و اجرای برنامه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سی پی یو اطلاعات را از RAM کامپیوتر دریافت کرده، سپس، رمزگذاری و پردازش می‌کند. CPU در انواع دستگاه‌ها از قبیل رایانه و لپ تاپ، گوشی هوشمند، تبلت و تلویزیون هوشمند به کار می‌رود.
CPU به صورت یک تراشه کوچک و مربعی شکل روی مادربرد دستگاه قرار می‌گیرد و با سخت‌افزارهای دیگر کامپیوتر در تعامل است.
واحد پردازش مرکزی یا پردازنده مرکزی ، که با نام CPU شناخته می‌شود، یک مدار الکترونیکی در رایانه‌ها است که وظیفه اجرای مجموعه دستورالعمل‌های (Instructions Set) یک برنامه کامپیوتری را از طریق محاسبات پایه ای، منطق و عمل ورودی/خروجی بر عهده دارد.
یکی از اجزای اصلی CPU، واحد محاسبه و منطق (ALU) است که وظیفه اجرای اعمال محاسباتی و اعمال منطقی را بر عهده دارد.
واحد ALU همچنین شامل ثبّات‌ها (Registers) است که وظیفه تغذیه عملوندها به ALU و ذخیره نتایج عملکرد آن را بر عهده دارند.
واحد ALU همچنین شامل یک واحد کنترلی است که وظیفه تنظیم واکِشی (Fetching) و اجرای دستورالعمل‌ها (از داخل مموری) را از طریق هدایت هماهنگ به ALU، رجیسترها و سایر اجزا بر عهده دارد.
اکثر CPU های جدید ریزپردازنده ای هستند، که در آن CPU بر روی یک مدار مجتمع (IC) تنهای ساخته شده از نیمه رسانای-فلز-اکسید قرار داده می‌شود.
یک IC علاوه بر CPU ممکن است شامل حافظه، رابط‌های جانبی و دیگر اجزای رایانه باشد؛ این چنین تجهیزات مجتمعی را معمولاً میکروکنترلر یا SoC (سیستم روی یک تراشه) می‌خوانند.
در بعضی رایانه‌ها از پردازنده‌های چندهسته‌ای استفاده می‌شود. این پردازنده‌ها شامل یک مدارمجتمع هستند که شامل دو یا چند “هسته” یا “core” می‌باشند.
آرایه‌پردازها یا پردازنده‌های برداری دارای پردازنده‌های چندگانه هستند که به صورت موازی با هم کار می‌کنند، و در آن هیچ واحدی مرکزی در نظر گرفته نمی‌شود.
شکل ظاهری، طراحی و نحوه به‌کارگیری پردازنده‌ها در طول دوره تاریخ شکل‌گیری آنها تغییر کرده‌است ولی عملکرد پایه ای آنها بدون تغییر باقی مانده‌است.
مدت زمان انجام یک کار به‌وسیله رایانه، به عوامل متعددی بستگی دارد که مهمترین آنها، سرعت پردازنده است. سرعت پردازنده معمولاً بر حسب مگاهرتز یا گیگاهرتز سنجیده می‌شود.
هر چه مقدار این پارامتر بیشتر باشد، پردازنده سریعتر خواهد بود و در نتیجه قادر خواهد بود، محاسبات بیشتری را در هر ثانیه انجام دهد.
نسل سوم پردازنده‌های سرور اپیک (3rd Gen EPYC) با نام میلان (Milan) شناخته می‌شوند.
تاریخچه پیدایش CPU
در رایانه‌های اولیه مانند انیاک برای تغییر وظایف رایانه نیاز بود که سیم کشی تغییر داده شود، به همین دلیل به آنها «رایانه‌های برنامه-ثابت» می‌گفتند.
از آنجایی که “CPU” معمولاً به عنوان وسیله ای که وظیفه اجرای برنامه‌ها را دارد، شناخته می‌شود، اولین وسایلی را که بتوان واقعاً “CPU” خواند با اختراع رایانه‌های دارای قابلیت ذخیره برنامه ساخته شدند.
پردازنده‌های اولیه به عنوان یک بخش از سامانه‌ای بزرگ‌تر که معمولاً یک نوع رایانه‌است، دارای طراحی سفارشی بودند. این روش گران‌قیمت طراحی سفارشی پردازنده‌ها برای یک بخش خاص، به شکل قابل توجهی، مسیر تولید انبوه آن را که برای اهداف زیادی قابل استفاده بود فراهم نمود.
این استانداردسازی روند قابل ملاحظه‌ای را در عصر مجزای ابر رایانه‌های ترانزیستوری و ریز کامپیوترها آغاز نمود و راه عمومی نمودن مدارات مجتمع(IC یا Integrated Circuit) را سرعت فراوانی بخشید.
یک مدار مجتمع، امکان افزایش پیچیدگی‌ها برای طراحی پردازنده‌ها و ساختن آنها در مقیاس کوچک را (در حد میلیمتر) امکان‌پذیر می‌سازد. هر دو فرایند (کوچک‌سازی و استانداردسازی پردازنده‌ها)، حضور این تجهیزات رقمی را در زندگی مدرن گسترش داد و آن را به فراتر از یک دستگاه خاص مانند رایانه تبدیل کرد.
ریزپردازنده‌های جدید را در هر چیزی از خودروها گرفته تا تلفن‌های همراه و حتی اسباب بازی‌های کودکان می‌توان یافت.
منبع: