CPU چیست و چه کاربردی دارد؟

در دنیای کامپیوتر ما اغلب از بسیاری از کلمات فنی به نام "ژارگون" استفاده می کنیم. در این صورت وقت آن است که ببینیم CPU چیست و برای چیست؟

CPU چیست؟

کلمه CPU به واحد پردازش مرکزی اشاره دارد و از انگلیسی «Central Processing Unit» یا همان CPU آمده است.

وقتی در مورد CPU صحبت می کنیم، منظور ریزپردازنده داخلی کامپیوترمان است، اگرچه افرادی نیز هستند که از این عبارت به اشتباه برای اشاره به کل رایانه شخصی استفاده می کنند.

این یک راه نادرست است زیرا در داخل برج کامپیوتر اجزای دیگری وجود دارد که فقط CPU نیستند، اگرچه با نگاه عینی تر به آن می توانیم بفهمیم که برج CPU است زیرا در نهایت آن نیز همان CPU است. واحد پردازش، اما نادرست است.

داخل CPU چیست؟

قبل از توضیح اینکه چه CPU، ریزپردازنده یا پردازنده، بسته به اینکه چگونه می خواهیم به آن اشاره کنیم، منطقی است که کمی بالاتر از چه چیزی تشکیل شده است توضیح دهیم تا کمی آن را بهتر درک کنیم.

CPU جزء اصلی برای محاسبه عملیات است بسته به اینکه چه عملیاتی باید انجام دهد، این کار را بر اساس جدولی از دستورالعمل ها انجام می دهد.
مثال: جمع; منها کردن؛ ضرب

این توانایی در پذیرش انواع مختلف دستورالعمل ها و اجرای آنها چیزی است که رایانه ما را قادر به کار می کند.

برنامه ها با زبانی نوشته می شوند که کامپایلر آن را ترجمه می کند تا پردازشگر بتواند محاسبات را انجام دهد و داده هایی را پردازش کند که کار آنها را ممکن می کند. برای این کار، پردازنده همچنین به استفاده از یک حافظه اصلی نیاز دارد که همان RAM است، جایی که دستورالعمل ها و داده ها را ذخیره می کند. همچنین کنترل ورودی/خروجی درب ها را به دستگاه های دیگر مانند کارت گرافیک یا GPU مدیریت می کند.

اکنون که ما شروع به درک این موضوع در CPU می کنیم.

در آن یک جزء واحد وجود ندارد، بلکه چندین مجموعه از مدارها از اجزای الکترونیکی تشکیل شده است، اگرچه در لحظه ای دیگر به توضیح آنها خواهیم پرداخت.

ریزپردازنده ها با مدارهای مجتمع کوچک ساخته شده اند. از دهه 70، ریزپردازنده های تک تراشه ای در بازار جای خود را به طور کامل جایگزین پردازنده های چند تراشه ای کردند. این بدان معنی است که امروزه معمولاً آنها را ریزپردازنده یا CPU می نامند.
اینتل یخ لیک و سی پی یو 10 نانومتری

این به این دلیل است که با پیشرفت میکروالکترونیک و فرآیندهای نظامی‌سازی، پردازنده‌ها به طور فزاینده‌ای قادر به داشتن تعداد بیشتری از اجزای مختلف در داخل و حفظ منطقه بودند. در طول سال‌ها، از پردازنده‌های حدود 2300 ترانزیستور مانند 8008، به 3.600.000.000 در Intel Core i9-9900K رسیده‌ایم.

بله، من تصور می کنم که همه شما ترانزیستورهای 3 پین معمولی را در نظر دارید، اگرچه ترانزیستورهای یک ریزپردازنده بر اساس یک اصل هستند، اما آنها متفاوت ساخته می شوند. چیزی که در پست بعدی نیز توضیح خواهم داد، زیرا نیاز به توضیح نسبتاً گسترده دارد.

CPU برای چیست؟

عملکرد عادی یک CPU اجرای یک سری دستورالعمل و پردازش داده ها با آنهاست که درخواست هایی است که توسط "برنامه ها" ارائه می شود.

در میان تمام این وظایف، 4 مورد وجود دارد که همیشه روی ریزپردازنده های مدرن کار می کنند. اینها بر اساس معماری فون نیومن هستند و از این عملیات استفاده می کنند: واکشی، رمزگشایی، اجرا و نوشتن. یا همان چیزی است: خواندن، رمزگشایی، اجرا و نوشتن.

با این وظایف، پردازنده قادر است جادوی برنامه ها را ایجاد کند و این به لطف چهار مرحله ساده است:

•     داده ها و دستورالعمل هایی را که برای انجام وظیفه خود نیاز دارید بخوانید
•     داده ها را به گونه ای رمزگشایی کنید که توسط بخش های مختلف CPU تقسیم و درک شوند
•     آنها را اجرا کنید تا خودشان عملیات را انجام دهند
•     آنها را بنویسید تا داده های به دست آمده را به عنوان نتیجه نهایی یا برای استفاده بعدی در حافظه اصلی ضبط کنند