CPU چیست

CPU چیست

در یک کامپیوتر به واحد مرکزی پردازش CPU یا Central processing unit گفته می شود. CPU مسئولیت محاسبات ریاضی، کنترل قطعات دیگر و کنترل Input/Output (IO) یا ورودی خروجی کامپیوتر را بر عهده دارد.(IO به هرگونه دستگاهی گفته می شود که از خارج کامپیوتر به آن وصل می شود مانند مانیتور، موس و …)

ساختار و نحوه کار CPU

اجزای اصلی تشکیل دهنده ی یک CPU شامل: واحد کنترل، واحد منطق ترکیبی، حافظه کش و حافظه های رجیستری می شود.

1- واحد کنترل

واحد کنترل قطعه ای در CPU است که دستورالعمل ها را به سمت CPU هدایت می کند. این قطعه به حافظه ی کامپیوتر، واحد منطق و ریاضی و وروردی خروجی ها می گوید که هر کدام چطور به دستورلعمل هایی که به پردازنده فرستاده شده، عمل کنند.

 

2-واحد منطق ریاضی (ALU)

این واحد یک مدار دیجیتال است که اعمال ریاضی عددی و منطق بیتی را انجام می دهد. تمام پردازش های منطقی CPU در این واحد انجام می شود.

 

3-حافظه های رجیستری

این حافظه ها که کوچک ترین حافظه های داخل کامپیوتر هستند مستقیم در اختیار CPU قرار دارند و دستورالعمل ها هنگام اجرا شدن توسط ALU در رجیستری ها قرار می گیرند. در CPU معماری آن (32بیتی یا 64 بیتی )در اصل اندازه ی حافظه های رجیستری را نشان می دهد.

 

4-حافظه ی کش(Cache)

این حافظه مکانی است که دستورلعمل هایی که از سمت RAM آمده و آنهایی که قرار است دوباره بعد از پردازش به RAM بازگردند را در خود ذخیره می کند. هدف این حافظه ها بالا بردن سرعت پردازش و بی نیاز کردن CPU از دسترسی مستقیم به تمام RAM است. همچنین سرعت آنها از RAM بسیار بالاتر است.

در بحش اصلی، هر CPU یک سری دستورالعمل هایی دارد که می تواند آنها را اجرا کند که به آن Instruction set یا مجموعه دستورالعمل ها گفته می شود. این دستورالعمل ها به طور مثال شامل جمع کردن دو عدد یا تفریق دو عدد هستند. هر عمل ساده در  CPU با ترکیبی مشخص از بیت ها مشخص می شود که به آن ها machine language یا زیان ماشین گفته می شود.

یک دستورالعمل کامل به زبان ماشین شامل یک opcode و در بسیاری از مواقع بیت های اضافه ای که آرگومان های یک عمل را مشخص میکنند تشکیل می شود. هنگام اجرا کردن برنامه ای با زبان ماشین CPU با decode کردن opcode، تصمیم می گیرد که چه اعمالی را انجام دهد.

انواع CPU در کامپیوترها

 

1-پردازنده ی مرکزی ترانزیستوری(Transistor CPU)

در این CPU ها برای سوییچ ها از ترانزیستور ها استفاده شده است. بعد از اختراع ترانزیستور، دیگر نیازی به ساختن پردازنده ها با سوییچ های بزرگ و ناپایدار مانند لامپ خلاء یا رله و رله ها نبود. با این بهبود CPU به مقدار زیادی کوچک تر شدند و قابلیت استفاده ی آنها روی PCB ها فراهم شد.

 

2-میکروپروسسورها

نسل قبلی پردازنده ها به صورت قطعات جدا از هم روی تعدادی بالایی IC پیاده سازی می شدند. میکروپروسسور ها اما پردازنده هایی هستند که روی تعدادی بسیار کمتری از IC ها، معمولا فقط یکی، پیاده سازی می شوند.

CPU چیست

CPU چیست

CPU چیست

CPU چیست