CPUچيست ؟

از مهمتري اجزاي كامپيوتر كه مخفف كلمه Central Processing Unit ميباشد پردازنده ميباشد چون عمل پردازش اطلاعات را انجام ميدهد . مركزي هست چراكه بخش مركزي سيستم را بر عهده دارد unit هست چون چيپستي مباشد كه حاوي ميليون ها ترانزيستور است .

بدون CPU چيزي به نام PC نخواهيم داشت اين قطعه نيز مانند ديگر قطعات كامپيوتري داراي پيشرفت چشمگيري شده است كه روز به روز بر سرعت اين پردازشگر ها اضافه ميشود به طور معمول بر طبق قانوني كه قانون مور نام دارد هر 18 ماه حداقل اين پردازشگر ها سرعتشان افزايش پيدا ميكند . تقريبا ميتوان تاريخچه پردازنده مركزي را از شركت ها يي چون IBM مخصوصا شركت Intel دانست . تقريبا ميتوانيد هشت يا هفت نسل براي پردازنده هاي مركزي در نظر بگيريم .

CPU از سال 1971 توليد شد وقتي كه يك شركت كوچك به نام intel چندين ترانزيستور را به هم وصل كرد و ان را central processing unit ناميد كه اين چيپ را با Intel 4004 قابل شناسايي هست . البته اين محصول هشت سال قبل از توليد اولين PC ساخته شد . البته اينتل تنها توليد كننده اين قطعه نيست اما خوب از نسل پنج به بعد شركت هاي ديگري نيز به بازار امدند در زير كمي در مورد ويژگيهاي اين نسل ها ميگويم :
نسل اول : نام CPU بود 8088 يا 8086 در سال 1978 تا 1981 تعداد ترانزيستور 29000

نسل دوم : نام CPU هست 80286 سال توليد 1984 تعداد ترانزيستور 134000

نسل سوم : نام CPU هست 80386DX و 80386SX سال توليد 1987 تا 1988 تعداد ترانزيستور 275000

نسل چهارم : نام CPU هست 80486DX , 80486SX , 80486DX2 , 80486DX4 سال توليد بين 1990 –1992 بوده است تعداد ترانزيستور اين پردازشگر ها 1200000 ميباشد

نسل پنجم : در اين نسل Pentium در سال 1993-1995 داراي 3100000 ترانزيستور . و همچنين Cyrix 6X86 در سال 1996 و همچنين AMD K5 در همان سال 1996 توليد شدند . IDT WinChip C6 در سال 1997 با 3500000 ترانزيستور توليد شد .

پيشرفته نسل پنجم : Pentium MMX سال 1997 با 4500000 ترانزيستور . IBM/Cyrix 6x86MX سال 1997 داراي 6000000 ترانزيستور . IDT WinChip2 3D سال 1998 داراي 6000000 ترانزيستور .

نسل ششم : Pentium Pro سال 1995 داراي 5500000 ترانزيستور . AMD K6 سال 1997 داراي 8800000 ترانزيستور . Pentium II سال 1997 با 7500000 ترانزيستور . AMD K6-2 سال 1998 با 9300000 ترانزيستور .

پيشرفته نسل شش : تمامي توليدات اين نسل را سال 1999 توليد شدند كه : Mobile Pentium II با 27400000 ترانزيستور . Mobile Celeron با 18900000 ترانزيستور . Pentium III با 9300000 ترانزيستور و AMD K6-3 . Pentium III CuMine با 28000000 ترانزيستور .

نسل هفتم : AMD original Athlon در سال 1999 با 22000000 ترانزيستور . AMD Athlom ThunderBird سال 2000 با 37000000 ترانزيستور و بالاخره Pentium 4 در سال 2001 با 42000000 ترانزيستور .

در مورد CPU هاي بالا نوع گونه هايي بودند با پسوند و پيشوند Mobile يا CuMine كه اينها داراي طول عمر بالا و همچنين Cache L2 بهره ميبرند كه درون اينها هم ترانزيستور هاي زيادي جاي ميگيرد .

CPU چگونه كار ميكند ؟

مانند ديگر اجزاي كامپيوتر بر روي مادربرد وصل ميشود . از پركارترين اجزاي كامپيوتر است كه اطلاعات و ديتاها را از طريق رم و ديگر ورودي هاي كامپيوتر دريافت ميكند . اين اطلاعات را فرضا خام بدانيم بعد از خروج از CPU پخته شده و اماده ميشوند . يا باصطلاح ديتاهايي كه بايد پردازش شوند پردازش ميشوند . اين ديتاها همانطور كه قبلا هم در مبحث باس ذكر كرديم از طريق سيستم باس به CPU منتقل ميشوند . يك واحد پردازنده مركزي دونوع ديتا دريافت ميكند :

اول اينكه دستورالعمل هايي كه بايد ديتا ها را بر طبق انها پردازش كند .

دو اينكه ديتاهايي كه بايد بر طبق دستورالعمل ها پردازش شوند.

اين دستورالعمل ها را ميتوانيد كدهاي برنامه هايي در نظر بگيريد كه شما به PC ميفرستيد مانند حركت ماوس و يا عمل كپي برداري و ...

8086 Compatibleinstructions
يكي از مهمترين كارهايي كه CPU بايد انجام دهد اينستكه دستورالعمل ها را ديكود و ديتاها را متمركز localize كند . ديكود كردن شامل فهميدن دستورالعمل هايي ميشود كه كاربر به PC منتقل ميكند . تمامي پردازشگر هاي PC ها اصطلاحا 8086 compatible هستند اين به ان معناست كه تقريبا تمامي برنامه ها با CPU سازگاري دارند . اما خوب ميدانيم نسل هاي بعدي پردازشگر هم امدند بنابراين براي انكه برنامه هاي قبلي كه با 8086 سازگاري داشتند با نسل هاي جديد هم سازگاري داشته باشند نسل هاي جديد با كمي تغيير سعي كرده اند كه تمامي دستورالعمل هاي ويژه ان دوره از پردازشگر را حمايت كنند .

CISC, RISC, and VLIW instructionsپردازشگر هاي اوليه را به CISC Complex Instruction Set Computer ميخوانند اين به اين معناست كه اين كامپيوتر ها ميتوانند تعداد زيادي دستورالعمل پيچيده را بفهمند . دستورالعمل هاي X86 كه گوناگوني انها از 8 تا 120 بيت تغيير ميافت براي 8086 درست شده بود كه داراي 29000 ترانزيستور بود . تعداد ديگري دستورالعمل هم براي نسل هاي بعدي به روز شد كه مثلا 80386 داراي 26 دستورالعمل اضافه تر از قبلي بود . براي 486 تعداد 6 دستورالعمل اضافي تر و براي پنتيوم هم 8 دستورالعمل اضافه تر شد . بنابراين برنامه ها بايد براي پردازشگر هاي جديد دوباره نوشته ميشدند براي مثال برنامه اي تنها قادر است تحت پردازشگر 386 اجرا شود .

دستورالعمل هاي RISC يا Reduced InstructionSet Computer كوتاهتر و براي مثلا 32 بيتي ها نوشته شده اند كه براي نسل Pentiumpro ميباشد كه نسبت به CISC خيلي سريعتر عمل ميكنند .
VLIW يا very longinstruction word processor براي انستكه تعدادي از دستورالعمل ها را به يك دستورالعمل تبديل كند . Word مجموعه ديتاهايي است كه به صورت يك بسته به CPU منتقل ميشود كه اين دستورالعمل ها به حداقل مثلا يك رسيده است تا كار پردازش اسان تر شود يك پردازشگر VLIW چندين دستورالعمل را در يك word دريافت ميكند . به هر حال طراحي در حالت VLIW بسيار پيچيده ميشود كه اينتل هم براي پردازنده 64 بيتي ايتانيوم خود سر همين موضوع با مشكلات زيادي روبرو شده است