سی پی یو – CPU چیست؟

CPUیا واحد پردازش مرکزی (Central Process Unit)، بخشی از سیستم های پردازشی و رایانه ها است که وظیفهء آن پردازش اطلاعات ، با توجه به برنامهء در نظر گرفته شده برای آن است .

یک CPU از یک چیپ که متشکل از تعداد زیادی ترانزیستور است (بین چند هزار تا چند میلیون که بستگی به مشخصات CPU دارد) تشکیل شده است . بلوک دیاگرام داخلی یک CPU به طور خلاصه در شکل زیر نشان داده شده است :

سی پی یو - CPU چیست؟

برای دیدن کامل مطلب به ادامه مطلب مراجعه نمایید.

ALUواحد محاسبات و منطق (Arithmetic Logic Unit) است که وظیفهء آن انجام عملیات منطقی نظیر جمع ، تفریق و … و همچنین عملیاتی نظیر AND ، OR و … بر روی داده ها است . یک ALU را به طور خلاصه می توان یک جمع کننده کامل در نظر گرفت ؛ البته با پیچیدگی های خاص خود .

Register ها وظیفهء نگهداری اطلاعات را به صورت موقت در داخل CPU بر عهده دارند که این اطلاعات می تواند اطلاعات دریافتی از درگاه های ورودی باشد (پورتها) و یا اطلاعات حاصل از انجام عملیات منطقی .

البته معمولا یک رجیستر مخصوص که به آن انباره یا آکامالاتور نیز گفته می شود وجود دارد که در اکثر عملیات منطقی شرکت می کند .
واحد Memory Interface وظیفهء ایجاد ارتباط با حافظهء جانبی را بر عهده دارد که عمل خواندن و یا نوشتن از حافظه و انتقال اطلاعات بین CPU و حافظه نیز از وظایف مربوط به این بخش است .
واحد Instruction Fetcher اطلاعات مربوط به دستور العمل های اجرایی را از واحد حافظه دریافت و به واحد رمز گشایی (Instruction Decoder) تحویل می دهد . به عبارت دیگر وظیفهء بخش Instruction Fetcher ، واکشی کدهای دستور از حافظه با کمک بخش Memory Interface و اعمال آن به بخش رمزگشایی است .
واحد رمزگشایی نیز پس از دریافت کد مربوط به دستور مورد نظر ، آن را رمز گشایی و عمل مربوط به آن را انجام می دهد .

فاکتورهای مهم در یک CPU :

هر CPU با یک سری از خصوصیات و فاکتورهایی در ساختار طراحی و تولید خود شناخته می شود که مهمترین فاکتورها عبارتند از :
- پهنای گذرگاه داده : این خصوصیات به مشخصات ALU و رجیسترهای مرتبط با آن بستگی دارد و بیانگر این است که اطلاعات پردازش شده توسط CPU چند بیتی است . به عنوان نمونه یک CPU که گذرگاه دادهء آن ۱۶ بیتی است ، توانایی پردازش اطلاعات و دستورات را به صورت ۱۶ بیتی دارد و به همین دلیل به آن پردازندهء ۱۶ بیتی اطلاق می شود .
- پهنای گذرگاه آدرس : همانطور که در شکل نیز نشان داده شد ، اطلاعات و همچنین دسوترالعمل های اجرایی در واحد های خارجی از CPU نگهداری می شوند . توسط گذرگاه آدرس می توان حافظه ها و پورت های خروجی را آدرس دهی کرد تا به این وسیله بتوان به آنها نظم بخشید و با آنها ارتباط برقرار کرد . پهنای گذرگاه آدرس ، نشان دهندهء توانایی CPU در آدرس دهی حافظه ها و یا پورت های خارجی می باشد . به عنوان نمونه یک CPU با گذرگاه ۱۶ بیتی ، توانایی آدرس دهی ۶۵۵۳۶ خانه از حافظهء خارجی را دارد .
- فرکانس کاری : فرکانس کاری یک CPU بیانگر سرعت کاری آن است و هر میزان بالاتر باشد ، CPU سریعتر عمل می کند و اطلاعات را پردازش می کند . در حال حاضر CPU های ساخته شده تا محدودهء سرعت چند میلیون دستور در ثانیه به پردازش اطلاعات می پردازند .
- شرکت سازنده : که بیانگر این است که CPU توسط کدام کمپانی ساخته شده است و به کدام خانواده از CPU ها تعلق دارد که معروف ترین آنها عبارتند از Intel ،IBM ، AMD ، Syrex ، Motorola، IDT، NIC ، IIT .

البته طراحی و خصوصیات یک CPU به شرایطی که قرار است در ان به کار گرفته شود بستگی دارد و سرعت و … با توجه به این موضوع تعیین می شود . به عنوان مثال CPU هایی که باید در ابر کامپیوتر ها به کار گرفته می شوند با CPU هایی که در سیستم های کنترلی کوچک به کار گرفته می شوند دارای تفاوت های بسیار در سطح قدرت پردازش هستند ، اما هر کدام با توجه به شرایط کاری خود طراحی شده اند .
بر همین اساس در سیستم های پردازشی کوچک به جای پردازنده ها ، از ریز پردازنده ها استفاده می شود که دارای سرعت ، حجم و امکانات کمتری نسبت به پردازنده های معمول هستند ، اما با این حال به خوبی از عهدهء کنترل سیستمهای کوچک بر می ایند و در ساخت اینگونه سیستم ها به کار گیری آنها بسیار با صرفه تر و آسانتر از به کار گیری پردازنده ها است .
نمونه ای از این ریز پردازنده ها ، Z80 و ۸۰۸۶ هستند که از نظر ساختاری بسیار منطبق با مطالب گفته شده هستند . به طور مثال بلوک دیاگرام داخلی ریز پردازندهء Z80 در شکل زیر نشان داده شده است :

مطالب مرتبط

آخرين مطالب ارسالي