ريزپردازنده

ريزپردازنده واحد پردازش مرکزي يا مغز رايانه مي باشد. اين بخش مدار الکترونيکي بسيار گسترده و پيچيده اي مي باشد که دستورات برنامه هاي ذخيره شده را انجام مي دهد. جنس اين قطعه کوچک (تراشه) نيمه رسانا است. CPU شامل مدارهاي فشرده مي باشد و تمامي عمليات يک ميکرو رايانه را کنترل مي کند. تمام رايانه ها (شخصي، دستي و...) داراي ريزپردازنده مي باشند. نوع ريزپردازنده در يک رايانه مي تواند متفاوت باشد اما تمام آنها عمليات يکساني انجام مي دهند.
تاريخچه ريزپردازنده
ريزپردازنده پتانسيل هاي لازم براي انجام محاسبات و عمليات مورد نظر يک رايانه را فراهم مي سازد. در واقع ريزپردازنده از لحاظ فيزيکي يک تراشه است. اولين ريزپردازنده در سال 1971 با نام Intel 4004 به بازار عرضه شد. اين ريزپردازنده قدرت زيادي نداشت و تنها قادر به انجام عمليات جمع و تفريق 4 بيتي بود. تنها نکته مثبت اين پردازنده استفاده از يک تراشه بود، زيرا تا قبل از آن از چندين تراشه براي توليد رايانه استفاده مي شد. اولين نوع ريزپردازنده که بر روي کامپيوتر خانگي نصب شد. 8080 بود. اين پردازنده 8 بيتي بود و بر روي يک تراشه قرار داشت و در سال 1974 به بازار عرضه گرديد. پس از آن پردازنده اي که تحول عظيمي در دنياي رايانه بوجود آورد 8088 بود. اين پردازنده در سال 1979 توسط شرکت IBM طراحي و در سال 1982 عرضه گرديد. بدين صورت توليد ريزپردازنده ها توسط شرکت هاي توليدکننده به سرعت رشد يافت و به مدل هاي 80286، 80386، 80486، پنتيوم 2، پنتيوم 3، پنتيوم 4 منتهي شد.
اين پردازنده ها توسط شرکت Intel و ساير شرکت ها طراحي و به بازار عرضه شد. طبيعتاً پنتيوم هاي 4 جديد در مقايسه با پردازنده 8088 بسيار قوي تر مي باشند زيرا که از نظر سرعت به ميزان 5000 بار عمليات را سريعتر انجام مي دهند. جديدترين پردازنده ها اگر چه سريعتر هستند گران تر هم مي باشند. کارآيي رايانه ها بوسيله پردازنده آن شناخته مي شود. ولي اين کيفيت فقط سرعت پروسسور را نشان مي دهد نه کارآيي کل رايانه را. به طور مثال اگر يک رايانه در حال اجراي چند نرم افزار حجيم و سنگين است و پروسسور پنتيوم 4 آن 2400 کيگاهرتز است، ممکن است اطلاعات را خيلي سريع پردازش کند. اما اين سرعت بستگي به هاردديسک نيز دارد. يعني اين که پروسسور جهت انتقال اطلاعات زمان زيادي را در انتظار مي گذراند.
پروسسورهاي امروزي ساخت شرکت Intel، پنتيوم 4 و سلرون هستند. پروسسورها با سرعت هاي مختلفي برحسب گيگاهرتز (معادل يک ميليارد هرتز با يک ميليارد سيکل در ثانيه است) براي پنتيوم 4 از 4/1 گيگاهرتز تا 53/2 متغير است و براي پروسسور سرعت از 85/0 گيگاهرتز تا 8/1 گيگاهرتز است. يک سلرون همه کارهايي را که يک پنتيوم 4 انجام مي دهد را مي تواند انجام دهد اما نه به آن سرعت.

پردازنده دو عمل مهم انجام مي دهد:


پردازنده در رايانه هاي شخصي به شکل يک قطعه نسبتاً تخت و کوچک به اندازه 8 يا 10 سانتي متر مربع که نوعي ماده، مانند پلاستيک يا سراميک روي آن را پوشانده است تشکيل شده در واقع فرآيند بوجود آمدن اين مغز الکترونيکي به اين گونه مي باشد که از سيليکان به علت خصوصيات خاصي که دارد جهت ايجاد تراشه استفاده مي شود. بدين گونه که آن را به صورت ورقه هاي بسيار نازک و ظريف برش مي دهند و اين تراشه ها را در درون مخلوطي از گاز حرارت مي دهند تا گازها با آنها ترکيب شوند و بدين صورت طبق اين فرآيند شيميايي سيليکان که از جنس ماسه مي باشد به فلز و بلور تبديل مي شود که امکان ضبط و پردازش اطلاعات را در بردارد. اين قطعه کار ميليونها ترانزيستور را انجام مي دهد.
پردازنده وظايف اصلي زير را براي رايانه انجام مي دهد:



پردازنده مانند قلب رايانه است و از طريق کابلهاي موجود با واحدهاي ديگر مرتبط مي شوند.
در واقع از نظر فني عملکرد پردازنده با دو ويژگي تعيين مي شود:


محل قرارگيري پردازنده ها بر روي مادربرد مي باشد. بنابراين بايستي هماهنگي لازم بين مادربرد و پردازنده وجود داشته باشد. اين هماهنگي باعث بالا رفتن عمليات رايانه مي شود. در غير اين صورت نتيجه خوبي بدست نمي آيد.
نکته: بر روي پردازنده حروف و ارقامي ديده مي شود که در واقع نشان دهنده شماره سريال ها ،سرعت، ولتاژ، مدل، نسل و نام سازنده آن مي باشد. با توجه به نوع دستورالعمل ها يک ريزپردازنده با استفاده از واحد منطبق و حساب خود (ALU) قادر به انجام عمليات محاسباتي مانند جمع و تفريق و ضرب و تقسيم است. البته پردازنده هاي جديد اختصاصي براي انجام عمليات مربوط به اعداد اعشاري نيز مي باشند. ريزپردازنده قادر به انتقال داده ها از يک محل حافظه به محل ديگر مي باشند و مي توانند تصميم گيري نمايند و از يک محل به محل ديگر پرش داشته باشد تا دستورالعمل هاي مربوط به تصميم اتخاذ شده را انجام دهد.

شرکت هاي توليد کننده پردازنده
با توجه به اين که پردازنده ها دستورهاي خاصي را مي پذيرند و برنامه هاي خاصي را اجرا مي کنند، طبيعتاً پردازنده هاي گوناگوني وجود دارند. اين پردازنده ها توسط شرکت هاي مختلفي توليد مي شوند. بعضي از آن ها مشابه و سازگارند و برخي ديگر ناسازگار. معروف ترين اين شرکت ها عبارتنداز: Intel- IBM- AMD- Cyrix- Motorola- IDT- IIT- NEC- Nexgen- Rise- Metaflow- Chips & Technology معمولاً بر روي هر CPU نام شرکت توليد کننده نوشته مي شود، ممکن است شماره آن نيز همراه با حرف اول و يا دو حرف اول توليد کننده نوشته شود.

نسل هاي پردازنده ها
مهم ترين عامل شناسايي پردازنده ها، نوع آنها مي باشد که با شماره و يا نام اختصاصي مشخص مي شود. از بين پردازنده هاي توليد شده نوع اينتل و موتورولا متداولتر از بقيه هستند. موتورولا پردازنده خود را به صورت 86xxx يا نام اختصاصي و اينتل به صورت 80x86 يا نام اختصاصي خود به بازار معرفي نمودند. بدين صورت x مي تواند يک عدد دلخواه يک رقمي باشد که هر چه مقدار آن بيشتر باشد در نتيجه رقم آن بزرگ تر بوده و پردازنده جديد تر، سريعتر و کاراتر مي باشد. قبل از پردازنده پنتيوم پردازنده ها يک شماره 5 رقمي داشتند که دو رقم سمت چپ معمولاً نام پردازنده و سه رقم سمت راست نسل پردازنده رامشخص مي کنند.
برخي سازندگان ديگر به جاي شماره از نام هاي اختصاصي مانند K5 و K6 استفاده مي نمودند.
مدل پردازنده
هر کدام از نسل هاي مختلف پردازنده ها داراي انواع متفاوتي مي باشند که براي کارهاي خاصي ساخته شده اند. به عنوان مثال پردازنده هاي 80486 داري انواع (SX- SLC- DX- DX2- DX3- DX4- DX5) مي باشد که در آن DX اولين پردازنده با يک کمک پردازنده است که داراي 8 کيلوبايت حافظه زمان اوليه مي باشد و سرعت آن50 برابر 8088 است، در صورتي که SX فاقد کمک پردازنده مي باشد. نسل پنجم پردازنده اينتل داراي مدل هاي (کلاسيک، MMX) مي باشد. نسل ششم پردازنده اينتل داراي مدل هاي (IIT,II ,PRO Celeron ) هستند. نسل هفتم پردازنده هاي اينتل داراي مدل هاي ايتانيوم64 بيتي با سرعت يک گيگاهرتز) مي باشد.

سرعت پردازنده
يکي از مواردي که مستقياً روي کارآيي پردازنده اثر مي گذارد سرعت آن است که معمولاً بر روي آن نوشته مي شود. هر چه پردازنده سريعتر باشد اطلاعات را سريعتر پردازش مي کند. سرعت پردازنده ها بر حسب مگاهرتز بيان مي شود و يک مگاهرتز، معادل يک ميليون چرخه در ثانيه است. بعضي توليد کنندگان سرعتي که بر روي پردازنده مي نويسند واقعي نيست، بلکه آنها توانمندي پردازنده در مقابل اينتل را مي سنجند و به آن سرعت معادل پنتيوم مي گويند. عوامل مؤثر در کارآيي پردازنده فرکانس ساعت يا سرعت ساعت است که معمولاً به دو صورت مي باشد: 1- سرعت ساعت داخلي: در اين حالت پردازنده عمليات داخلي خود را براساس اين ساعت انجام مي دهد، اين سرعت برابر سرعتي است که بر روي پردازنده ذکر شده است. در هنگام فروش نيز اين سرعت را معرفي مي کنند. مانند:P4/2.2Ghz
2- سرعت ساعت خارجي (سرعت گذرگاه سيستم): اين سرعت درواقع مدار الکترونيکي است که خارج از تراشه قرار دارد و به پايه هاي مربوط به ساعت وصل مي شود. اطلاعات خارج از پردازنده مانند اطلاعات حافظه اصلي رايانه بر اين اساس سنجيده مي شود.

ولتاژ پردازنده
در ابتداي ساخت پردازنده ها از ولتاژ 5 ولتي به صورت استاندارد استفاده مي شد، اما پس از ورود پردازنده هاي آ«486 دي ايکس 4آ» و آ«پنتيومآ» از ولتاژهاي پايين تر مانند 8/2 و 3/3 نيز استفاده مي شود.

جايگاه پردازنده
پردازنده معمولاً بر روي شبکه اي از سوراخ هاي کوچک بر روي مادربرد قرار مي گيرد. به طور کلي تراشه گير، محلي براي نصب پردازنده يا هر نوع آي سي است.
پردازنده معمولاً روي مادربرد لحيم نمي شود تا بتوان آن را ارتقا يا تعويض نمود.

گرماگير پردازنده
پردازنده ها در زمان کار کردن گرماي زيادي توليد مي کنند و اگر اين گرما دفع نشود ممکن است پردازنده بسوزد. براي خنک نگه داشتن پردازنده از چند روش استفاده مي کنند:





پردازنده هاي تقلبي
جهت تشخيص پردازنده هاي تقلبي از اصل مي توان از روش هاي زير استفاده نمود:


چاپ قبلي - کوچک و بزرگ بودن حروف و عددها




خرابي پردازنده ها
يکي از علت هاي خوب کار نکردن رايانه مي تواند خرابي پردازنده باشد که البته در اولويت قرار ندارد يعني درصد خراب شدن آن بسيار کم مي باشد. برنامه اي به نام پست خطاي پردازنده را اعلام مي کند که آن را با زدن بوق هاي پشت سر هم بيان مي کند.
برنامه ديگر در اين رابطه Ndiags نورتن مي باشد که پردازنده را تست و کنترل مي کند. 1- کنترل تمام محاسبات و عمليات 2- کنترل قسمت هاي مختلف 1- دريافت داده ها از دستگاه هاي ورودي 2- انجام عمليات و محاسبات و کنترل و نظارت بر آنها 3- ارسال نتايج عمليات با دستگاه هاي خروجي 1- طول کليد- تعداد بيت هايي که يک پردازنده در هر لحظه پردازش مي کند و طول اين کلمات معمولاً 4 و 8 و 16 و 32 و يا 64 بيتي مي باشد. 2- تعداد ضربان الکترونيکي که در يک ثانيه توليد شده است و با واحد مگاهرتز سنجيده مي شود. 1 - استفاده از Fan : قرارگيري يک پنکه کوچک بر روي پردازنده باعث حرکت هوا و هدايت گرما به بيرون مي شود. معمولاً در جعبه اصلي رايانه پنکه اي براي بيرون بردن گرما وجود دارد. با اين حال قرار دادن يک پنکه کوچک پردازنده را بهتر خنک مي کند و کارآيي رايانه بالا مي رود. بعضي از پنکه ها براي اتصال به پردازنده داراي يک گيره مي باشد که بايد توجه نمود در هنگام نصب نبايد به مادربرد برخورد کند. 2 - استفاده از گرماگير: گرماگير وسيله اي فلزي است که حرارت توليد شده را به وسيله يک قطعه الکتريکي جذب و به بيرون مي فرستد. گرماگير داراي پره هاي فلزي يا سراميکي است. 3 - استفاده از مواد پرکننده: اين مواد بين پردازنده و پنکه قرار مي گيرد و باعث خنک شدن پردازنده مي شود. اين ماده با نام چسب نيز شناخته مي شود. 1. روش چشمي: کج بودن نوشته هاي روي پردازنده - کم رنگ بودن نوشته ها - وجود خراش - وجود رنگ پريدگي 1. شماره سريال: جهت دريافت شماره سريال هاي واقعي مي توانيد از برنامه ID CPUاستفاده نماييد و يا به سايت پردازنده مربوطه متصل شويد. 2. اطلاعات بايوس. 3. اطلاعات برنامه هاي عيب ياب.