برای آشنایی با انواع سی پی یوها و کاربرد آنها لازم است بدانید که وظیفه CPUها پردازش فرامین و اطلاعات در کامپیوتر است. CPUها ویژگی پایه‌ای قابل برنامه‌ریزی‌شدن را در رایانه‌های دیجیتال فراهم می‌کنند و یکی از مهمترین اجزاء رایانه‌ها هستند.
مدت زمان انجام یک کار به وسیله رایانه، به عوامل متعددی بستگی دارد که اولین آنها سرعت پردازشگر رایانه است. پردازشگر یا همان CPU یک تراشه الکترونیکی کوچک در کامپیوتر است و سرعت آن بر حسب مگاهرتز یا گیگاهرتز سنجیده می‌شود. هر چه مقدار این پارامتر بیشتر باشد پردازشگر سریعتر خواهد بود و در نتیجه قادر خواهد بود محاسبات بیشتری را در هر ثانیه انجام دهد. سرعت پردازشگر به عنوان یکی از مشخصه‌های یک کامپیوتر به قدری در تعیین کارآیی آن اهمیت دارد که معمولاً به عنوان یکی از اجزای تشکیل دهنده نام کامپیوتر از آن یاد می‌شود. تراشه پردازشگر و اجزای الکترونیکی که آن را پشتیبانی می‌کنند، مجموعاً به عنوان واحد پردازش مرکزی یا CPU شناخته میشوند.
هر سیستم اطلاعاتی برای پردازش دستورات (عملکردهای منطقی، ریاضی و …) نیاز به یک پردازنده یا همان Processor دارد. این وظیفه در کامپیوترها بر عهده CPU است. CPU تقریبا تمامی دستورات داده شده بوسیله نرم‌افزارها و سخت‌افزارها را با استفاده از عملکردهای منطقی، محاسبات ریاضی و مقایسات پردازش میکند.
CPU با استفاده از یک واحد ALU که مخفف Arithmetic & Logic Unit و به معنای “واحد محاسبه و منطق” است، تمامی دستورات ورودی را محاسبه، مقایسه یا بر طبق عملکردهای منطقی تصمیم گیری کرده و سپس در صورت نیاز، خروجی را تحویل می‌دهد. منظور از عملکردهای ریاضی، همان چند عمل ساده مثل ضرب، تقسیم، جمع و تفریق است. رایانه‌های بزرگ و ریزرایانه‌های قدیمی بردهایی پر از مدارهای مجتمع داشته‌اند که عمل پردازش را انجام می‌داده‌اند. تراشه‌هایی که ریز پردازنده نامیده میشوند، امکان ساخت رایانه‌های شخصی و ایستگاه‌های کاری (Work Station) را میسر ساخته‌اند. در اصطلاح عامیانه CPU به عنوان مغز رایانه شناخته می‌شود.
CPUها تنها محدود به CPUهای کامپیوتر ها نمیشوند بلکه هر نوع ریز پردازنده ای در هر دستگاه الکترونیکی به عنوان واحد پردازشگر مرکزی وظایف خود را انجام دهد حکم مغز دستگاه مربوطه و در نوع خود میتواند یک نوع CPU باشد.
معمولا سی پی یو ها را با نام های متفاوتی میشناسند از جمله نام های دیگر cpu عبارت است از :
•Computer Processor (پردازنده کامپیوتر)
•Central Processor (پردازنده مرکزی)
•Brain of Computer (مغز کامپیوتر)
•Processor (پردازنده)
•Micro Processor (ریز پردازنده)
شرکت های سازنده انواع سی پی یوها
در حال حاضر دو شرکت بزرگ در حال تولید CPU هستند:
AMD
همانطور که در شکل بالا نیز ملاحضه کردید سی پی یوهای این دو شرکت با یکدیگر متفاوت است. انواع سی پی یو های این دو شرکت از نظر معماری ساخت کاملا با یکدیگر متفاوت هستند. یعنی وقتی که شما از یک سی پی یو کمپانی amd استفاده میکنید، باید مادربرد متناسب با آن را انتخاب کنید. همین طور سوکت های amd و intel با یکدیگر متفاوت است و نمیتوان انها را بجای یکدیگر استفاده کرد . این به این معنی است که مادربردی که از سی پی یو amd پشتیبانی میکند دیگر قادر نخواهد بود سی پی یو intel را پشتیبانی کند.
سوکت انواع سی پی یوهای اینتل – CPU Socket
سوکت پردازنده، محل قرارگیری CPU بر روی مادربورد می باشد که دارای اقسام مختلفی از گذشته تا حال بوده است.
سوکت CPU در دو نوع ZIF و LGA وجود دارد. در نوع ZIF پایه ها روی پردازنده قرار دارند و سوکت دارای سوراخ هایی برای قرار گیری پایه ها می باشد. اما در نوع LGA پایه ها روی سوکت قرار دارند که روی سطوح رسانای پردازنده قرار می گیرند.
معمولا نام سوکت از شکل و وضعیت ظاهری و تعداد پایه های آن گرفته می شود. نوع CPU قابل استفاده روی هر مادربورد کاملا وابسته به مدل سوکت آن می باشد. سوکت های رایج در چند سال اخیر عبارتند از:
انواع سوکت سی پی یوها ی Intel
سوکت LGA 775 این مدل سوکت در مادربردهای DDR1 و DDR2 و حتی DDR3 استفاده شده است. این سوکت با پردازنده‌های تک هسته ای celeron، دوهسته‌ای pentium و dual core و Core2 dou و همچنین پردازنده های فوق العاده قوی Core2 quad در بازار وجود دارد.
•1156LGA نسل اول سی پی یو های core i با این سوکتهای 1156 ارائه شد اما به دلیل مشکلاتی که در سیستم خنک کننده داشت خیلی مورد استقبال قرار نگرفت.
•LGA 1155 نسل دوم cpu های core i مناسب با سوکت 1155 طراحی شده اند و همچنین بعضی از مدل سی پی یو های celeron و pentium نیز با فرکانس بالا ترکه در سوکت ها و نسخه های قدیمی‌تر امکان آن فراهم نبود با این نوع سوکت وجود دارند. تقریباً تمامی مادربردهایی که دارای سوکت 1155 می باشند از رم های ddr۳ با باس 1600 پشتیبانی می کنند.
•LGA 1150 عمده تفاوت های سی پی یو هایی با سوکت 1150 نسبت به 1155 مصرف کم انرژی و تولید حرارت کمتر می باشد که در افزایش سرعت آن تاثیر چشمگیری داشت. مادربرد هایی که این سوکت ها را پشتیبانی می‌کنند مانند مدل 1155 از رم های ddr3 1600 پشتیبانی می کنند.
•LGA 1151 این سوکت ها دارای گرافیک داخلی هم می باشند که باعث افزایش سرعت و کیفیت آن می شود تا جایی که سی پی یوهای i3 با سوکت1151 نسبت به i7 های با سوکت 1155 قوی تر هستند. مادربرد هایی با سوکت 1151 از رم‌های ddr4 با باس 2400 پشتیبانی می کنند.
سوکت CPUهای AMD:
•PGA 754
•PGA 939
•PGA AM2 & AM2+
•AM3
ویژگی های موثر CPU برای سرعت و کارآیی
از ویژگی های مهم سی پی یو ها که در سرعت پردازش اطلاعات بسیار تاثیرگذار هستند:
فرکانس کاری پردازنده یا clock speed
یکی از مهمترین عوامل در انتخاب و خرید یک پردازنده سرعت کلاک یا Clock Speed آن است که برای همه هسته‌های آن معمولاً عددی ثابت است. سرعت پردازنده نشانگر تعداد عملی است که یک هسته میتواند در هر ثانیه انجام دهد و واحد آن هرتز (Hertz) است که معمولاً به صورت مگاهرتز (MHz – میلیون هرتز) یا گیگاهرتز (GHz – میلیارد هرتز) بیان می‌شود.
برای مثال پردازنده‌ای که سرعت آن ۲.۵ گیگاهرتز است، میتواند در هر ثانیه ۲ میلیارد و نیم (۲۸۰۰۰۰۰۰۰۰) دستور را پردازش کند. درصورتی که پردازنده دارای هسته‌های بیشتر باشد، هر هسته میتواند بصورت مجزا ۲۸۰۰۰۰۰۰۰۰ دستور را پردازش کند. البته منظور دستورات ساده یک سیکلی هستند (مثلاً در طراحی RISC تقریباً همه دستورات یک سیکلی هستند) که در یک چرخه (Cycle) اجرا میشوند.
حافظه نهان یا کش(cash) در سی پی یوها
مورد دیگری که معمولاً از سرعت نیز بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد، حافظه نهان یا Cache پردازنده است. حافظه نهان میتواند دارای چند لایه باشد که با حرف L نشان داده می‌شود. معمولاً پردازنده‌ها تا ۳ لایه حافظه نهان دارند که لایه اول یا L1 نسبت به لایه دوم یا L2 و لایه دوم نیز نسبت به لایه سوم L3 دارای سرعت بیشتر و حافظه کمتری است. حافظه نهان معمولاً تا چند ده مگابایت میتواند فضا برای ذخیره کردن داشته باشد که هرچه این فضا بیشتر باشد قیمت پردازنده نیز بالاتر خواهد رفت.
حافظه کش وظیفه حفظ داده را دارد و به دلیل اینکه سرعت آن بسیار بیشتر از حافظه اصلی یا RAM است، بنابراین زمان تاخیر در اجرای دستورات را بسیار کم میکند. پردازنده برای بدست آوردن اطلاعات مورد نیاز خود ابتدا حافظه نهان خود را چک میکند و در صورتی که در آن حافظه، داده ی مورد نظر وجود نداشته باشد به سراخ حافظه اصلی می‌رود. به این صورت حافظه نهان بر روی سرعت پردازنده تاثیر زیادی دارد.
برای مثال پردازنده اینتل مدل i7-2600 دارای دو ست ۴ * ۳۲ کیلوبایت برای حافظه نهان لایه اول (L1) که یکی وظیفه حفظ داده و دیگری وظیفه حفظ دستورات را دارد. این پردازنده دارای ۴ * ۲۵۶ کیلوبایت حافظه لایه دوم (L2) بوده و ۸ مگابایت حافظه لایه سوم (L3) دارد.
هسته‌های پردازشی یا core در CPUها
هسته‌های پردازنده، درواقع پردازنده‌های مستقلی هستند که هر یک به صورت جداگانه دستورات را پردازش میکند. امروزه پردازنده‌ها معمولاً دارای بیش از یک هسته هستند که برای کاربران این امکان را فراهم می‌کنند که مجموعه دستورات یا برنامه‌های خود را با استفاده از پردازش موازی (Parallel Computing) سریع تر از قبل اجرا کنند. البته داشتن هسته‌های بیشتر به معنای افزایش کارایی کلی پردازنده نیست. چون بسیاری از برنامه‌ها ممکن است از قابلیت پردازش موازی پشتیبانی نکنند. یعنی عملاً سایر هسته‌ها کار به مراتب کمتری نسبت به یک هسته انجام می‌دهند.
البته با تکنولوژی‌هایی مثل هایپرتریدینگ (Hyper Threading) یک هسته، خود به جندین هسته مجازی تقسیم می‌شود. برای مثال پردازنده‌های i5 دو هسته‌ای اینتل، با استفاده از این تکنولوژی به چهار هسته مجازی تقسیم میشوند.