پردازنده یا واحد پردازنده مرکزی (CPU) اصلی ترین بخش کامپیوتر است . این قطعه وظایف مهمی از قبیل عملکرد های ریاضی ، منطقی ، مقایسه ای و محاسبه های مربوط به آدرس دهی در کامپیوتر را به عهده دارد . CPU مهم ترین تراشه بر روی برد اصلی هر کامپیوتر می باشد و آن مدیریت کلیه مراحل پردازش داده ها را به عهده دارد . این قطعه به صورت مستقیم و یا غیر مسقیم سایر قطعات روی برد اصلی و سایر قسمتهای کامپیوتر را نظارت و مقداردهی می کند . پردازنده ها هر چند دارای ابعاد فیزیکی بسیار کوچکی هستند ولی از ابتدایی ترین آنها که از 29000 ترانزیستور تا انواع پیشرفته آنها که 7/5 میلیون ترانزیستور می باشد ، ابعاد فیزیکی آنها بسیار محدود و در حد 2 تا 3 اینچ مربع می باشند

 

مشخصه با اهمیت ریز پردازنده ها عبارتند از :

× . سرعت .

× . پهنای گذرگاه داده .

× . پهنای گذرگاه آدرس .

× . ماکزیمم حافظه .

علاوه بر این مشخصه ها تعداد ترانزیستور با کار گرفته شده ، cache داخلی ، پهنای پالس ، اندازه رجیستر های داخلی در پردازنده ها از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند . همه پردازنده ها سه عمل اساسی را انجام می دهند :

× . انتقال اطلاعات

حساب و منطق

× . تصمیم گیری

 

مشخصات فنی پردازنده ها

پردازنده ها به عنوان یکی از اصلی ترین عناصر در یک کامپیوتر به صورت یک تراشه به شکل مربع روی برد اصلی قرار می گیرد . معمولا هر پردازنده دارای خصوصیات ویژه ای است که توسط تعدادی حروف و ارقام که بر روی هر کدام از آن ها چاپ شده ، مشخص می شوند . این اطلاعات شامل موارد زیر می باشد

- نام شرکت سازنده .

- نسل پردازنده .

- مدل و نوع پردازنده .

- سرعت پردازنده (MHZ ) .

- ولتاژ مورد نیاز پردازنده .

- شماره سریال پردازنده .

در ادامه به توضیح برخی از این مشخصه ها می پردازیم

 

 

نام شرکت سازنده پردازنده

پردازنده ها توسط شرکت های مختلفی ساخته و ارائه شده اند. شرکت های مشهور سازنده پردازنده عبارتند از :

- Intel

- IBM

- AMD

- Syrex

- Motorola

- IDT

- NIC

- IIT

گاهی بر روی پردازنده ها نام شرکت سازنده به صورت کامل و گاهی به صورت علائم اختصاری مخصوص شرکت مشخص می شود . مثلا برای محصولات شرکت از AMD برای مشخص کردن نام پردازنده عبارت ADVANCED شرکتهای MICRO DEVICES که کلمه AMD از آن گرفته شده چاپ می شود . 

 

نسل پردازنده

پردازنده ها بسته به تنوع در مدل و عملکرد آن ها دارای مدل های مختلفی می باشند . معمولا هر گاه یک تغییر اساسی در ساختار یا پردازنده به وجود آمده است نسل جدیدی برای آن نام گذاری شده است . معمولا نسل های مختلف پردازنده ها را با نام ، علائم یا شماره های مختلف نشان می دهند . شرکتهای سازنده پردازنده تولیدات خود را بر اساس یک روش استاندارد نام گذاری می کنند . مثلا شرکت Intel تولیداتش را به صورت 80x86 و شرکت Motorola به صورت 68xxx نام گذاری می کنند ، که معمولا علامت x جایگزین نسل و مدل پردازنده می شود . مثلا در مورد پردازنده های Intel نسل های اول تا هفتم   به صورت زیر می باشد :

همانگونه که مشاهده می کنید از نسل چهارم (80486) به بعد نامگذاری پردازنده های Intel به صورت 80x86 نمی باشد بلکه از نام پنتیوم استفاده شده است

.

مدل پردازنده

هر کدام از نسل های پردازنده دارای مدلهای مختلفی می باشد که دارای مشخصات متفاوت می باشند . مثلا در مورد پردازنده و 80386 مدلهای DX , SX و برای 80486 مدلهای SX , DX , DXII , DX4 , DX5 برای پنتیوم (نسل پنجم) مدل های پنتیوم کلاسیک و MMX ، برای نسل ششم مدل های پنتیوم پرو ، پنتیوم II و پنتیوم III پنتیوم سلرون برای نسل هفتم مدل اتیانیوم را می توان اشاره نمود

سرعت پردازنده

 یکی دیگر از پارامتر های مهم برای پردازنده که معمولا روی پردازنده چاپ می شود ، سرعت پردازنده است . سرعت پردازنده بر حسب مگاهرتز (MHZ) مشخص می شود . گاهی سرعت پردازنده ها معادل سرعت پردازنده مشابه Intel بر روی آن چاپ می شود. در این پردازنده ها که شبیه پردازنده های پنتیوم Intel هستند ، برای نشان دادن سرعت AMD-K5 که در سطر دوم آن عبارت PR100 چاپ شده است ، بدین معنی است که این پردازنده دارای سرعتی معادل سرعت پردازنده های پنتیوم اینتل با سرعت 100MHZ می باشد . هر چند ممکن است سرعت واقعی این پردازنده کمتر باشد . چنانچه بعد از PR100 علامت + هم داشته باشیم یعنی سرعت این پردازنده حتی از پردازنده اینتل با سرعت 100MHZ هم بیشتر می باشد .

 

ولتاژ پردازنده

پردازنده های قدیمی (قبل از کار 468DX4) با ولتاژ 5v کار می کردند . پردازنده هایی که بعد از 486DX4 به بازار ارائه شد با ولتاژ 3.3v کار می کردند . امروزه پردازنده های K6 از شرکت AMD با ولتاژهای پایین تر از 3.3v (2.2v می کنند . طبیعی است هر چه پردازنده با ولتاژ کمتری کار کند توان مصرفی آن کمتر شده و در نتیجه پردازنده کمتر داغ می شود

 

ریز پردازنده های پنتیوم IIII

اگر بخواهیم به پردازنده پنتیوم 4 به جای تخصیص نام، یک شماره اختصاص دهیم، می‏بایست آنرا پردازنده 786 بنامیم زیرا این پردازنده نسل جدیدی ا پردازنده‏ها را پس از پردازنده‏های کلاس قبلی 686 ارائه می‏نماید.

 

ویژگی‏ها و مشخصات فنی اصلی پردازنده پنتیوم 4 عبارتند از:

• سرعت آن از 3/1 گیگاهرتز در پردازنده‏های اولیه این خانواده آغاز گشته و به مقادیر بالاتر از 2 گیگا هرتز می‏رسد.

• 42 میلیون ترانزیستور در داخل آن تعبیه گشته و از تکنولوژی 18/0 میکرون استفاده می‏کند.

• با پردازنده‏های 32 بیتی قبلی اینتل سازگاری نرم‏افزاری دارد.

• باس پردازنده دارای فرکانس 400 مگاهرتزی می‏باشد.

• واحد حسابی / منطقی (ALU) با فرکانسی دو برابر فرکانس هسته پردازنده اجرا می‏شود.

 از یک تکنولوژی 20 مرحله‏ای Hyper-pipelined استفاده می‏کند.

• قابلیت اجرای خارج از ترتیب دستورالعمل‏ها را با قدرت خیلی زیاد ارائه می‏نماید.

• قابلیت پیش‏بینی انشعاب پیشرفته

• دارای 20 کیلوبایت حافظه کاشه L1، دارای 256 کیلوبایت حافظه کاشه L2 با سرعت کامل پردازنده

• حافظه کاشه L2 می‏تواند تا 4 گیگابایت حافظه RAM را پشتیبانی نماید.

• مجموعه دستورالعمل‏های SSE2 (144 دستورالعمل SSE2)

• واحد ممیز اعشار پیشرفته

• چندین حالت دارای مصرف پایین

 

به لحاظ داخلی، پردازنده پنتیوم 4، یک معماری جدید از شرکت اینتل را با نام NetBurst microarchitecture معرفی می‏نماید که در برگیرنده تکنولوژی Hyper-Pipelined، یک موتور اجرای سریع، یک باس سیستم 400 مگاهرتزی و یک کاشه execution trace می‏باشد. تکنولوژی Hyper-Pipelined، ژرفای خط لوله دستورالعمل را در مقایسه با پردازنده پنتیوم III دو برابر می‏کند بدان معنا که مراحل بیشتر و کوچکتری برای اجرای دستورالعمل‏ها مورد نیاز است. البته این مسئله همچنین امکان سرعت‏های خیلی بالاتری را برای این پردازنده ایجاد می‏نماید. موتور اجرایی سریع پردازنده امکان می‏دهد تا 2 واحد حسابی / منطقی عدد صحیح پردازنده (ALUها) در فرکانسی دوبرابر فرکانس هسته پردازنده اجرا شوند. بدان معنا که دستورالعمل‏ها در 2/1 سیکل ساعت اجرا می‏شود. باس 400 مگاهرتزی سیستم، امکان می‏دهد تا داده‏ها با سرعت 4 بار به ازای هر سیکل ساعت، انتقال داده شوند. واحد execution trace. یک کاشه L1 پرقدرت می‏باشد که امکان ذخیره‏سازی 12 کیلو ریز دستورالعمل رمزگشایی شده را فراهم می‏نماید. اینکار باعث می‏گردد تا نیازی به دیکدر دستورالعمل در داخل خط لوله اجرای اصلی نباشد و به این صورت عملکرد پردازنده بهبود می‏یابد. از میان واحدهای نام برده شده، باس پردازنده از همه مهمتر می‏باشد. به لحاظ فنی، باس این پردازنده یک باس 100 مگاهرتزی quad-pumpedمی‏باشد که سرعت انتقال آن به ازای هر سیکل 4 برابر می‏شود. از آنجائی که باس این پردازنده، 64 بیت عرض دارد، نرخ ارسال بیت این باس، 3200 مگابایت بر ثانیه است. این عدد با سرعت حافظه RDRAM با کانال دوگانه که 1600 مگابایت به ازای هر کانال می‏باشد یا در کل 3200 مگابایت بر ثانیه است. دقیقا سازگار است. استفاده از حافظه RD-RAM دو کاناله بدان معناست که RIMMها می‏بایست بصورت مزدوج اضافه گردند.

درمعماری داخلی خط لوله 20 مرحله‏ای جدید این پردازنده، تک تک این دستورالعمل‏ها به تعداد زیادی اجزاء کوچکتر تقسیم می‏شوند و این پردازنده را به چیزی شبیه پردازنده RISC تبدیل می‏کنند. متاسفانه این مسئله می‏تواند به تعداد سیکلهای مورد نظر برای اجرای دستورالعمل‏ها اضافه گردد (اگر نرم‏افزار مربوط به این پردازنده بهینه‏سازی نشود)، benchmarkهای اولیه روی نرم‏افزار موجود نشان دادند که پردازنده پنتیوم III یا پردازنده‏های آتلون شرکت AMD به راحتی توانستند همگام با پنتیوم 4 اجرا شوند و حتی در برخی موارد آنرا پشت سر بگذارند اما با اصلاحات انجام شده روی نرم‏افزار پنتیوم 4 این مشکل برطرف شده است و در واقع پردازنده‏های پنتیوم 4 توانستند به قدرت واقعی خود دست یابند.

پردازنده پنتیوم 4 همچنین یک سوکت جدید CPU را ارائه می‏نماید.

پنتیوم 4 اولین ریزپردازنده شرکت اینتل می‏باشد که از سوکت 423 استفاده می‏کند و دارای 423 پایه می‏باشد.( در آرایش 39X39 SPGAانتخاب ولتاژ از طریق یک رگولاتور اتوماتیک ولتاژ که روی مادربرد نصب شده است، صورت می‏گیرد.

 

ملزومات حافظه

با وجــــــودی کـــــه مــــــادربردهای فعلی مـبتنی بر پنتیوم 4، از ماژول‏های (RD-RAM RAMBUS)RAM که برای چیت‏ست‏های مورد استفاده در مادربردهای پنتیوم III طراحی شده بود استفاده می‏کنند، کانالهای دو گانه RD-RAM شما را ملزم می‏کنند که یک زوج ماژول مشابه بنام RIMM را نصب کنید. اگر مادربرد پنتیوم III از SDRAM استفاده می‏کند شما می‏بایست یک حافظه کاملا جدید RDRAM را برای ارتقاء پنتیوم خود خریداری کنید. اگر برد پنتیوم III شما از SDRAM استفاده می‏کند اما دارای 2 ماژول RIMM کاملا مشابه نیست، شما می‏بایست از RIMMهای مکمل برای سازگاری با این ماژول‏ها استفاده کنید با وجودی که چیت‏ست‏های مادربرد اولیه پنتیوم 4 فقط از حافظه RD-RAM پشتیبانی می‏کردند، چیت‏ست‏های جدیدتر از حافظه‏های استانداردتر همانند DDR و SDRAM پشتیبانی می‏کنند.

 

مسائل مربوط به منبع تغذیه

پنتیوم 4 به مقدار زیادی توان الکتریکی نیاز دارد و به این دلیل اغلب مادربردهای پنتیوم 4 از یک ماژول رگولاتور ولتاژ با طرح جدید استفاده می‏کنند که بجای 3/3 ولت یا 5 ولت از ولتاژ 12 ولت تغذیه می‏شود. با استفاده از این توان 12 ولت، راندمان سیستم افزایش یافته و جریان کل جاری در سیستم با استفاده از ولتاژ بالاتر بعنوان یک منبع، شدیدا کاهش می‏یابد. منابع تغذیه PC، توان 12 ولت بسیار دقیقتری را تولید می‏کنند اما منابع تغذیه و مادربرد ATX اصولا دارای فقط یک پین توان 12 ولت هستند.( هر پین فقط 6 آمپر جریان می‏کشد). بنابراین خطوط ارسال توان 12 ولت اضافی برای حمل این توان به مادربرد لازم بود. برای رفع این مشکل از یک کانکتور توان سوم بنام کانکتور ATX12V استفاده می‏شود. این کانکتور جدید علاوه بر کانکتور منبع تغذیه استاندارد 20 پایه ATX و کانکتور 6 پایه کمکی (3.3/5V) می‏باشد خوشبختانه خود منبع تغذیه نیازی به طراحی مجدد ندارد.

شرکت Sentilla مجموعه نرم‌افزار پذیرفته شده برای برنامه‌های جاوا را معرفی کرده است تا بر روی ریز پردازنده‌های قدرت پایین اجرا شود. Joes Polastre مدیر ارشد تکنولوژی و یکی از موسسان Sentilla گفت، Sentilla Software Suite به کاربران اجازه توسعه و بکارگیری نرم‌افزار مبتنی بر جاوا را در ریز پردازنده‌های قدرت پایین و باریک داخلی دیوایس‌ها می‌دهد. کاربران می‌توانند آن برنامه‌ها را با استفاده از پلاتفرم، به صورت بی‌سیم اداره کنند.

Polastre گفت، پلاتفرم به میلیون‌ها توسعه دهنده جاوا اجازه خلق برنامه‌ها برای ریز پردازنده‌های حاضر در آبجکت‌هایی را که با یکدیگر ارتباط دارند را می‌دهد. وی افزود، این در رقابت‌های اجرای جاوا در دیوایس‌های باریک با حافظه کوچک بوسیله احاطه کامل محیط جاوا در ریز پردازنده‌ها پیروز می‌شود. پلاتفرم از مدیریت حافظه و ذخیره‌سازی در دیوایس استفاده می‌کند تا کد جاوا را در داخل و خارج حافظه در صورت نیاز تعویض نماید، که موجب می‌شود تا پلاتفرم از برنامه‌های بزرگ بدون draining منابع استفاده کند.

برنامه‌های جاوا، استفاده از محیط توسعه ابزار را در کامپیوتر توسعه داده‌اند و در ریز پردازنده‌ بکار برده می‌شوند. سپس ابزار مدیریت مجموعه، برنامه‌های جاوا شامل تهیه روزرسانی‌ها و تامین استحکام را اداره می‌نمایند.

Polastre اضافه کرد، پلاتفرم با ریز پردازنده MSP430 شرکت Texas Instruments، پردازشگر 16 بیتی RISC (کامپیوتر مجموعه دستور کاهش یافته) کار می‌کند، اما اکثر ریز پردازنده‌ها آن را در آینده پشتیبانی می‌نمایند.

 

وی افزود، این مجموعه هوش را به دیوایس‌هایی که با یکدیگر عمل متقابل انجام می‌دهند، اضافه می‌کند. Polastre به ریز پردازنده‌ها همانند "کامپیوترهای کوچک" می‌نگرد که مفهوم کامپیوتری نفوذکننده را در جائیکه دیوایس‌ها دائما با سایرین بدون بی‌سیم و یا بواسطه سایر تکنولوژی‌های ارتباطی رابط برقرار می‌کنند توسعه می‌دهد.

 

Polastre گفت، کامپیوتر را به هر چیزی در دنیا می‌توان متصل نمود. آنان انواع کارهای جالب توجه برای مردم را انجام می‌دهند. کارهایی مثل توسعه و تکمیل برنامه‌های محافظتی در سیستم‌های Sprinkler تا بلادرنگ فضاها سبز و گلخانه‌ها را آبیاری و معتدل نمایند.

وی ادامه داد، برنامه‌های هوشمند در ریز پردازنده‌ها برای شرکت‌های بزرگ و اورژانس توسعه می‌یابند، که به گروه‌های امداد امکان برنامه‌ریزی را ارائه می‌دهند تا به صورت بی‌سیم اطلاعات بیمار را بلادرنگ جمع آوری و ارسال نمایند. شرکت‌های بزرگ می‌توانند از این پلاتفرم جهت پیگیری انتقال کالاها استفاده کنند.

Sentilla که سابقا به عنوان Moteiv شناخته می‌شد، با شرکت سان مایکروسیستمز همکاری می‌کند تا پلاتفرم جاوا را برای برنامه‌های امدادرسانی کامپیوتری ایجاد کند.

منبع:نارنج


X