شناخت معماری سی پی یو cpu
- تغییرات تعداد پایه‌ها :
در مورد اینتل تمامی پردازنده‌ها هم اكنون تحت استاندارد سوكت LGA با 775 پایه هستند و جدیدا 1366 پایه ، در مورد AMD ، تغییرات مختلفی صورت گرفت ، اما ظهور كوتاه مدت سوكتهای 754 ، 939 ، 940 قدیمی نهایتا به سوكت 940 پایه جدید تحت عنوان AM2 انجامید ، هم اكنون تقریبا تمامی پردازنده‌های AMD موجود در بازار AM2 و AM2+ هستند ، AM3 نیز در حال فراوان شدن است.
2- 64 بیتی :
اولین پردازنده‌های 64 بیتی برای PC عادی ، توسط AMD ارائه شد و از آن ببعد CPU های Athlon XP و Sempron به Athlon 64 و Sempron 64 تغییر نام دادند.
گذر از 32 بیتی به 64 بیتی در مورد اینتل با تاخیر بیشتر و طی مراحل گوناگون صورت گرفت و در همین مقطع بود كه AMD برای چند ماهی گوی سبقت را ربود.پردازنده‌های اینتل كه بخشی از آنها و سپس تمامی قسمتها به 64 بیتی تغییر یافتند (بهمراه دیگر فناوریها) از آن پس Core 2 نامیده شدند.
امروزه تمامی پردازنده های جدید عرضه شده به بازار 64 بیتی هستند ، اینستکه دیگر صحبتی از 32 یا 64 بودن آنها در برگه مشخصات هم نیست.
3- دو هسته‌ای و چهارهسته‌ای (Dual و Quad)
با ظهور پردازنده 2 هسته‌ای اینتل بازهم دوران سبقت چند ماهه AMD به پایان رسید و ایندو رقابت نزدیكی را در ارائه پردازنده‌های دو هسته‌ای آغاز نمودند.
اینتل كه قبلا نیز پردازنده‌های 32 بیتی Dual Core را داشت ، این مورد را به تكنولوژی Core 2 اضافه كرد و CPUهای سری Core 2 Duo را كه در حال حاضر سهم زیادی از بازار را دارند عرضه نمود.
توجه دارید كه Core 2 بمعنی دوهسته‌ای نیست بلكه Duo بمعنی دو هسته‌ایست.
بهمین ترتیب Core 2 میتواند بصورت Core 2 Solo یا Core 2 Quad باشد.
Core 2 Duo ابتدا تحت سری E4000 مثل E4300 و سپس تحت سری E6000 مثل E6600 مشهور و اینروزها سری ٍقدرتمند E8000 مثل E8400 ارائه گردید.
CPU های چهارهسته‌ای اینتل با عنوان Quad یا Quadro شناخته میشوند و با حرف Q یا QX مشخص میگردند مثلا QX9650 یا Q6600 و Q9300 و یا Q9650 و ...
در این بین AMD هم بیكار ننشست و CPU دو هسته‌ای خود را آماده نمود و آنرا X2 نامید كه با تلفیق 64 بیتی ، اكنون Athlon 64 X2 و Sempron 64 X2 را در بازار داریم ، مثل Athlon 64 X2 5600+.
چهارهسته‌ای های AMD كه با X4 مشخص میشوند با ورود سری Phenom در سال گذشته به بازار معرفی شدند ، مثل Phenom X4 9750 ، از طرفی AMD یك گروه CPU سه هسته‌ای را تولید و با علامت X3 كرد ، مثلا Phenom X3 8750 ، اینها با رقم 8 در ابتدا شماره‌گذاری میشوند.
از طرفی اكنون پردازنده‌های Phenom II را داریم كه پیشرفتهای درخور توجهی را نشان میدهد.
4 – Cache :
اندازه كاشه CPU سهم مهمی در كارائی آن دارد ، در مورد پردازندهای Core 2 Duo ، كاشه L2 ابتدا 2MB بود اما در مورد E6600 به 4MB افزایش پیدا نمود ، همچنین برخی مدلها با شماره 20 در انتها و كاشه 4 مگابایت به بازار آمد مثل E6320 یا E4320 و ...
پردازنده‌های جدیدتر اینتل با عدد 50 در آخر همگی دارای 4MB حافظه كش هستند.مثل E6550 ، E6850 و ... و سری 8000 مثلا E8500 دارای L2 برابر 6MB هستند ، در مورد Core2 Quad كاشه L2 برابر 6 یا 8 مگابایت است ، اما در مورد پردازنده‌هایی با عدد 50 در آخر مثلا Q9550 یا Q9650 كاشه L2 برابر با 12MB میباشد پس علت گرانتر بودن آنها را در میابید.
پردازنده‌های X2 AMD متاسفانه فقط دارای یك مگابایت كش L2 هستند اما در مورد Phenom اندازه كش و تركیب آن افزایش و بهبود یافته‌است ، در اینجا یك كاشه L3 وجود دارد كه اندازه آن 2MB و مشترك بین تمامی سه یا چهار هسته است.
در مورد Phenom II این كاشه L3 برابر با 6MB میباشد.
5- فركانس :
وقتی صحبت از فركانس CPU میشود ، دو مفهوم بذهن میرسد ، یكی فركانس داخلی CPU و دیگری فركانس خارجی یا همان فركانس FSB آنست كه تحت این فركانس با حافظه و كارت گرافیك ارتباط دارد.
اگر 2-3 سال است كه CPU نخریده‌اید و تصور دارید فركانس پردازنده‌ها الان باید به 5-6 هزار رسیده باشد ، اشتباه است ، فركانسها همان اعداد و ارقام 3 سال پیش و حتی كمتر از آن است ، بخاطر تعداد بسیار زیاد ترانزیستورها در یك CPU كه در حال نزدیكی به مرز یك میلیارد میباشد ، امكان بالابردن فركانس نیست وگرنه اشكالات متعددی از جمله داغ شدن و مصرف توان شدید پیش میاید ، در عوض سعی كرده‌اند فنآوری معماری قطعه را بهتر سازند.
AMD بود كه اولین دوهسته‌ای با فركانس 3.0 GHz را بنام Athlon 64 X2 6000+ عرضه نمود كه ابتدا بازار را شوكه كرد اما پس از چند هفته و مشاهده كارائی ناامیدكننده آن و عدم توانائی Over Clock از رونق افتاد.
بالاترین فركانس در Intel هم در مورد دو هسته‌ایها 3.33 GHz است و در مورد Quadro حتی پایینتر از آن است وگرنه CPU شما 300-400 وات بتنهایی مصرف خواهد داشت! ( یك خانواده گرانقیمت از Quad تا فركانس 3.4 GHz میرسد.)
پس ملاحظه میفرمایید كه اینتل هم در پی AMD دیگر در قید شماره گذاری بر حسب فركانس نیست ، E8400 بمعنی فركانس 8.4GHz نیست بلكه نمادی از قدرت CPU در مقایسه با CPU های عادی پنتیوم 4 میباشد.
خوب ، حال برویم سراغ FSB كه بعكس فركانس داخلی افزایش چشمگیری داشته است ، در حال حاضر شاهد FSB برابر با 1066 و 1333 هستیم.
یكبار دیگر پردازنده‌های جدید اینتل با عدد 50 در آخر پیشتاز FSB با سرعت 1333 هستند و دارای كارائی عالی.(E6550 ، E6750 ، E6850)
همچنین در مورد پردازنده‌های جدید 45 نانومتری E8500 ، E8400 و E8200 و سری 9000 از پردازنده‌های چهر هسته‌ای مثلا Q9550.
در مورد AMD میدانید كه FSB مطرح نیست و فركانس HT مطرح است.فركانس HT هم در حال حاضر در تمامی پردازنده‌های AM2 آن 1GHz میباشد ، اما در مورد Phenom ، AMD از 1.6 GHz شروع میشود و به 2 GHz هم میرسد.
6- گذر از میكرو به نانو و مصرف توان :
4-5 سال قبل شاهد تكنولوژی 18 صدم و پس از آن 13 صدم میكرو در عرصه PC بودیم ، با افزایش روز افزون تعداد ترانزیستورها و مصرف توان آنها ، تولید كنندگان چیپ روز بروز بفكر كوچكتر نمودن تكنولوژی ساخت میباشند بطوریكه امروزه شاهد پردازندهای AMD با فنآوری 90 و 65 نانومتر و Intel 65 و 45 نانومتری هستیم ، AMD بتازگی در حال بکارگیری فن آوری 45 نانومتر است.
تكنولوژی ساخت یكی از عوامل مهم در مصرف توان و كارائی CPU در انجام Overclocking میباشد.
كدگشایی هوشمندترCore اولین معماری در دنیای پردازنده‌های x86 است كه به 4 واحدكدگشایی x86 تجهیز شده است: 3 «كدگشای ساده» و یك «كدگشای پیچیده». وظیفه واحد‌های كدگشایی در تمام پردازنده‌های x86 كنونی تنها ترجمه كردن دستورالعمل‌های ورودی (شامل كدعملگر و آدرس‌ها) نیست، بلكه ترجمه دستورالعمل‌ها با طول متغییر 1 الی 15 بیتی به دستورالعمل‌های از پیش تعیین شده با طول ثابت (دستورالعمل‌های RISC) كه زمان‌بندی و اجرای آنها ساده‌تر است نیز میباشد، اینتل نام این دستورالعمل‌ها كدگشایی شده را micro-op نهاده است.
در معماری Core، اكثر دستورالعمل‌ها x86 توسط یكی از سه واحدكدگشایی ساده به یك micro-op ترجمه میشوند و سایر دستورالعمل‌های سطح‌بالایی كه حداكثر با چهار micro-op بیان میشوند، توسط واحد كدگشایی پیچیده كدگشایی میگردند.
یكی دیگر از نوآوری‌های معماری Core، «همجوشی macro-op» نام دارد، این ویژگی تركیب دو دستورالعمل وابسته x86 را ممكن می‌سازد. به عنوان مثال دستورالعمل مقایسه (CMP) با دستورالعمل پرش (JNE) به كمك این ویژگی تركیب شده و به یك micro-op كدگشایی میشود. این دستورالعمل‌ها به طور عمومی نتیجه كامپایل عبارات شرطی if، then و else هستند. به كمك این نوآوری، پردازنده‌هایی كه از معماری Core بهره می‌برند، توانایی كدگشایی پنج دستورالعمل را در هر سیكل ساعت دارند ، با توجه به تصویر شماره (1)، پنج دستورالعمل به صورت هم زمان از صف دستوالعمل‌ها خوانده شده و در نهایت چهار micro-op كدگشایی میشود.
به گفته اینتل به طور متوسط در برنامه‌های عمومی كامپیوتر، از میان هر 10 دستورالعمل استاندارد x86 كه به پردازنده ارسال میشود دو دستورالعمل قابل ادغام با همدیگر هستند و دستورالعمل تركیب شده مسیر خط‌لوله را همانند یك دستورالعمل ساده طی كرده و در پایان خط لوله تاثیر مشابه با حالت تركیب نشده بر روی ثبات‌های پردازنده خواهد گذاشت. در صورتی این ادعای اینتل صحت داشته باشد، «همجوشی macro-op» حدود 11 درصد افزایش كارایی را به ارمغان خواهد آورد.
• «واحد واكشی»: در این واحد دستورالعمل از حافظه اصلی خوانده شده و به ثبات‌های داخلی پردازنده منتقل میشود،دستورالعمل واكشی شده الگویی از بیت‌ها به زبان ماشین است كه در بر گیرنده نوع عملگر و آدرس عملوند‌های آن است.
• «واحد كدگشایی»: در این واحد الگوی دستورالعمل از داخل ثبات پردازنده خوانده شده و با کدگشایی آن واحد اجرایی را برای اجرای محاسبات درخواست شده آماده می‌كند.
• «واحد واكشی عملوند»: این واحد، داده‌هایی كه آدرس آنها در دستورالعمل ذكر شده را از حافظه كاشه، به ثبات‌های داخلی پردازنده انتقال می‌دهند.
• «واحد اجرایی»: پس از حصول اطمینان از موجودیت داده‌ها در داخل ثبات‌های پردازنده و آماده سازی واحد اجرایی، واحد‌های ریاضی و منطقی موجود در بخش اجرایی پردازنده (ALU)، محاسبه دستورالعمل را آغاز می‌كنند.
• «واحد بازگیری»: در این مرحله نتیجه محاسبات كه داخل ثبات‌های پردازنده ذخیره شده به حافظه كاشه یا حافظه اصلی كامپیوتر منتقل میشود.
نسل بعدی پردازنده‌های اینتاز زمان نسل اول پردازنده‌های اینتل كه با معرفی پردازنده 8086 در سال 1978 آغاز شد تا كنون تنها مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های آن زنده باقی مانده و هنوز در اكثر نرم‌افزارها از آنها استفاده میشود، هرچند نسل‌های جدید محدوده این دستورالعمل‌ها را كه به نام دستورالعمل‌های x86 شناخته میشوند گسترده تر كردند ، اما سازگاری با دستورالعمل‌های نسل‌های پیشین هرگز در طراحی معماری نسل‌های بعدی فراموش نشد.
معماری نسل ششم پردازنده‌های اینتل كه از «پنتیوم پرو» تا «پنتیوم III» را در برمی‌گرفت یكی از موفق‌ترین معماری‌های اینتل به شمار می‌رود، این معماری كه P6 نام دارد توانست به پردازنده‌های اینتل آنچنان قدرتی بخشد كه مدتها رقیبی برای آنها پیدا نمی‌شد، اما پس از آن معماری NetBrust به كار برده شده در پردازنده‌های «پنتیوم 4»، دیگر نتوانست به یكه تازی‌های اینتل در بازار پردازنده‌های كامپیوترهای شخصی ادامه دهد.
معماری نسل آینده پردازنده‌های اینتل كه Core™ نام گرفته است، آنچنان متفاوت است كه شركت اینتل تصمیم گرفته نام پردازنده‌هایی كه از این معماری در آنها بهره برده شده دیگر «پنتیوم» نباشد، با این كه قبلا هم خبر‌های متعددی مبنی بر تحول بخش بازاریابی شركت اینتل نقل كرده‌ایم پیش بینی مرگ «پنتیوم» در سیزدهمین سال حیاتش چندان دور از انتظار نبود. در معماری‌های ابتدایی مانند آنچه كه در «پنتیوم پرو» به كار برده شده بود، این نوع دستورالعمل‌ها به چندین micro-op شكسته می‌شد، زیرا واحد‌های محاسباتی پردازنده تنها به ثبات‌ها دسترسی مستقیم برای محاسبات خود دارند. بنابر این در بهترین حالت دستورالعمل ADD [mem],EAX به دستورالعمل‌های زیر شكسته میشود:• «بارگذاری» : MOV EBX,[mem]a
• محاسبات منطقی و ریاضی : ADD EBX,EAX
• «ذخیره‌سازی» : MOV [mem],EBX
سلام مهمان گرامی؛
به کیان ست خوش آمدید برای مشاهده انجمن با امکانات کامل می بايست از طريق این لینک عضو شوید.
به کیان ست خوش آمدید برای مشاهده انجمن با امکانات کامل می بايست از طريق این لینک عضو شوید.
پاسخ با نقل قول
