آشنایی کامل با سی پی یو (central processing unit )

25
www.alighalehban.com [ ﺁﺷﻨﺎ ﻳﻲ ﻛﺎﻣﻞ ﺑﺎ ﺳ) Central Processing Unit ( ] www.alighalehban.com ﺁﺷﻨﺎﻳﻲ ﻛﺎﻣﻞ ﺑﺎ ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮ) Central Processing Unit ( www.alighalehban.com ﺭﻳﺰﭘﺮﺩﺍﺯﻧﺪﻩ ، ﻳﻚ ﺗﺮﺍﺷﻪ ﻱ ﭼﻨﺪ ﺳﺎﻧﺘﻴﻤﺘﺮﻱ ﺍﻟﻜﺘﺮﻭﻧﻴﻜﻲً ﻛﺎﻣﻼ ﻛﻪ ﺑﻪ ﺁﻥ ﻭﺍﺣﺪ ﭘﺮﺩﺍﺯﺷﮕﺮ ﻣﺮﻛﺰﻱ) CPU ( ﻧﻴﺰ ﮔﻔﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮﺩ. ﺭﻳﺰﭘﺮﺩﺍﺯﻧﺪﻩ ﺑﺮﺭﻭﻱ ﺑﺮﺩ ﺍﺻﻠﻲ ﻣﺘﺼﻞ ﻣﻲ ﺷﻮﺩ ﻭ ﺩﺭ ﺣﻜﻢ» ﻣﻐﺰ« ﺑﺮﺍﻱ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﻛﻠﻴﻪ ﻋﻤﻠﻴﺎﺕ ﭘﺮﺩﺍﺯﺷﻲ ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﻭﺍﺣﺪ ﺻﻮﺭﺕ ﻣﻲ ﮔﻴ ﺮﺩ. ﺭﻳﺰﭘﺮﺩﺍﺯﻧﺪﻩ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻫﺎﻱ ﻻﺯﻡ ﺑﺮﺍﻱ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺕ ﻭ ﻋﻤﻠﻴﺎﺕ ﻣﻮﺭﺩ ﻧﻈﺮ ﻳﻚ ﺭﺍﻳﺎﻧﻪ ﺭﺍ ﻓﺮﺍﻫﻢ ﻣﻲ ﺳﺎﺯﺩ. ﺩﺭ ﻭﺍﻗﻊ ﺭﻳﺰﭘﺮﺩﺍﺯﻧﺪﻩ ﺍﺯ ﻟﺤﺎﻅ ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ ﻳﻚ ﺗﺮﺍﺷﻪ ﺍﺳﺖ ﺭﻳﺰﭘﺮﺩﺍﺯﻧﺪﻩ ﻭﻇﺎﻳﻔﻲ ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ: ﻛﻨﺘﺮﻝ ﻭ ﺍﺟﺮﺍﻱ ﺩﺳﺘﻮﺭﺍﻟﻌﻤﻞ ﻫﺎ ، ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻫﻤﺎﻫﻨﮕﻲ ﺑﻴﻦ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ ﻫﺎﻱ ﺍﺟﺰﺍﻱ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺳﻴﺴﺘﻢ ، ﺗﺸﺨﻴﺺ ﻧﻮﻉ ﻋﻤﻠﻴﺎﺕ ﻭ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺍﺟﺮﺍﻱ ﺁﻥ ﻫﺎ ، ﺁﻭﺭﺩﻥ ﺍﻃﻼﻋﺎﺕ ﻣﻮﺭﺩ ﻧﻴﺎﺯ ﺍﺯ ﺣﺎﻓﻈﻪ ﺑﻪ ﺩﺍﺧﻞ ﺭﻳﺰﭘﺮﺩﺍﺯﻧﺪﻩ ﻭ ﺫﺧﻴﺮﻩ ﺳﺎﺯﻱ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻱ ﻋﻤﻠﻴﺎﺕ ﺩﺭ ﺣﺎﻓﻈﻪ ﺭﺍ ﺑﺮﻋﻬﺪﻩ ﺩﺍﺭﺩ. ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻓﻦ ﺁﻭﺭﻱ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﺑﺎﻻ ﺩﺭ ﺳﺎﺧﺖ ﺁﻥ ﺗﻨﻬﺎ ﭼﻨﺪ ﻛﻤﭙﺎﻧﻲ ﺑﺰﺭگ ﻣﻲ ﺗﻮﺍﻧﻨﺪ ﺁﻥ ﺭﺍ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻛﻨﻨﺪ ﻛﻪ ﺑﺮﺍﻱ ﺭﺍﻳ ﺎﻧﻪ ﻫﺎﻱ ﺷﺨﺼﻲ ﺍﻳﻦ ﺗﻌﺪﺍﺩ ﺩﺭ ﻭﺍﻗﻊ ﺩﻭ ﻛﻤﭙﺎﻧﻲ ﻣﻴﺒﺎﺷﺪ. ﺗﻤﺎﻡ ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮﻫﺎﻱ ﺭﺍﻳﺎﻧﻪ ﻫﺎﻱ ﺷﺨﺼﻲ ﺟﻬﺎﻥ ﺭﺍ ﺍﻳﻦ ﺩﻭً ﺗﻘﺮﻳﺒﺎ ﺷﺮﻛﺖ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ ﻭ ﺍﻳﻦ ﺩﻭ ﺷﺮﻛﺖ ﺭﻗﺎﺑﺖ ﻓﺸﺮﺩﻩ ﺍﻱ ﺭﺍ ﺑﺎ ﻫﻢ ﺩﺍﺭﻧﺪ. ﺷﺮﻛﺖ ﺍﻭﻝ ﺍﻳﻨﺘﻨﻞIntel ﻭ ﺷﺮﻛﺖ ﺩﻭﻡ ﺍﻱ ﺍﻡ ﺩﻱ) A.M.D ( Advanced Micro Devices . ﺗﺎ ﭼﻨﺪ ﺳ ﺎﻝ ﻗﺒﻞ ﺑﻴﺶ ﺍﺯ% 90 ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮﻫﺎﻱ ﺟﻬﺎﻥ ﺭﺍ ﺍﻳﻨﺘﻞ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻲ ﻛﺮﺩ ﻭ ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮﻫﺎﻱ ﺍﻱ ﺍﻡ ﺩﻱ ﺩﺭ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮﻫﺎﻱ ﺍﻳﻨﺘﻞ ﺿﻌﻴﻒ ﻋﻤﻞ ﻣﻲ ﻛﺮﺩﻧﺪ ﺍﻣﺎ ﺑﻌﺪ ﺍﺯ ﺳﺎﻝ2000 ﻣﻴﻼﺩﻱ ﺍﻳﻦ ﺍﺧﺘﻼﻑ ﺍﺯ ﻣﻴﺎﻥ ﺭﻓﺖ ﻭ ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮﻫﺎﻱ ﺩﻭ ﺷﺮﻛﺖ ﺭﻗﺎﺑﺖ ﻓﺸﺮﺩﻩ ﺍﻱ ﺭﺍ ﺑﺎ ﻫﻢ ﺷﺮﻭﻉ ﻛﺮﺩﻧﺪ. ﻫﺮ ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮ ﺷﺎﻣﻞ ﻭﻳﮋ ﮔﻲ ﻫﺎﻳﻲ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺍﻳﻦ ﻭﻳﮋﮔﻲ ﻫﺎ ﻧﻮﻉ ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮ ﺷﻤﺎ ﺭﺍ ﻣﺸﺨﺺ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ. ﺷﺮﻛﺖ ﺳﺎﺯﻧﺪﻩ ، ﺳﺮﻋﺖ ﺳﺎﻋﺖ ﺩﺭﻭﻧﻲInternal Clock Speed ﻛﻪ ﺑﻪ ﺳﺮﻋﺖ ﻣﺸﻬﻮﺭ ﺍﺳﺖ ، ﻓﺮﻛﺎﻧﺲ ﻛﺎﺭﻱ ﺁﻥ ﻛﻪ ﺑﻪ ﺁﻥ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺎﺱ ﻳﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﺍﻧﺘﻘﺎﻝ ﺩﺍﺩﻩ ﻧﻴﺰ ﮔﻔﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮﺩBus Speed ، ﻧﺴﺒﺖ ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮ ﻳﺎ ﻧﺴﺒﺖ ﺳﺎﻋﺖ ﻛﻪ ﻋﺒﺎﺭﺕ ﺍﺳﺖ ﺍﺯ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺎﺱ/ ﺳﺮﻋﺖ ﺳﺎﻋﺖratio = clock speed / bus speed . ﺑﺎ ﺩﺍﺷﺘﻦ ﺳﺮﻋﺖ ﺳﺎﻋﺖ ﻭ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺎﺱ ، ﻧﺴﺒﺖ ﺳﻲ ﭘﻲ ﻳﻮ ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ ﺁﻳﺪ.

Upload: -

Post on 13-Aug-2015

319 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

TRANSCRIPT

Page 1: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

) Central Processing Unit(سي پي يو با آشنايي كامل www.alighalehban.com

كه به آن واحد كامالً الكترونيكي ي چند سانتيمتريتراشه يكريزپردازنده ، ريزپردازنده برروي برد اصلي متصل مي . نيز گفته مي شود ) CPU(پردازشگر مركزي

واحد كه كليه عمليات پردازشي در اين براي سيستم است» مغز « شود و در حكم ريزپردازنده پتانسيل هاي الزم براي انجام محاسبات و عمليات مورد .ردصورت مي گي

در واقع ريزپردازنده از لحاظ فيزيكي يك تراشه . نظر يك رايانه را فراهم مي سازدكنترل و اجراي دستورالعمل ها ، ايجاد هماهنگي : ريزپردازنده وظايفي از جمله است

آن ها ، مختلف سيستم ، تشخيص نوع عمليات و ترتيب اجراي بين فعاليت هاي اجزاي آوردن اطالعات مورد نياز از حافظه به داخل ريزپردازنده و ذخيره سازي نتيجه ي

به علت فن آوري بسيار باال در ساخت آن تنها چند . عمليات در حافظه را برعهده دارد انه هاي شخصي اين تعداد در واقع را توليد كنند كه براي راي توانند آن كمپاني بزرگ مي

تقريباً تمام سي پي يوهاي رايانه هاي شخصي جهان را اين دو .دو كمپاني ميباشدشركت اول . كنند و اين دو شركت رقابت فشرده اي را با هم دارند شركت توليد مي

تا . A.M.D ( Advanced Micro Devices( و شركت دوم اي ام دي Intelاينتنل كرد و سي پي سي پي يوهاي جهان را اينتل توليد مي 90%ال قبل بيش از چند س

كردند اما بعد از يوهاي اي ام دي در مقايسه با سي پي يوهاي اينتل ضعيف عمل ميميالدي اين اختالف از ميان رفت و سي پي يوهاي دو شركت رقابت فشرده 2000سال

ها نوع كه اين ويژگي هايي است گيهر سي پي يو شامل ويژ.اي را با هم شروع كردند Internalشركت سازنده ، سرعت ساعت دروني . كند سي پي يو شما را مشخص مي

Clock Speed كه به سرعت مشهور است ، فركانس كاري آن كه به آن سرعت باس، نسبت سي پي يو يا نسبت Bus Speedشود يا سرعت انتقال داده نيز گفته مي

/ ratio = clock speed سرعت ساعت/ از سرعت باس ساعت كه عبارت است bus speed . مي با داشتن سرعت ساعت و سرعت باس ، نسبت سي پي يو بدست

. آيد

Page 2: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

تاريخچه ريزپردازنده

اين . به بازار عرضه شد Intel 4004با نام 1971اولين ريزپردازنده در سال بيتي 4ه انجام عمليات جمع و تفريق ريزپردازنده قدرت زيادي نداشت و تنها قادر ب

تنها نكته مثبت اين پردازنده استفاده از يك تراشه بود، زيرا تا قبل از آن از چندين . بوداولين نوع ريزپردازنده كه بر روي كامپيوتر . تراشه براي توليد رايانه استفاده مي شد

يك تراشه قرار داشت بيتي بود و بر روي 8اين پردازنده . بود 8080. خانگي نصب شدپس از آن پردازنده اي كه تحول عظيمي در . به بازار عرضه گرديد 1974و در سال

IBMتوسط شركت 1979اين پردازنده در سال . بود 8088دنياي رايانه بوجود آورد بدين صورت توليد ريزپردازنده ها توسط . عرضه گرديد 1982طراحي و در سال

، 80386، 80286سرعت رشد يافت و به مدل هاي شركت هاي توليدكننده به Intelاين پردازنده ها توسط شركت . منتهي شد 4، پنتيوم 3، پنتيوم 2، پنتيوم 80486

جديد در مقايسه 4طبيعتاً پنتيوم هاي . و ساير شركت ها طراحي و به بازار عرضه شدبار 5000ه ميزان بسيار قوي تر مي باشند زيرا كه از نظر سرعت ب 8088با پردازنده

جديدترين پردازنده ها اگر چه سريعتر هستند گران . عمليات را سريعتر انجام مي دهندولي اين كيفيت . كارآيي رايانه ها بوسيله پردازنده آن شناخته مي شود. تر هم مي باشند

به طور مثال اگر يك . فقط سرعت پروسسور را نشان مي دهد نه كارآيي كل رايانه راآن 4ه در حال اجراي چند نرم افزار حجيم و سنگين است و پروسسور پنتيوم رايان

اما اين . كيگاهرتز است، ممكن است اطالعات را خيلي سريع پردازش كند 2400يعني اين كه پروسسور جهت انتقال اطالعات . سرعت بستگي به هاردديسك نيز دارد

. زمان زيادي را در انتظار مي گذراند

پروسسورها با . و سلرون هستند 4، پنتيوم Intelامروزي ساخت شركت پروسسورهاي معادل يك ميليارد هرتز با يك ميليارد سيكل (سرعت هاي مختلفي برحسب گيگاهرتز

متغير است و براي پروسسور 53/2گيگاهرتز تا 4/1از 4براي پنتيوم ) در ثانيه استسلرون همه كارهايي را كه يك يك. گيگاهرتز است 8/1گيگاهرتز تا 85/0سرعت از

. انجام مي دهد را مي تواند انجام دهد اما نه به آن سرعت 4پنتيوم

Page 3: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

درون يك پردازنده

نگاهي به درون يك است، نحوه عملكرد پردازنده الزم منظورآشنائي باه ب زندهيك ريزپردا. بيشتر آشنا شويم ريزپردازنده داشته و با منطق نحوه انجام عمليات

دستورالعمل هاي فوق ماهيت و نوع. اجراء مي كند مجموعه اي از دستورالعمل ها را با توجه به نوع دستورالعمل ها. عمليات مورد نظر را براي پردازنده مشخص خواهند كرد

: عمليات اساسي را انجام خواهد داد يك ريزپردازنده سه ،

قادر به انجام (ALU) خود و حساب يك ريزپردازنده با استفاده از واحد منطق -1پردازنده هاي جديد .ضرب و تقسيم است تفريق، ، جمع: عمليات محاسباتي نظير

.اعشاري مي باشند داراي پردازنده هاي اختصاصي براي انجام عمليات مربوط به اعداد

. به محل ديگر است حافظه يك ريزپردازنده قادر به انتقال داده از يك محل -2

و پرش به يك محل ديگر ) گيري تصميم( يك ريزپردازنده قادر به اتخاذ تصميم -3 . شده است براي اجراي دستورالعمل هاي مربوطه بر اساس تصميم اتخاذ

Page 4: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

.را نشان مي دهد شكل زير يك پردازنده ساده

: پردازنده فوق داراي

است كه قادر به ارسال يك آدرس به حافظه (Address Bus) يك گذرگاه آدرس ● (بيتي باشد 32و يا 16، 8گذرگاه فوق مي تواند ( است

است كه قادر به ارسال داده به حافظه و يا دريافت (Data Bus) يك گذرگاه داده ● (باشد بيتي 32و يا 16، 8گذرگاه فوق مي تواند ) از حافظه است داده

آدرسي است كه (WR) نوشتن يك خط براي و (RD) يك خط براي خواندن ● و يا آيا قصد نوشتن در يك آدرس خاص وجود داشته . مي دهند را انجام حافظه دهي

يك آدرس خاص حافظه است؟ مقصود، خواندن اطالعات از

.پردازنده را تنظيم خواهد كرد كه ضربان Clock يك خط ●

Page 5: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

را صفر نموده و يا باعث اجراي مجدد "شمارنده برنامه " كه مقدار Reset يك خط ● .گردد يك فرآيند مي

:كيل شده استتش فرض كنيد پردازنده فوق هشت بيتي بوده واز عناصر زير

.نگاهدارنده هائي بوده كه از فليپ فالپ ها ساخته شده اند A,B,C ريجسترهاي -

- Address Latch ريجسترهاي مشابه A,B,C است .

نوع خاصي از يك نگهدارنده اطالعات (Program Counter) شمارنده برنامه - فر را دارا استيك و يا پذيرش مقدار ص كه قابليت افزايش بميزان است

مي تواند يك مدار ساده جمع كننده هشت بيتي بوده و (ALU) واحد منطق و حساب - . ، تفريق ، ضرب و تقسيم را دارا است عمليات جمع يا مداري است كه قابليت انجام

حاصل از نگاهدارنده بوده كه قادر به نگهداري نتايج يك نوع خاص Test ريجستروتشخيص قادر به مقايسه دو عدد ALU. است ALU وسطانجام مقايسه ها ت

همچنين قادر به نگهداري يك Test ريجستر. مساوي و يا نامساوي بودن آنها است Carry bit ( ريجستر فوق مقادير مورد . است )عمليات جمع ماحصل آخرين مرحله

دهنده صتشخي" Instruction Decoder ادامه نظر را در فليپ فالپ ها ذخيره و در .بود با استفاده از مقادير فوق قادر به اتخاذ تصميمات الزم خواهد "دستورالعمل ها

شده كه استفاده "State-3 " گردد از شش ، مشاهده مي همانگونه كه در شكل فوق -قادر به پاس دادن مقادير بافرهاي فوق. مي گويند "tri-State buffers" به آنها

بافرها امكان ارتباط چندين اين نوع.. خروجي مربوطه مي باشند صفر و يا يك و يا قطعدر چنين حالتي فقط يكي از آنها قادر . مي نمايند فراهم Wire خروجي را از طريق يك

.روي خط خواهد بود صفر و يا يك بر) حركت ( به انتقال

را مسئوليت كنترل ساير عناصر Instruction Decoder و Instruction ريجستر -. بدين منظور از خطوط كنترلي متفاوتي استفاده مي گردد. خواهند داشت برعهده

Page 6: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

فوق نشان داده نشده اند ولي مي بايست قادر به انجام عمليات خطوط فوق در شكل :باشند زير

كه مقدار موجود بر روي گذرگاه داده را در خود اعالم نمايد A به ريجستر - (Latch).نگاهدارد

كه مقدار موجود بر روي گذرگاه داده را در خود اعالم نمايد B ريجستربه - (Latch).نگاهدارد

اعالم نمايد كه مقدار موجود بر روي گذرگاه داده را در خود C به ريجستر - (Latch).نگاهدارد

را در خود اعالم نمايد كه مقدار موجود بر روي گذرگاه داده " برنامه شمارنده "به - (Latch).داردنگاه

خود اعالم نمايد كه مقدار موجود بر روي گذرگاه داده را در Address به ريجستر - (Latch).نگاهدارد

اعالم نمايد كه مقدار موجود بر روي گذرگاه داده را در Instruction به ريجستر - (Latch).خود نگاهدارد

.را افزايش دهد وداعالم نمايد كه مقدار خ "شمارنده برنامه "به -

.نمايد (Reset) را صفر اعالم نمايد كه مقدار خود "شمارنده برنامه "به -

.انجام گيرد، اعالم نمايد به واحد منطق و حساب نوع عملياتي را كه مي بايست -

را در خود ALU نمايد كه بيت هاي ماحصل عمليات اعالم Test به ريجستر - .نگاهدارد

)خواندن ( RD ن خطفعال نمود -

Page 7: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

)نوشتن ( WR فعال نمودن خط -

دستورالعمل هاي ريزپردازنده

بوده كه داراي كارآئي خاصي هر ريزپردازنده داراي مجمو عه اي از دستورالعمل ها . يك پياده سازي مي گردنند اين دستورالعمل ها بصورت الگوئي از صفر و يا. مي باشند

براي انسان مشكل و بخاطر ق با توجه به ماهيت الگوئي آنهااستفاده از دستورات فوبرا ي "كلمات " ، بدين دليل از مجموعه اي! سپردن آنها امري است مشكل تر

زبان " فوق "كلمات "مجموعه . مشخص نمودن الگوهاي فوق استفاده مي گردد لگوهاي بيتيقادر به ترجمه كلمات به ا "اسمبلر "يك . ناميده مي شوند "اسمبلي

"الگوهاي بيتي "پس از ترجمه ، ماحصل عمليات كه همان استخراج .متناظر است حافظه مستقر تا زمينه اجراي آنها توسط ريزپردازنده فراهم گردد جدول زير است، در .دهد دستورالعمل هاي مورد نياز در رابطه با پردازنده فرضي را نشان مي برخي از

Instruction Meaning

LOADA mem لود نمودن ريجسترA از آدرس حافظه

LOADB mem لود نمودن ريجسترB از آدرس حافظه

CONB con لود نمودن يك مقدار ثابت در ريجسترB

SAVEB mem در يك آدرس Bذخيره نمودن مقدار موجود در ريجستر

حافظه

SAVEC mem درس در يك آ Cذخيره نمودن مقدار موجود در ريجستر

حافظه

ADD جمع A وB و ذخيره كردن حاصل درC

SUB تفريقA وB و ذخيره كردن حاصل درC

MUL ضرب A وB و ذخيره كردن حاصل درC

DIV تقسيم A وB و ذخيره كردن حاصل درC

COM مقا يسه A وB و ذخيره كردن حاصل درTest

Page 8: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

JUMP addr پرش به يك آدرس مشخص

JEQ addr به يك آدرس مشخص) اگر مساوي است ( پرش شرطي

JNEQ addr به يك آدرس ) اگر نا مساوي است ( پرش شرطي

مشخص

JG addr به يك آدرس مشخص) اگر بزرگتر است ( پرش شرطي

JGE addr به يك ) اگر بزرگتر و يا مساوي است ( پرش شرطي آدرس مشخص

JL addr به يك آدرس مشخص )اگر كوچكتر است ( پرش شرطي

JLE addr به يك ) اگر كوچكتر و يا مساوي است ( پرش شرطي

آدرس مشخص

STOP توقف اجراء

با يكي از ( 1*2*3*4*5=!5) برنامه محاسبه فاكتوريل عدد پنج فرض كنيد :مثال برنامه مورد نظر را C زبان ( مترجم( كمپايلر . نوشته گردد C زبانهاي سطح باال نظير

در پردازنده RAM فرض كنيد كه آدرس شروع. ( كرد ه زبان اسمبلي ترجمه خواهدب جدول زير برنامه نوشته شده.) صفر باشد ROM آدرس شروع حافظه و 128فرضي .مي دهد معادل آن، نشان را بهمراه كد ترجمه شده اسمبلي C به زبان

C Program Assembly Language a=1; f=1;

while (a <= 5) {

f = f * a; a = a + 1;

}

// Assume a is at address 128 // Assume F is at address 129 0 CONB 1 // a=1; 1 SAVEB 128 2 CONB 1 // f=1; 3 SAVEB 129 4 LOADA 128 // if a > 5 the jump to

Page 9: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

17 5 CONB 5 6 COM 7 JG 17 8 LOADA 129 // f=f*a; 9 LOADB 128 10 MUL 11 SAVEC 129 12 LOADA 128 // a=a+1; 13 CONB 1 14 ADD 15 SAVEC 128 16 JUMP 4 // loop back to if

17 STOP

الگوهاي بيتي ( در ادامه مي بايست كدهاي ترجمه شده به زبان اسمبلي به زبان ماشين

بدين منظور الزم است كه هر يك از دستورات اسمبلي داراي كد معادل . ترجمه گردند) )OpCode (فرض كنيد دستورات اسمبلي در پردازنده فرضي داراي . باشندOpcode

. زير باشند) كدهاي عملياتي(

Assembly Instruction Opcode

LOADA mem 1

LOADB mem 2

CONB con 3

SAVEB mem 4

SAVEC mem 5

ADD 6

SUB 7

MUL 8

Page 10: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

DIV 9

COM 10

JUMP addr 11

JEQ addr 12

JNEQ addr 13

JG addr 14

JGE addr 15

JL addr 16

JLE addr 17

STOP 18

ترجمه )الگوهاي بيتي ( به زبان اسمبلي به زبان ماشين مه شدهدر نهايت برنامه ترج .خواهد شد

Assembly Language Bit Patterns // Assume a is at address

128 // Assume F is at address

129 0 CONB 1 // a=1; 1 SAVEB 128 2 CONB 1 // f=1; 3 SAVEB 129 4 LOADA 128 // if a > 5 the jump to 17 5 CONB 5 6 COM 7 JG 17

// Assume a is at address 128 // Assume F is at address 129

Addr opcode/value 0 3 // CONB 1

1 1 2 4 // SAVEB 128

3 128 4 3 // CONB 1

5 1 6 4 // SAVEB 129

7 129 8 1 // LOADA 128

9 128

Page 11: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

8 LOADA 129 // f=f*a; 9 LOADB 128 10 MUL 11 SAVEC 129 12 LOADA 128 // a=a+1; 13 CONB 1 14 ADD 15 SAVEC 128 16 JUMP 4 // loop back to if

17 STOP

10 3 // CONB 5 11 5

12 10 // COM 13 14 // JG 17

14 31 15 1 // LOADA 129

16 129 17 2 // LOADB 128

18 128 19 8 // MUL

20 5 // SAVEC 129 21 129

22 1 // LOADA 128 23 128

24 3 // CONB 1 25 1

26 6 // ADD 27 5 // SAVEC 128

28 128 29 11 // JUMP 4

30 8 31 18 // STOP

دستورالعمل 17به C زبان نوشته شده به همانگونه كه مشاهده مي نمائيد برنامه .زبان ماشين تبديل گرديد دستورالعمل 31معادل اسمبلي و

Instruction Decoder ( عملياتي با انجام) ها تشخيص دهنده نوع دستورالعملرا ADD لعملا فرض كنيد دستور. خاص، نوع دستورالعمل را تشخيص خواهد داد

: دستورالعمل را دنبال نمائيم نحوه تشخيص داشته باشيم و بخواهيم

Page 12: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

tri-state فعال كردن بافر. ( مي گردد Load دستورالعمل ، Clock در زمان اولين - -tri در بافر Data-in كردن فعال ، RD فعال شدن خط ، " شمارنده برنامه "براي

state (

تنظيم .( تشخيص داده خواهد شد ADD دستورالعمل ، Clock در زمان دومين - ) C در ريجستر ALU ، ذخيره نمودن ماحصل عمليات ALU براي عمليات جمع

در تئوري اين ( افزايش خواهد يافت "شمارنده برنامه " ،Clock در زمان سومين - )نيز صورت پذيرد Clock مرحله مي تواند در زمان دومين

Clock Cycle داراي چندين هر دستورالعمل اسمبلي ه گرديد ،همانگونه كه مالحظاز و برخي ديگر Clock داراي دو و يا سه ADD برخي از دستورات نظير. است

.بود خواهند Clock دستورات داراي پنج ويا شش

: پردازنده دو عمل مهم انجام مي دهد

كنترل تمام محاسبات و عمليات -1

لف كنترل قسمت هاي مخت -2

پردازنده در رايانه هاي شخصي به شكل يك قطعه نسبتاً تخت و كوچك كه نوعي ماده، مانند پالستيك يا سراميك روي آن را پوشانده است تشكيل شده در واقع فرآيند بوجود آمدن اين مغز الكترونيكي به اين گونه مي باشد كه از سيليكان به علت

بدين گونه كه آن را به . د تراشه استفاده مي شودخصوصيات خاصي كه دارد جهت ايجاصورت ورقه هاي بسيار نازك و ظريف برش مي دهند و اين تراشه ها را در درون مخلوطي از گاز حرارت مي دهند تا گازها با آنها تركيب شوند و بدين صورت طبق اين

ل مي شود كه فرآيند شيميايي سيليكان كه از جنس ماسه مي باشد به فلز و بلور تبدياين قطعه كار ميليونها ترانزيستور را . امكان ضبط و پردازش اطالعات را در بردارد

. انجام مي دهد

Page 13: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

: پردازنده وظايف اصلي زير را براي رايانه انجام مي دهد

دريافت داده ها از دستگاه هاي ورودي -1

ها انجام عمليات و محاسبات و كنترل و نظارت بر آن -2

ل نتايج عمليات با دستگاه هاي خروجي ارسا -3

پردازنده مانند قلب رايانه است و از طريق كابلهاي موجود با واحدهاي ديگر مرتبط مي . شوند

: از نظر فني عملكرد پردازنده با دو ويژگي تعيين مي شود

تعداد بيت هايي كه يك پردازنده در هر لحظه پردازش مي كند و طول -طول كليد -1 . بيتي مي باشد 64و يا 32و 16و 8و 4مات معموالً اين كل

تعداد ضربان الكترونيكي كه در يك ثانيه توليد شده است و با واحد مگاهرتز -2 . سنجيده مي شود

بنابراين بايستي هماهنگي الزم . محل قرارگيري پردازنده ها بر روي مادربرد مي باشداين هماهنگي باعث باال رفتن عمليات رايانه . بين مادربرد و پردازنده وجود داشته باشد

. در غير اين صورت نتيجه خوبي بدست نمي آيد. مي شود

بر روي پردازنده حروف و ارقامي ديده مي شود كه در واقع نشان دهنده شماره :نكتهبا توجه به نوع . سريال ها ،سرعت، ولتاژ، مدل، نسل و نام سازنده آن مي باشد

قادر به ) ALU(ك ريزپردازنده با استفاده از واحد منطبق و حساب خود دستورالعمل ها يالبته پردازنده هاي . انجام عمليات محاسباتي مانند جمع و تفريق و ضرب و تقسيم است

. جديد اختصاصي براي انجام عمليات مربوط به اعداد اعشاري نيز مي باشندفظه به محل ديگر مي باشند و مي ريزپردازنده قادر به انتقال داده ها از يك محل حا

توانند تصميم گيري نمايند و از يك محل به محل ديگر پرش داشته باشد تا .دستورالعمل هاي مربوط به تصميم اتخاذ شده را انجام دهد

Page 14: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

Cache ريجستر و

عريض Bus استفاده از با توجه به سرعت بسيار باالي پردازنده حتي در صورت براي RAM كشيد تا داده ها از حافظه دت زماني طول خواهدوسريع همچنان م

است كه داده هاي مورد نياز طراحي شده با اين هدف Cache .پردازنده ارسال گردندعمليات . قرار دهد دسترس تر بيشتر است ، در پردازنده را كه احتمال استفاده از آنان

Level 1 و يا Primary كه Cache فوق از طريق بكارگيري مقدار اندكي از حافظهظرفيت حافظه هاي فوق بسيار اندك بوده و از دو .ناميده مي شود صورت مي پذيرد

كه Cache نوع دوم .شامل مي گردد يلو بايت را،تا شصت و چهار ك بايت كيلوSecodray و يا level 2 ناميده مي شود بر روي يك كارت حافظه و در مجاورت

. داراي يك ارتباط مستقيم با پردازنده است Cache اين نوع. قرار مي گيرد پردازندهناميده مي " L2 كنترل كننده "كه برد اصلي اختصاصي بر روي كننده مدار كنترليك

، با توجه به نوع پردازنده. خواهد گرفت را برعهده شود مسئوليت عمليات مربوطهبرخي از . است 2MB تا 256Kb دامنه اي بين متغير بوده و داراي اندازه حافظه فوق

را بعنوان جزئي جداناپذير در كنار Cache اين نوع "پردازنده هاي با كارائي باال اخيرا در اين نوع پردازنده ها با توجه به اينكه) پردازنده از تراشه بخشي. ( خود دارندCache ،بوده و بعنوان يكي از اندازه آن متغير بخشي از پردازنده محسوب مي گردد

.ها در كارائي پردازنده مطرح است مهمترين شاخص

اكنون چه پروسسورهايي در دسترس هستند؟

پروسسورهاي كامپيوترهاي امروزي كه ساخت كارخانه اينتل هستند شامل اينتل ه كه انتهاي كارايي را عرضه مي كند و سلرون ك 4پنتيوم . و سلرون هستند 4پنتيوم

( پروسسورها با سرعتهاي مختلفي بر حسب گيگا هرتز .سطح كارايي پايين تري داردسرعت از 4براي پنتيوم ) معادل يك ميليارد هرتز يا يك ميليارد سيكل در ثانيه است

گيگا 0,85گيگا هرتز متغيير است و براي سلرون سرعت از 2,53گيگا هرتز تا 1,4 است گيگا هرتز متغيير 1,8هرتز تا

Page 15: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

شركت هاي توليد كننده پردازنده

با توجه به اين كه پردازنده ها دستورهاي خاصي را مي پذيرند و برنامه هاي خاصي اين پردازنده ها توسط . را اجرا مي كنند، طبيعتاً پردازنده هاي گوناگوني وجود دارند

ند و برخي ديگر بعضي از آن ها مشابه و سازگار. شركت هاي مختلفي توليد مي شوند -Intel- IBM- AMD- Cyrix: معروف ترين اين شركت ها عبارتنداز. ناسازگار

Motorola- IDT- IIT- NEC- Nexgen- Rise- Metaflow- Chips & Technology معموالً بر روي هرCPU نام شركت توليد كننده نوشته مي شود، ممكن

. رف اول توليد كننده نوشته شوداست شماره آن نيز همراه با حرف اول و يا دو ح

نسل هاي پردازنده ها

ها مي باشد كه با شماره و يا نام مهم ترين عامل شناسايي پردازنده ها، نوع آن از بين پردازنده هاي توليد شده نوع اينتل و موتوروال . اختصاصي مشخص مي شود

يا نام اختصاصي و 86xxxورت موتوروال پردازنده خود را به ص. متداولتر از بقيه هستند xبدين صورت . يا نام اختصاصي خود به بازار معرفي نمودند 80x86اينتل به صورت

مي تواند يك عدد دلخواه يك رقمي باشد كه هر چه مقدار آن بيشتر باشد در نتيجه رقم پنتيوم قبل از پردازنده . آن بزرگ تر بوده و پردازنده جديد تر، سريعتر و كاراتر مي باشد

رقمي داشتند كه دو رقم سمت چپ معموالً نام پردازنده و سه 5پردازنده ها يك شماره . رقم سمت راست نسل پردازنده رامشخص مي كنند

استفاده K6و K5برخي سازندگان ديگر به جاي شماره از نام هاي اختصاصي مانند . مي نمودند

مدل پردازنده

تلف پردازنده ها داراي انواع متفاوتي مي باشند كه براي هر كدام از نسل هاي مخ -SX(داري انواع 80486به عنوان مثال پردازنده هاي . كارهاي خاصي ساخته شده اند

SLC- DX- DX2- DX3- DX4- DX5 ( مي باشد كه در آنDX اولين پردازنده باباشد و سرعت كيلوبايت حافظه زمان اوليه مي 8يك كمك پردازنده است كه داراي

نسل پنجم . فاقد كمك پردازنده مي باشد SXاست، در صورتي كه 8088برابر 50آن

Page 16: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

نسل ششم پردازنده اينتل . مي باشد) MMXكالسيك، (پردازنده اينتل داراي مدل هاي نسل هفتم پردازنده هاي اينتل . هستند) IIT,II ,PRO Celeron(داراي مدل هاي . مي باشد) بيتي با سرعت يك گيگاهرتز 64) ايتانيوم(داراي مدل هاي

سرعت پردازنده

يكي از مواردي كه مستقياً روي كارآيي پردازنده اثر مي گذارد سرعت آن است كه هر چه پردازنده سريعتر باشد اطالعات را سريعتر . معموالً بر روي آن نوشته مي شود

يان مي شود و يك مگاهرتز، سرعت پردازنده ها بر حسب مگاهرتز ب. پردازش مي كندبعضي توليد كنندگان سرعتي كه بر روي . معادل يك ميليون چرخه در ثانيه است

ها توانمندي پردازنده در مقابل اينتل را مي پردازنده مي نويسند واقعي نيست، بلكه آنعوامل مؤثر در كارآيي پردازنده . سنجند و به آن سرعت معادل پنتيوم مي گويند

سرعت -1: اعت يا سرعت ساعت است كه معموالً به دو صورت مي باشدفركانس سخود را براساس اين ساعت انجام در اين حالت پردازنده عمليات داخلي: ساعت داخلي

در هنگام . مي دهد، اين سرعت برابر سرعتي است كه بر روي پردازنده ذكر شده است P4/2.2Ghz:مانند. فروش نيز اين سرعت را معرفي مي كنند

اين سرعت درواقع مدار ): سرعت گذرگاه سيستم(سرعت ساعت خارجي -2الكترونيكي است كه خارج از تراشه قرار دارد و به پايه هاي مربوط به ساعت وصل مي

اطالعات خارج از پردازنده مانند اطالعات حافظه اصلي رايانه بر اين اساس . شود . سنجيده مي شود

ولتاژ پردازنده

ولتي به صورت استاندارد استفاده مي شد، 5ر ابتداي ساخت پردازنده ها از ولتاژ د از ولتاژهاي پايين تر » پنتيوم«و » 4دي ايكس 486«اما پس از ورود پردازنده هاي

. نيز استفاده مي شود 3/3و 8/2مانند

جايگاه پردازنده

Page 17: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

وچك بر روي مادربرد قرار مي پردازنده معموالً بر روي شبكه اي از سوراخ هاي ك . به طور كلي تراشه گير، محلي براي نصب پردازنده يا هر نوع آي سي است. گيرد

. پردازنده معموالً روي مادربرد لحيم نمي شود تا بتوان آن را ارتقا يا تعويض نمود

گرماگير پردازنده

و اگر اين گرما دفع نشود پردازنده ها در زمان كار كردن گرماي زيادي توليد مي كنند براي خنك نگه داشتن پردازنده از چند روش استفاده مي . ممكن است پردازنده بسوزد

: كنند

قرارگيري يك پنكه كوچك بر روي پردازنده باعث حركت هوا و : Fanاستفاده از -1دن معموالً در جعبه اصلي رايانه پنكه اي براي بيرون بر. هدايت گرما به بيرون مي شود

با اين حال قرار دادن يك پنكه كوچك پردازنده را بهتر خنك مي كند و . گرما وجود داردبعضي از پنكه ها براي اتصال به پردازنده داراي يك گيره مي . كارآيي رايانه باال مي رود

. باشد كه بايد توجه نمود در هنگام نصب نبايد به مادربرد برخورد كند

رماگير وسيله اي فلزي است كه حرارت توليد شده را به وسيله گ: استفاده از گرماگير -2از گرماگير داراي پره هاي فلزي . يك قطعه الكتريكي جذب و به بيرون مي فرستد

. يا سراميكي استجنس آلومينيوم

اين مواد بين پردازنده و پنكه قرار مي گيرد و باعث خنك : استفاده از مواد پركننده -3 . نيز شناخته مي شود )خمير سيليكون (اين ماده با نام چسب. شود شدن پردازنده مي

پردازنده هاي تقلبي

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

وجود -كم رنگ بودن نوشته ها -كج بودن نوشته هاي روي پردازنده : روش چشمي -1 كوچك و بزرگ بودن حروف و عددها -ي چاپ قبلي وجود رنگ پريدگ -خراش

Page 18: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

IDجهت دريافت شماره سريال هاي واقعي مي توانيد از برنامه : شماره سريال -2CPUاستفاده نماييد و يا به سايت پردازنده مربوطه متصل شويد .

. اطالعات بايوس -3

. اطالعات برنامه هاي عيب ياب -4

خرابي پردازنده ها

ز علت هاي خوب كار نكردن رايانه مي تواند خرابي پردازنده باشد كه البته در يكي ا برنامه اي به نام . اولويت قرار ندارد يعني درصد خراب شدن آن بسيار كم مي باشد

Post خطاي پردازنده را اعالم مي كند كه آن را با زدن بوق هاي پشت سر هم بيان مي . كند

نورتن مي باشد كه پردازنده را تست و كنترل مي Ndiagsبرنامه ديگر در اين رابطه .كند

:گيرد فاكتور بيش از بقيه مورد توجه قرار مي 4در پردازنده

يك پردازنده، مهمترين عامل Engineeringمهندسي ساخت يا : مهندسي ساخت - 1در واقع مهندسي يك پردازنده، . در تعيين كارآيي يك پردازنده به خصوص است

.ها است كننده خصوصيات كلي يك گروه از پردازنده صمشخ

ها فركانس پردازنده XPسال پيش و قبل از عرضه اتلون 2-3تا كمتر از : فركانس - 2شد، اما در كنار ميزان حافظه كش، به عنوان مشخصه كارآيي يك پردازنده شناخته مي

تر رنگ ريج كمنقش پر رنگ فركانس به تد AMDها توسط XPبعد از عرضه اتلون هاي مشابه از يك نسل امروزه فركانس پردازنده بيشتر براي مقايسه پردازنده. شد

با اين حال فركانس پردازنده كماكان رابطه خود را با كارآيي پردازنده . شود استفاده ميتوان گفت از خطي بودن رابطه فركانس با كارآيي كمي كاسته فقط مي. حفظ كرده است

Page 19: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

هاي Core 2ها يا X2تواند باشد كه در اتلون مثال عيني اين مي يك. شده استاي رود اما چنين مقايسه اي با افزايش فركانس، توان پردازش پردازنده باال مي دوهسته

با فركانس يكسان انجام Core 2 Duoو X2توان در مورد دو پردازنده اتلون را نميگيگاهرتز، كارآيي مشابه يك 4/2فركانس با X2توان گفت كه يك اتلون مثال نمي. داد

Core 2 Duo گيگاهرتز را دارد 4/2با فركانس.

اين حافظه نوعي حافظه سريع است كه ): L2(سطح دو )(Cacheحافظه كش - 3ميزان اين حافظه روي قيمت كل پردازنده تاثير قابل . شود روي پردازنده تعبيه مي

برند و باال بودن ميزان حافظه كش، بهره زيادي ميافزارها از برخي از نرم. توجهي داردافزارها يك رخي ديگر از نرمببرعكس براي . آن، تاثير قابل توجهي در كارآيي آنها دارد

.مگابايت يا دو مگابايت بودن حافظه كش، تفاوتي نخواهد داشت

بادل فركانسي است كه پردازنده و پل شمالي مادربورد در آن به ت: فركانس مسير - 4قطعا هر چه اين فركانس باالتر باشد، سرعت تبادل اطالعات ميان . پردازند اطالعات مي

وابستگي پردازنده به فركانس مسير آن، به . رود پردازنده و چيپست مادربورد باال ميافزار خاص از فركانس مسير بستگي مهندسي پردازنده و همچنين نحوه استفاده نرم

. افزار ديگر خير افزار از فركانس مسير باالتر بهره ببرد و نرم ممكن است يك نرم. داردبراي انتخاب پردازنده مناسب كار شما، بهترين كار اين است كه كارآيي پردازنده

هاي كنوني به مهندسي پردازنده. افزارهاي موردنظر بررسي شود موردنظر شما در نرمدر برخي كاربردهاي ديگر تر و اي است كه يك يا چند زمينه مشخص، قوي گونه

. تر هستند ضعيف

با پروسه يپردازنده ها يبر رو تيفعال 2010همانند سال 2011در سال نتليبرنامه اپل " اي Sandy-Bridge ديجد يتفاوت كه معمار نياست با ا ينانومتر 32ساخت

ديخواهد كرد و به تول 2010سال Westmere يفعل يمعمار نيگزيرا جا " يشنپردازد يم ديپست ها و سوكت جديبا چ Core i3,Core i5, Core i7يدازنده هاپر

:از جمله يديكل يها يژگيو يدارا Sandy Bridge ديجد يمعمار.

AVX ديجد يها ياز تكنولوژ يريبهره گ -

Page 20: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

AES-NI - داده ها يو رمز گذار ياطالعات سخت افزار تيريبه منظور مد.

به دنيسرعت بخش يبرا SSE يدستورالعمل ها يازس شرفتهيپ يمتمركز شدن رو - ديجد يبا پردازنده ها شتريب ينرم افزارها به منظور هماهنگ

نسبت به نسخه يتر يخودكار و قو تميكه از الگور Turbo Boost 2 يارائه تكنولوژ -از قدرت پردازنده شتريب يكند كه موجب بهره ور يكنترل پردازنده استفاده م ياول برا

.شود يم) TDP( يمحدوده توان مصرف در

CPGPUكامل تر كردن پروژه Sandy Bridge يدر معمار نتليحركت ا نيمهمتر اماقدرت شيهسته موجب افزا كيو كنترلر حافظه به داخل IGPبوده و با انتقال كنترلر

نيدن اكر ليتا تكم گريگام د كيتنها نتلينسل از پردازنده ها شده، تا ا نيا يپردازش .پروژه فاصله داشته باشد

يبر معمار يمبتن يپردازنده ها يداخل يكيپردازشگر گراف يفركانس كار نيهمچنSandy Bridge 1400و 1000 يمگاهرتز به فركانس ها 900و 733از فركانس

كاربران به ارمغان يرا برا يشتريب يكيگراف يو قدرت پردازش افتهي شيمگاهرتز افزا .آورد يم

با P67 ديجد پستيو چ 1155 ديسوكت جد يبر رو نتليشركت ا ديجد يها پردازنده سازنده و يشركت ها يتمام باًيعرضه خواهند شد كه تا كنون تقر Cougar Pointنام

را پستيچ نيبر ا يمبتن ياز مادربوردها يينمونه ها ايعرضه كننده مادربورد در سطح دن .گذاشته اند شيبه نما

:شده اند يبند ميتقس يدسته كل 3ها همانند قبل در هپردازند

ييقدرت و كارا تياستفاده از نها يبرا: Core i7 يسر -

هوشمندانه يعملكرد و بهره ور نياستفاده از بهتر يبرا Core i5 يسر -

Page 21: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

شوند يمناسب به بازار عرضه م متيمعمول با ق ياستفاده ها يبرا: Core i3 يسر -.

زيمتما يقبل يكرده تا با مدل ها جاديا يراتييپردازنده ها تغ نيا ير نام گذارد نتليا اما :به صورت يقبل يمدل ها. باشند

5XX يها وي يپ يس يبرا Core i3

6XX يها وي يپ يس يبرا Core i5 يدو هسته ا

7XX يها وي يپ يس يبرا Core i5 يچهار هسته ا

8XX يها وي يپ يس يبرا Core i7 1156از سوكت يبانيبا پشت

9XX يها وي يپ يس يبرا Core i7 شده بود يگذار نام 1366از سوكت يبانيبا پشتنام يبرا يكاراكتر 4 ياز نام ها يالديم 2011قصد دارد در سال نتلياما شركت ا.

يهم مشاهده م ييآن ها پسوند ها انيخود استفاده كند كه در م يپردازنده ها يگذار :توان به يم نيب نيباشند كه در ا يآن پردازنده م يها يژگياز و يبرخ انگريشود كه ب

باز بيضر ياوركالكر ها كه دارا يشده برا يطراح يسر نيمحبوب تر: K پسوند)Unlock Multiplier (باشد يم.

نييپا يمصرف انرژ يبوده كه دارا ياز لحاظ مصرف انرژ يسر نيكار آمد تر: S يسر .هستند 2010عرضه شده در سال يچهار هسته ا گريد يها يرنسبت به س يتر

فوق العاده TDP يبوده و دارا يتر نييقدرت كمتر و سرعت نسبتاً پا يدارا: T يسر .باشند يم يوات 35 نييپا

. نييپا اريبس يها با توان مصرف ليموبا يعرضه شده برا: M يسر

.شوند يها عرضه م ليموبا ياكه بر يهسته ا 4 يپردازنده ها نياول: QM يسر

Page 22: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

قدرت يها عرضه شده كه دارا لياستفاده در موبا يبرا زين يسر نيا: XM يسر .باشند يم QM ينسبت به سر يشتريب

Cacheاطالعات بيشتر در خصوص حافظه

براي شما "Cache "كرده باشيد ، واژه اگر تا كنون براي خود كامپيوتري تهيه . مي باشند L2و L1از نوع Cacheكامپيوترهاي جديد داراي . هد بودآشنا خوا

Cache بر روي هر نوع كامپيوتر با يك شكل خاص يك مفهوم كامپيوتري است كههارد ديسك و Cache، نرم افزارهاي با قابليت Cacheحافظه هاي . وجود دارد حافظه مجازي. ينداستفاده مي نما Cachingهمه بنوعي از مفهوم Cacheصفحات

.ارائه مي گردد نيز از مفهوم فوق استفاده مي نمايد سيستم هاي عاملكه توسط

Cachingمباني *

Caching زير سيستم هاي حافظه ، در كامپيوتر يك نكنولوژي استفاده شده برايافزايش سرعت و عملكرد كامپيوتر بدون تحميل Cacheمهمترين هدف يك . است

كاربران با عمليات Cacheبا استفاده از . هزينه هاي اضافي براي تهيه سيستم است . سرعت بيشتري انجام خواهد شد

. ظر بگيريد كه در يك كتابخانه مسئول تحويل كتاب به متقاضيان است كتابداري را در ناستفاده Cacheاز مفهوم ) درخواست و تحويل كتاب ( فرض كنيد در سيستم فوق

فرض شده است كه متقاضي ( اولين متقاصي كتابي را درخواست مي نمايد. نمي گردد، كتابدار، كتاب )بوطه ،برداردرا از قفسه مر كتاب مورد نظر "خود نمي تواند مستقيما

متقاضي . و در ادامه آن را تحويل متقاضي مي نمايد مورد نظر را از قفسه مربوطه پيدا "تحويلي را مجددا كتابدار، كتاب. پس از ساعاتي مراجعه و كتاب را تحويل مي دهد

ن پس از لحظاتي يك متقاضي ديگر مراجعه و هما. قفسه مربوطه قرار مي دهد درمي بايست به بخش مربوطه در "كتاب قبلي را درخواست مي نمايد ، كتابدار مجددا

Page 23: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

كتابخانه مراجعه و پس از بازيابي كتاب ، آن را در اختيار متقاضي دوم قرار ولو ( همانگونه كه مالحظه مي گردد ، كتابدار مكلف است براي تحويل هر كتاب .دهد

به بخش مربوطه ) توسط متقاضيان زياد باشد كتاب هائي كه فركانس استفاده از آنانآيا روشي وجود دارد .مراجعه و پس از يافتن كتاب آن را در اختيار متقاضيان قرار دهد

كه با استناد به آن بتوان عملكرد و كارآئي كتابدار را بهبود بخشيد ؟

كارآئي آن براي كتابدار ، Cacheدر پاسخ به سوال فوق مي توان با ايجاد يك سيستم ) نزديكي ( فرض كنيد بخشي را با ظرفيت حداكثر ده كتاب در مجاورت . را افزايش داد

كتاب هائي كه توسط متقاضيان برگردانده مي شود، در بخش. كتابدار آماده نمائيم ايجاد شده براي Cacheمثال فوق را با در نظر گرفتن سيستم . فوق ذخيره خواهند شد

خالي بوده Cache، بخش در ابتداي فعاليت روزانه. بال مي نمائيم دن "كتابدار مجددااولين متفقاصي مراجعه و كتابي را درخواست مي . و هنوز در آن كتابي قرار نگرفته است

كتابدار مي بايست به بخش مربوطه مراجعه و كتاب را از قفسه مربوطه براشته . نمايد پس از تحويل كتاب ، چند ساعت بعد مراجعه و متقاضي. و در اختيار متقاضي قرار دهد

كتابدار، كتاب تحويلي را در بخش پيش بيني شده . كتاب را تجويل كتابدار خواهد دادلحظاتي بعد متقاضي ديگر مراجعه و درخواست همان . قرار مي دهد Cacheبراي

صورت را جستجو و در Cacheكتابدار در ابتدا بخش مربوط به .كتاب را مي نمايد در اين حالت ضرورتي به مراجعه . يافتن كتاب ، آن را به متقاضي تحويل خواهد داد

در روش فوق زمان تحويل كتاب به . نخواهد بود كتابدار به بخش و قفسه هاي مربوطهدر صورتيكه كتاب درخواستي توسط . متقاضي بهبود چشمگيري پيدا خواهد كرد

د ، چه اتفاقي خواهد افتاد؟ در ابتدا مدت كتابخانه نباش Cacheمتقاضي در بخش زماني صرف خواهد شد كه كتابدار به اين اطمينان برسد كه كتاب درخواستي در بخش

Cache يكي از چالش هاي اصلي در رابطه با طراحي )جستجو( موجود نمي باشدCache در به حداقل رساندن زمان جستجوCache سخت افزارهاي جديد ، .است

پس از حصول اطمينان از عدم وجود كتاب در .فوق را به صفر نزديك كرده اند زمان، كتابدار مي بايست با مراجعه به بخش مربوطه آن را انتخاب و در ادامه Cacheبخش

.در اختيار متقاضي قرار دهد

:استنباط مي گردد Cacheبا توجه به مثال فوق ، چندين نكته مهم در رابطه با

Page 24: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

ولي كوچك ، بمنظور افزايش ، استفاده از حافظه هاي سريع Cacheي تكنولوژ - سرعت يك حافظه كند ولي با حجم باال است

استفاده مي گردد ، در ابتدا مي بايست محتويات آن بمنظور يافتن Cacheزمانيكه از -در صورتيكه . مي گويند Cache hitفرآيند فوق را . اطالعات مورد نظر بررسي گردد

، كامپيوتر مي بايست در ) Cache miss(موجود نباشند Cacheالعات مورد نظر در اطحافظه اي كند ولي با حجم ( سيستم باشد حافظه اصليانتظار تامين داده هاي خود از

) باال

دد كه ظرفيت فوق حتي المقدور زياد باشد بوده وسعي مي گر محدود Cacheاندازه - . ، ولي بهرحال اندازه آن نسبت به رسانه هاي ذخيره سازي ديگر بسيار كم است

.استفاده گردد Cacheاين امكان وجود خواهد داشت كه از چندين اليه -

Cache در كامپيوتر

واحدهاي خيلي كوچك كامپيوتر، ماشيني است كه زمان انجام كارها توسط آن با حافظه اصلي را داشته قصد دستيابي به ريزپردازندهزمانيكه .اندازه گيري مي گردد

سرعت . نانوثانيه را براي اين كار در نظر بگيرد 60باشد، مي بايست مدت زماني معادل ريزپردازنده قادر به . لي سرعت ريزپردازنده بمراتب بيشتر است فوق بسيار باال است و

تفاوت سرعت بين پردازنده و حافظه . داشتن سيكل هائي به اندازه دو نانوثانيه است . رضايت پردازنده در اين خصوص كسب نخواهد شد "مشهود بوده و قطعا "كامال

انتظار پردازنده و هرز رفتن . د پردازنده مي بايست تاوان كند بودن حافظه را خود بپرداز . زمان مفيد وي كوچكترين تاواني است كه مي بايست پردازنده پذيراي آن باشد

با ظرفيت كم ولي با يك نوع حاص حافظه، بمنظور حل مشكل فوق ، فرض كنيد ازسرعت دستيابي به حافظه فوق دو مرتبه . ، استفاده گردد ) نانوثانيه 30( سرعت باال

فرض . مي نامند L2 Cacheاين نوع حافظه را.عتر نسبت به حافظه اصلي است سريبا "كنيد از يك حافظه بمراتب سريعتر ولي با حجم كمتر استفاده و آن را مستقيما

Page 25: آشنایی کامل با سی پی یو (Central Processing Unit )

www.alighalehban.com [وي يپ يكامل با س ييآشنا )Central Processing Unit ( ]

www.alighalehban.com

سرعت دستيابي به حافظه فوق مي بايست در حد و اندازه . پردازنده اصلي درگير نمود . مي گويند L1 Cacheرا اين نوع حافظه ها.سرعت پردازنده باشد

مي توان در رابطه Cacheاز .در كامپيوتر از زيرسيستمهاي متفاوتي استفاده مي گردد . آنان افزايش يابد با اكثر زير سيستمهاي فوق استفاده تا كارآئي

Cacheتكنولوژي

ين يكي از سواالتي كه ممكن است در ذهن خواننده اين بخش خطور پيدا كند ا نمي باشند تا ديگر ضرورتي L1 Cacheچرا تمام حافظه كامپيوترها از نوع "است كه

در پاسخ مي بايست گفت كه اشكالي "وجود نداشته باشد؟ Cacheبه استفاده از قابل مالحظه به گونه يندارد وهمه چيز هم بخوبي كار خواهد كرد ولي قيمت كامپيوتر

، استفاده از يك مقدار كم حافظه ولي با سرعت Cacheايده . اي افزايش خواهد يافت ولي با سرعت براي افزايش سرعت و كارآئي ميزان زيادي حافظه) قيمت باال( باال

. است ) قيمت ارزان ( پايين

در طراحي يك كامپيوتر هدف فراهم كردن شرايط الزم براي فعاليت پردازنده با حداكثر مگاهرتزي ، در يك ثانيه پانصد 500يك تراشه . توان و در سريعترين زمان است

بدون استفاده از ) . هر سيكل در دونانوثانيه ( ميليون مرتبه سيكل خود را خواهد داشت L1 وL2 Cache بهرحال . نانوثانيه طول خواهد كشيد 60 "، دستيابي به حافظه حدودا

بهبود كارآئي پردازنده مي اثرات مثبت خود را بدنبال داشته و باعث Cache استفاده از 64كيلو بايت و ظرفيت حافظه اصلي معادل 256معادل L2 Cacheاگر مقدار .گردد

قادر با استفاده از روش هاي موجود Cacheبايت مربوط به 256000 مگابايت باشد ، . بايت حافظه اصلي خواهند بود 64000000نمودن Cacheبه

فهرست منابع .موسسه ي فرهنگي هنري ديباگران تهران. مباني كامپيوتر ) 1387( يد سعادت ، سع -1 .موسسه ي فرهنگي هنري ديباگران تهران. اصول و مفاهيم فناوري اطالعات).1382(مهدي پور عطايي ، خسرو -23- series-www.mhhe.com/i 4- www.intel.com 5- www.sandcmag.coM 6- www.irpcn.com