کامپیوتر

CPU (The central processing unit) یا پردازنده چیست؟

واحد پردازش مرکزی (CPU) مغز پشت رایانه شما است. CPU مسئول انجام محاسبات و کارهایی است که باعث می شود برنامه ها کار کنند. هرچه سرعت CPU بیشتر باشد ، پردازنده سریعتر محاسبات و وظایف را انجام می دهد.

تاریخچه

رایانه های اولیه مانند ENIAC برای انجام کارهای مختلف باید از لحاظ جسمی مجدداً مرتب شوند و همین امر باعث شد تا این ماشین ها “رایانه هایی با برنامه ثابت” خوانده شوند. از آنجا که اصطلاح CPU معمولاً به عنوان وسیله ای برای اجرای نرم افزار (برنامه رایانه ای) تعریف می شود ، اولین دستگاه هایی که به درستی می توان CPU نامیدند با ظهور رایانه برنامه ذخیره شده همراه شدند.

ایده رایانه ای با برنامه ذخیره شده قبلاً در طراحی J. Presper Eckert و جان ویلیام ماوچلی (ENIAC) وجود داشته است ، اما در ابتدا حذف شد تا زودتر به پایان برسد. در تاریخ ۳۰ ژوئن ۱۹۴۵ ، قبل از ساخته شدن ENIAC ، جان فون نویمان ، ریاضیدان مقاله را با عنوان پیش نویس اول گزارش در EDVAC توزیع کرد. این طرح کلی یک برنامه کامپیوتری ذخیره شده بود که سرانجام در آگوست سال ۱۹۴۹ تکمیل شد.EDVAC  برای انجام تعداد مشخصی از دستورالعمل (یا عملیات) در انواع مختلف طراحی شده است. نکته قابل توجه ، برنامه هایی که برای EDVAC نوشته شده بود به جای آنکه توسط سیم کشی فیزیکی رایانه مشخص شود ، در حافظه رایانه پر سرعت ذخیره می شدند. این غلبه بر محدودیت شدید ENIAC ، که زمان و تلاش قابل توجهی بود که برای تنظیم مجدد رایانه برای انجام یک کار جدید لازم بود ، بود. با طراحی فون نویمان ، برنامه ای که EDVAC اجرا کرده است می تواند به سادگی با تغییر محتوای حافظه تغییر یابد. EDVAC ، اولین کامپیوتر برنامه ذخیره شده نبود. Manchester Baby ، یک برنامه ذخیره شده در برنامه کوچک آزمایشگاهی ، اولین برنامه خود را در ۲۱ ژوئن ۱۹۴۸ اجرا کرد و مارک منچستر ۱ اولین برنامه خود را در شب ۱۶-۱۷ ژوئن ۱۹۴۹ اجرا کرد.

CPU های اولیه طراحی های سفارشی بودند که به عنوان بخشی از رایانه بزرگتر و گاهی مورد استفاده قرار می گرفتند. با این حال ، این روش برای طراحی CPU های سفارشی برای یک برنامه خاص ، تا حد زیادی برای توسعه پردازنده های چند منظوره تولید شده در مقادیر زیاد است. این استاندارد سازی در عصر مادربردهای ترانزیستور گسسته و مینی کامپیوترها آغاز شد و با محبوبیت مدار مجتمع (IC) سرعت بیشتری گرفت. آی سی اجازه داده است CPU های فزاینده پیچیده ای را به سفارش نانومتر طراحی و تولید کنند. هر دو کوچک سازی و استاندارد سازی پردازنده شدند ، وجود دستگاههای دیجیتالی را در زندگی مدرن بسیار فراتر از کاربرد محدود ماشینهای محاسباتی اختصاصی افزایش داده اند. ریزپردازنده های مدرن در دستگاه های الکترونیکی از اتومبیل تا تلفن همراه ، و حتی گاهی اوقات در اسباب بازی ها ظاهر می شوند.

در حالی که فون نویمان به دلیل طراحی EDVAC ، بیشتر اوقات به طراحی کامپیوتر برنامه ذخیره شده اعتبار می یابد ، و این طراحی به معماری فون نویمان معروف شد ، دیگران قبل از او ، مانند کنراد زوزه ، ایده های مشابهی را پیشنهاد و اجرا کرده بودند.  معماری موسوم به هاروارد مارک اول ، که قبل از EDVAC به پایان رسید ، همچنین از یک برنامه برنامه ذخیره شده با استفاده از نوار کاغذ سوراخ دار به جای حافظه الکترونیکی استفاده می کرد. تفاوت اصلی بین معماری فون نویمان و هاروارد در این است که دومی ذخیره و درمان دستورالعمل ها و داده های CPU را از هم جدا می کند ، در حالی که سابق از همان فضای حافظه برای هر دو استفاده می کند. بیشتر CPU های مدرن در درجه اول از لحاظ طراحی فون نویمان هستند ، اما CPU هایی با معماری هاروارد نیز به ویژه در برنامه های تعبیه شده دیده می شوند. به عنوان مثال ، میکروکنترلرهای Atmel AVR پردازنده های معماری هاروارد هستند.

رله ها و لوله های خلاء (لوله های حرارتی) معمولاً به عنوان عناصر سوئیچینگ مورد استفاده قرار می گرفتند ؛  یک کامپیوتر مفید به هزاران یا ده ها هزار دستگاه سوئیچینگ نیاز دارد. سرعت کلی یک سیستم به سرعت سوئیچ ها بستگی دارد. رایانه های لوله مانند EDVAC به طور متوسط ​​هشت ساعت بین خرابی ها تمایل داشتند ، در حالی که رایانه های رله مانند (کندتر اما زودتر) هاروارد مارک اول بسیار بندرت شکست می خورند. در پایان ، پردازنده های مبتنی بر لوله غالب شدند زیرا مزایای سرعت قابل توجهی که به طور کلی از مشکلات اطمینان برخوردار بودند بیش از حد فراتر رفته است. بسیاری از این CPU های اولیه همزمان با سرعت کم ساعت در مقایسه با طرح های میکروالکترونیک مدرن اجرا می شوند. فرکانس های سیگنال ساعت از ۱۰۰ کیلوهرتز تا ۴ مگاهرتز در این زمان بسیار متداول بودند ، که اکثراً محدود به سرعت دستگاه های سوئیچینگ با آنها ساخته شده بودند.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن