خرید اقساطی
فروش ویژه
مجله لیون کامپیوتر
پردازنده چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟
بر اساس یک تعریف قدیمی و معروف، CPU یا واحد پردازش مرکزی که به آن پردازندۀ مرکزی یا فقط پردازنده هم گفته میشود، به عنوان مغز متفکر یک سیستم رایانه‌ای به شمار می‌رود. پردازنده عملیات‌های اساسی حسابی، منطقی، کنترلی و ورودی و خروجی را که توسط دستورالعمل‌های هر برنامه مشخص میشوند، انجام می‌دهد.
در حال حاضر دو شرکت بزرگ AMD و INTEL در زمینه تولید سی پی یو های سیستم‌های PC فعالیت دارند. تنوع بالای پردازندههای موجود در بازار و وجود نکات فنی مختلف در خصوص نسلهای مختلف پردازندهها باعث شده تا انتخاب و خرید CPU به یک فرآیند تخصصی تبدیل شود.
سی پی یو در کنار کارت گرافیک و مادربرد از مهم‌ترین و اصلی‌ترین قطعات یک کامپیوتر است و اهمیت آن تا جایی است که در سال‌های نه چندان دور، در بین عموم جامعه، رده‌بندی کامپیوترها تنها براساس مدلهای تولید شدۀ شرکت بزرگی چون Intel صورت می‌گرفت و اغلب افراد جامعه با ذکر اینکه مدل پردازندۀ سیستم مورد نظر Core i7 یا Core i5 است، در مورد قدرت آن سیستم، نتیجه گیری می‌کردند.
ساختار CPU چگونه است؟
ساختار کلی پردازنده به صورت تجمع عظیمی از قطعات نیمه‌رسانا یا همان ترانزیستورها است که بر روی یک ویفر سیلیکونی قرار گرفته و توسط اتصالات بسیار حساس با یکدیگر در ارتباط هستند. البته این تعریف بسیار ساده به عنوان ساختار کلی یک پردازنده است و در حالت واقعی با یک پیکربندی بسیار پیچیده و حساس روبه‌رو هستیم.
آشنایی با انواع پردازندهها
به طور کلی میتوان CPUها را در سه شاخه کلی دسکتاپ، سرور و موبایل دستهبندی کرد. بخش موبایل و گجتهای همراه، سازندگان اختصاصی خاص خود را دارد و نکتۀ جالبتر اینکه دو شرکت AMD و INTEL سهم چندان زیادی از این بازار را در اختیار ندارند.
در بخش لپتاپ و دسکتاپ اما شاهد قدرتنمایی و احاطۀ کامل این دو کمپانی در تمامی ردههای کاربری هستیم. پردازندههای کلاس سرور معمولا دارای تعداد هسته/رشته بسیار بیشتری نسبت به پردازندههای رده دسکتاپ هستند و در نتیجه مقادیر بسیار زیادی از حافظۀ کَش را در اختیار سیستم قرار میدهند اما در حالت کلی فرکانس بالایی ندارند.
به طور کلی فلسفۀ پردازندههای سرور در دسترسی و اجرای سریع اطلاعات به صورت همزمان و با کمترین میزان خطای ممکن است. از سوی دیگر به دلیل قیمت بالای این محصولات و توانایی کمتر آنها در زمینۀ اجرای بازی‌های رایانه‌ای، بیشتر حجم فروش و تمایل کاربران معطوف به سری دسکتاپ است. البته با ظهور نسل جدید پردازندههای دسکتاپ نظیر نسل 11 و 12 اینتل یا پردازندههای خانواده 5000 Ryzen شاهد توانایی‌های خارق‌العادۀ این محصولات در پردازش فعالیت‌های مختلف رایانه‌ای هستیم.
سوکت پردازنده چیست؟
این اصطلاح نوعی دستهبندی و استاندارد برای تفکیک پردازندههای نسلهای مختلف است که توسط دو شرکت AMD و INTEL مورد استفاده قرار میگیرد. به طور مثال سوکتهای INTEL به صورت LGA1700 یا LGA1200 و ... و سوکتهای AMD به صورت AM4 یا AM3 و ... نامگذاری میشوند. در واقع مدل سوکت، علاوه بر دستهبندی مدلهای مختلف به محل قرارگیری پردازنده بر روی مادربرد نیز اطلاق میشود و در هر سوکت، ترتیب و آرایش پینهای اتصال متفاوت است و این موضوع باعث میشود که پردازندههای هر سوکت بر روی سوکتهای دیگر قابل نصب نباشند.
نکتۀ مهم دیگر آن است که داشتن سوکت یکسان در پردازندههای مختلف به این معنی نیست که میتوان همۀ آنها را بر روی یک مادربرد با سوکت مشابه نصب کرد. به عنوان مثال چیپست H410 از سوکت LGA1200 پشتیبانی می‌کند اما امکان استفاده از پردازندههای نسل 11 بر روی این مادربرد وجود ندارد؛ این در حالی است که پردازندههای نسل 11 نیز دارای سوکت LGA1200 هستند.
نکاتی که در زمان خرید CPU باید به آنها توجه کنیم.
مهم‌ترین نکته در زمان خرید یک پردازنده مربوط به نوع کاربری آن است. یعنی همخوانی و تعادل قدرت پردازنده با فعالیت‌های مورد نیاز کاربر. مثلا در یک سیستم گیمینگ، بیشتر حجم پردازش بر عهده کارت گرافیک بوده و قدرت CPU در مرحلۀ دوم قرار میگیرد.
یا اینکه فرکانس پردازنده در حین اجرای بازی‌های رایانه‌ای از اهمیت و تاثیر بیشتری نسبت به تعداد هسته‌های پردازنده برخوردار است، این در حالی است که در اغلب پردازش‌های رندرینگ مبتنی برCPU ، تعداد هسته‌های پردازش تاثیر بیشتری در کارآیی و عملکرد سیستم خواهد داشت.
انتخاب مادربرد مناسب برای CPU
قطعۀ مادربرد به عنوان زیربنا و پایۀ اصلی سیستم‌های رایانه‌ای محسوب میشود و انتخاب محصول مناسب علاوه بر عملکرد صحیح سایر قطعات باعث بهبود طول عمر آنها میشود. اما نکتۀ مهم در این بخش مربوط به سازگاری کامل قطعات انتخابی است. به این مثال توجه کنید. از نظر فنی، مادربردهای چیپست H510 امکان نصب پردازنده های رده بالای نسل 11 مانند i9-11900 را دارند اما چرا استفاده از این مادربرد برای پردازندۀ فوق توصیه نمی‌شود؟
اولین نکته مربوط به فرکانس و توان مصرفی بالای پردازنده 11900 است. با افزایش فرکانس، دقت لازم برای تغذیۀ پردازنده افزایش پیدا می‌کند و از طرفی وظیفۀ تغذیۀ پردازنده بر عهدۀ بخش VRM مادربرد است. معمولا بخش VRM در مادربردهای رده پایین دارای ساختار ساده‌تر و تعداد فازهای محدودتر است که با کاهش تعداد فازها، دقت ولتاژ دریافتی توسط پردازنده کاهش پیدا می‌کند که این موضوع در برخی از موارد باعث ناپایداری سیستم و در بیشتر موارد باعث ناتوانی پردازنده در ارائه حداکثر سرعت و کارآیی میشود.
نکتۀ دیگر مربوط به غیرفعال شدن برخی از ویژگی‌های پردازنده در کنار چیپست H510 است. به طور مثال چیپست H510 امکان استفاده از حداکثر سرعت حافظه‌های جامد نسل 4 را در اختیار کاربر قرار نمی‌دهد و پهنای باند حافظه جامد به استاندارد نسل 3 محدود میشود، این در حالی است که پردازندۀ 11900 به راحتی از حافظه‌های جامد نسل 4 پشتیبانی می‌کند.
خنک بودن پردازنده در کارآیی آن تاثیر دارد.
پردازنده یک قطعۀ الکترونیکی است و تجمع تعداد زیادی از ترانزیستورها در یک فضای محدود و فعالیت در فرکانس‌های بالا باعث افزایش سریع دمای آن میشود و این موضوع نیاز به استفاده از یک خنک‌کننده مناسب را برای تضمین عملکرد صحیح و افزایش طول عمر پردازنده الزامی می‌کند.
افزایش دما علاوه بر ایجاد خطراتی مانند آسیب سخت‌افزاری و سوختن پردازنده، در بیشتر موارد باعث کاهش کارآیی آن میشود زیرا در پردازندههای جدید با عبور دما از مقادیر مشخص، فرکانس پردازنده به شکل خودکار کاهش می‌یابد تا از تولید بیشتر حرارت جلوگیری شود که این حالت در حین اجرای بازی‌های رایانه‌ای باعث ایجاد لَگ و افت فریم میشود و حتی ممکن است در موارد حاد به راه‌اندازی مجدد سیستم ختم شود تا سیستم بتواند دمای پردازنده را به سرعت کاهش دهد.
انتخاب سی پی یو برای سیستم گیمینگ
همانطور که در قسمت‌های قبل اشاره شد، اولویت اصلی در حین خرید یک سیستم گیمینگ مربوط به انتخاب کارت گرافیک بوده و اهمیت خرید پردازنده و مادربرد در مرحلۀ دوم قرار میگیرد اما نقش یک پردازندۀ مناسب برای اجرای بازی‌های رایانه‌ای به هیچ وجه قابل انکار نیست.
نکتۀ قابل توجه در این بین مربوط به تعادل میان قدرت کارت گرافیک و پردازنده است که رعایت این موضوع علاوه بر افزایش کارآیی و بهبود FPS باعث کاهش هزینه‌های کاربر نیز میشود. به همین دلیل است که محصولات خانواده i3 و i5 و Ryzen 3 و 5Ryzen دارای محبوبیت و استقبال بیشتری در میان گیمرها هستند.
یکی دیگر از دلایل استقبال از محصولات رده پایین و متوسط پردازندهها آن است که با رشد تکنولوژی و عرضۀ نسلهای جدید، نمونه‌های رده پایین دچار بهبودهای چشمگیر در زمینۀ کارآیی شده و در حد پردازندههای میان‌ردۀ نسلهای قبل ظاهر میشوند و امکان اجرای بازی‌های رایانه‌ای مختلف را در اختیار کاربران قرار میدهند. برای تصدیق این موضوع میتوان به عملکرد پردازندۀ i3 12100 در برابر پردازندۀ i5 10400 اشاره کرد. به هر حال نکتۀ مهم در این بین مربوط به تناسب بخش GPU و CPU است که یک انتخاب درست می‌تواند تا مدت‌ها کاربر را از ارتقا و تعویض قطعات بی‌نیاز کند.
آشنایی با اصطلاحات مرتبط با پردازنده/CPU
لیتوگرافی :
به تکنولوژی ساخت و ابعاد قطعات نیمه رسانای موجود در پردازنده گفته میشود و بر حسب واحد نانومتر است. کوچک بودن این عدد به معنای پیشرفته‌تر بودن محصول است و باعث کاهش توان مصرفی و ابعاد کلی محصول میشود. به عنوان مثال لیتوگرافی 12 نانومتری به این معناست که اجزای پردازنده با فاصلۀ 12 نانومتری از هم قرار گرفته‌اند، البته این عدد با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیست.
هستۀ پردازش یا Core :
به تعداد هسته‌های اصلی و فیزیکی موجود در پردازنده گفته میشود که در پردازندههای دسکتاپ این عدد تا 32 هسته نیز می‌رسد.
رشتۀ پردازش یا Thread :
بخش‌هایی از پردازنده که امکان اجرای همزمان دستورات مختلف را فراهم می‌کنند. به طور کلی هر هسته می‌تواند با 2 رشته در ارتباط باشد.
فرکانس پایه یا Base :
به معنی سرعت عملکرد ترانزیستورهای پردازنده است و مقدار TDP بر اساس این فرکانس اندازه‌گیری میشود؛ واحد آن بر حسب گیگاهرتز است.
فرکانس افزایشی یا Boost :
حداکثر فرکانسی که معمولا یک یا چند هسته از مجموع هسته‌های اصلی پردازنده می‌توانند در آن فرکانس فعالیت کنند. این فرکانس معمولا در زمان افزایش حجم پردازش سیستم یا در حین اجرای بازی‌های رایانه‌ای مورد استفاده قرار میگیرد.
توان مصرفی میانگین یا TDP :
مقدار توان مصرف شده توسط پردازنده در حین فعالیت تمامی هسته‌ها در فرکانس پایه که بر حسب وات تعریف میشود.
حافظۀ Cache :
به طور ساده به حافظۀ داخلی موجود در پردازنده گفته میشود که از سرعت بسیار بالایی برخوردار بوده و توانایی پردازنده را حین دسترسی به اطلاعات مختلف افزایش می‌دهد. این حافظه در سطوح مختلفی مانند L1 و L2 و L3 طبقه‌بندی میشود و سطح L1 دارای بیشترین سرعت است.
مقدار و نوع حافظۀ قابل پشتیبانی :
نوع حافظۀ سازگار با پردازنده است که در سیستم‌های دسکتاپ به شکل DDR بیان میشود و حداکثر مقدار حافظۀ قابل پشتیبانی در یک پردازنده، برابر با مقدار حافظه‌ای است که یک پردازنده می‌تواند آن را آدرسدهی کند.
فرکانس حافظه قابل پشتیبانی :
فرکانسی که به شکل استاندارد توسط پردازنده برای آدرسدهی و ارتباط با حافظه سیستم مورد استفاده قرار میگیرد و دستیابی به این فرکانس، نیازمند پشتیبانی حافظه و مادربرد از این فرکانس خواهد بود.
تعداد کانال‌های حافظه :
بیانگر پهنای باند موجود برای دسترسی به حافظۀ رم یا تعداد کانال‌های موجود برای ارتباط بین پردازنده و حافظۀ رم است.
پهنای باند حافظه :
حداکثر سرعتی که یک پردازنده می‌تواند اطلاعات مختلف را بر روی حافظۀ رم ذخیره کند یا آنها را بخواند.
گرافیک مجتمع یا iGPU :
یک واحد پردازش گرافیکی است که در دل پردازنده اصلی قرار دارد و در صورت نبود کارت گرافیک مجزا میتوان از آن برای دریافت تصویر استفاده کرد. در پردازندههای اینتل، وجود حرف F در نام پردازنده نشان‌دهندۀ آن است که پردازنده فاقد گرافیک مجتمع است مانند پردازنده Core i3-10100F.
در پردازندههای AMD نیز تنها مدلهای دارای پیشوند G دارای گرافیک مجتمع هستند که به عنوان مثال میتوان به پردازنده Ryzen 5 Pro G4560 اشاره کرد.
نسل PCIe :
مسیرهای به کار رفته برای ارتباط بخش‌های مختلف سیستم است که در حال حاضر نسخه پنجم این رابط در نسل جدید مادربردها و پردازندههای کمپانی Intel و AMD وجود دارد.
پرسش‌های متداول
پردازنده یا سی پی یو چیست؟
سی پی یو، واحد مرکزی پردازش رایانه است که اجرای تمام دستورالعمل‌ها را مدیریت می‌کند.
بهترین پردازنده کامپیوتر کدام است؟
پردازنده ها توسط دو شرکت AMD و INTEL تولید می شوند که هر کدام دارای ویژگی ها ی منحصر به فرد و سوکت مخصوص به خود را دارند.
آشنایی با انواع پردازندهها
به طور کلی میتوان CPUها را در سه شاخه کلی دسکتاپ، سرور و موبایل دستهبندی کرد. بخش موبایل و گجتهای همراه، سازندگان اختصاصی خاص خود را دارد و نکتۀ جالبتر اینکه دو شرکت AMD و INTEL سهم چندان زیادی از این بازار را در اختیار ندارند. در بخش لپتاپ و دسکتاپ اما شاهد قدرتنمایی و احاطۀ کامل این دو کمپانی در تمامی ردههای کاربری هستیم. پردازندههای کلاس سرور معمولا دارای تعداد هسته/رشته بسیار بیشتری نسبت به پردازندههای رده دسکتاپ هستند و در نتیجه مقادیر بسیار زیادی از حافظۀ کَش را در اختیار سیستم قرار میدهند اما در حالت کلی فرکانس بالایی ندارند.
سوکت پردازنده چیست؟
این اصطلاح نوعی دستهبندی و استاندارد برای تفکیک پردازندههای نسلهای مختلف است که توسط دو شرکت AMD و INTEL مورد استفاده قرار میگیرد. به طور مثال سوکتهای INTEL به صورت LGA1700 یا LGA1200 و ... و سوکتهای AMD به صورت AM4 یا AM3 و ... نامگذاری میشوند. در واقع مدل سوکت، علاوه بر دستهبندی مدلهای مختلف به محل قرارگیری پردازنده بر روی مادربرد نیز اطلاق میشود و در هر سوکت، ترتیب و آرایش پینهای اتصال متفاوت است و این موضوع باعث میشود که پردازندههای هر سوکت بر روی سوکتهای دیگر قابل نصب نباشند.