8-میکروپروسسور

Report
‫موضوع ‪:‬‬
‫واحد پردازش مرکزی(‪)cpu‬‬
‫آمزشکده فنی و حرفه ای دخترانه اراک(اطهر)‬
‫تهيه کننده‪:‬‬
‫اکرم خاموشي‬
‫تاریخچه‬
‫پیش از ظهور اولین ماشین که به پردازنده‌های امروزی شباهت داشت؛ کامپوترهای مثل‬
‫انیاک(‍‪ )ENIAC‬مجبور بودند برای اینکه کارهای مختلفی را انجام دهند دوباره سیم کشی‬
‫کنند‪ .‬این ماشین‌ها اغلب به رایانه‌هایی‪ ،‬با برنامه‌ ثابت اطالق می‌شد تا زمانیکه توانایی‬
‫اجرای چند برنامه را پیدا کردند‪.‬‬
‫عبارت "‪ "CPU‬از زمانی برای ابزار اجرا کننده‌ نرم‌افزار(برنامه‌ رایانه) تعریف شد؛ اولین‬
‫ابزارهای که که عبارت "‪ "CPU‬به آن‌ها اطالق شد همراه ظهور اولین برنامه‌ ذخیره شده‌‬
‫در رایانه بود‪ .‬ایده‌ برنامه‌ ذخیره شده مربوط به بعد زمان طراحی ‪ENIAC‬بود‪.‬در ‪۳۰‬‬
‫ژوئن سال ‪ ۹( ۱۹۴۵‬تیر ماه ‪ )۱۳۲۴‬قبل از اینکه انیاک کامل شود‪ ،‬دانشمند ریاضیدان جان‬
‫فون نیومان در مقاله‌ای به نام «‪ »First Draft of a Report on the EDVAC‬آن را‬
‫شرح داده بود‪.‬سرانجام شکل کلی ارائه داده شده برای برنامه‌ قابل ذخیره شدن در رایانه در‬
‫آگوست سال ‪(۱۹۴۹‬تیر ماه ‪ )۱۳۲۸‬کامل شد‪.‬‬
‫‪EDVAC‬برای اجرا یک سری دستوالعمل‌های معین (یا عملگرهای خاص) برای گونه‌های‬
‫متفاوت‪ ،‬طراحی شده بود‪.‬این دستورالعمل‌ها می‌توانستند ترکیب شوند تا برنامه‌های مفید را بر‬
‫روی ‪EDVAC‬اجرا کنند‪.‬‬
‫‌‬
‫حافظه‬
‫نکات قابل توجه این بود که برنامه‌ای که برای ‪EDVAC‬نوشته شده بود در یک‬
‫رایانه‌ای سریع؛ ذخیره شده بود که سریعتر از ثبت سخت‌افزاری است این پیروزی یک‬
‫محدودیت شدید را بر ‪ENIAC‬ایجاد می‌کرد و آن عبارت بود از این که مقدار بسیار زیادی‬
‫از زمان و تالش آن صرف تنظیمات دوباره برای انجام یک کار(پردازشی) جدید بود‪.‬‬
‫با طراحی فون نیومان؛ برنامه یا نرم‌افزار که ‪EDVAC‬اجرا می‌کرد می‌توانست تغییری‬
‫ساده با محتوای حافظه‌ رایانه تغییر دهد‪ .‬دستگاه‌های رقمی حال حاضر‪ ،‬همه با پردازنده‌هایی‬
‫توزیع شده‌اند که به مدار گسسته و بنابراین به تعدادی تغییر المان برای متفاوت بودن و تغییر‬
‫حاالت احتیاج دارند‪.‬‬
‫قبل از تجاری شدن ترانریستور؛ برای تغییر المانها از ‪electrical relays‬و ‪vacum‬‬
‫‪tubes‬به صورت عمومی استفاده می‌شد‪ .‬اگرچه اینها از مزایایی چون سرعت ‪ -‬به خاطر‬
‫ساز و کار عمومی شان‪ -‬برخوردار بودند ولی به خاطر بعضی مسایل غیرقابل اطمینان‬
‫بودند‪.‬‬
‫با توجه به نوع دستورالعمل ها‪،‬یک پردازنده سه عمليات اساسی را انجام می دهد ‪:‬‬
‫•عملیات محاسباتی نظیر‪:‬جمع‪،‬تفریق‪،‬ضرب و تقسیم‪.‬‬
‫•انتقال داده از یک محل حافظه به محل دیگر‪.‬‬
‫•جا به جایی به محل دیگری از برنامه بر اساس شرط خاصی(‪.)jump‬‬
‫اغلب پردازنده ها یکسری دستورالعمل های پی در پی را اجرا می کنند‪ ،‬که به آنها برنامه‬
‫گفته می شود‪.‬یک برنامه شامل چندین دستورالعمل است و هر برنامه دارای چهار مرحله‬
‫اجرا است که به ترتیب عبارتند از ‪.fetch,decode,execute,writeback‬‬
‫پردازنده ها را از نظر نوع اجرای دستورات به دو دسته ‪risc‬و ‪cisc‬تقسیم می کنند‪.‬‬
‫پردازنده ‪risc‬برای اجرای دستورهای ساده و منفرد طراحی شده است و از مجموعه‬
‫دستورالعمل های کمی برخوردار است‪.‬در این نوع پردازنده ها با کاهش تعداد دستورالعمل‬
‫ها‪ ،‬از پیچیدگی تراشه کاسته شده است‪،‬‬
‫در نتیجه دستورالعمل ها در این نوع پردازنده ها با کاهش تعداد دستورالعمل ها‪ ،‬از پیچیدگی‬
‫تراشه کاسته شده است‪ ،‬در نتیجه دستورالعمل ها در این نوع پردازنده ها سریعتر اجرا می‬
‫شوند‪.‬‬
‫به عنوان مثال به جای آنکه دستورالعمل پیچیده ضرب(‪ )mul‬را در تراشه قرار بدهند‪،‬‬
‫اجرای این دستورالعمل جمع(‪ )add‬تبدیل کرده‪ ،‬و ضرب را با استفاده از جمع انجام میدهند‪.‬‬
‫طراحی و ساخت پردازنده های از این نوع آسان است‪.‬ولی در عوض برنامه ها به دلیل‬
‫استفاده از برنامه های کم‪ ،‬طوالنی می باشد‪.‬‬
‫در مقابل پردازنده ها ‪ ،cisc‬با تعداد دستورهای پیچیده تر طراحی شده است‪.‬‬
‫نمونه های اولیه پردازنده های اینتل (یعنی‪)80386،80286،8088‬همگی از نوع ‪ cisc‬به‬
‫شمار می آمدند اما پردازنده های ‪486‬و پنتیوم‪،‬تلفیقی از این دو نوع پردازنده ها می باشند‪.‬‬
‫مشخصات‌پردازنده‌‪:‬‬
‫پردازنده تراشه ای متشکل از میلیون ها ترانزیستور بسیار کوچک و ظریف است که در یک‬
‫محفظه سرامیکی جای گرفته اند‪.‬‬
‫پردازنده‪ ،‬روی برد اصلی نصب می شود و سطح آن کمتر از ‪5*5‬سانتی متر مربع‬
‫است(البته ال در نظر گرفتن محفظه پالستیکی مربوطه)‪.‬‬
‫با این حال ممکن است به نوع پردازنده بیش از ‪ 40‬میلیون ترانزیستور در آن قرار داشته‬
‫باشد‪.‬و امروزه می تواند در حدود ‪4‬میلیارد دستور در ثانیه را انجام دهد‪.‬‬
‫یک پردازنده ممکن است شامل چند صد میلیون ترانزیستور باشد‪ ،‬جا دادن این تعداد‬
‫ترانزیستور مشکالت خاصی خواهد داشت و باید به عواملی مانند گرمای تولید شده و توان‬
‫مصرفی و‪...‬توجه شود‪.‬‬
‫از این رو شرکت های سازنده به فکر کاهش اندازه ترانزیستورها افتادند تا بتوانند تعداد‬
‫بیشتری ترانزیستور را در یک تراشه جا دهند‪.‬‬
‫به همین علت در پردازنده ها از عاملی به عنوان فناوری ساخت یاد می شود که نشان می دهد‬
‫ترانزیستور با چه فناوری ساخته شده است‪.‬‬
‫در سالیان اخیر فناوری ساخت از ‪ 180‬نانومتر به ‪ 130‬نانومتر و ‪ 90‬نانئمتر رسیده است‪.‬این‬
‫نکته را در نظر داشته باشید که ضخامت موی انسان ‪ 1150‬برابر ‪0.09‬میکرون یا ‪90‬‬
‫نانومتر است که فناوری مورد استفاده در پردازنده های پنتیوم ‪ iv‬است‪.‬عالوه بر ترانزیستور‬
‫که به عنوان جزء پایه شناخته می شود‪ ،‬مشخصات فنی پردازنده با توجه به عوامل زیر تعیین‬
‫می شود‪:‬‬
‫•حافظه نهان(‪.)cache‬‬
‫•ثبات ها(‪.)registers‬‬
‫•ساعت داخلی‪.‬‬
‫•واحد کنترل‪.‬‬
‫•واحد حساب و منطق‪.‬‬
‫•کمک پردازنده یا واحد اعشاری(‪.)floating loint unit‬‬
‫• گذرگاه ها شامل گذرگاه داده‪ ،‬گذرگاه آدرس‪ ،‬گذرگاه کنترل‪.‬‬
‫حافظه‌نهان‌‪:‬‬
‫کش به معنی نهان گاهی است که اطالعات اخیرا استفاده شده ‪ -+‬در آن ذخیره می شود تا در‬
‫صورتی که دوباره به آن ها نیاز بود دسترسی به آن ها ساده تر و سریع تر باشد‪.‬دو نوع‬
‫حافظه نهان وجود دارد یکی ‪RAM Cache‬برای انتقال داده بین ‪RAM‬و پردازنده و دیگری‬
‫‪Disk Cache‬برای انتقال داده بین ‪RAM‬و وسایل ذخیره سازی‪.‬‬
‫حافظه‌های‌ثبات‌‪:‬‬
‫هنگامی که پردازنده دستورالعمل ها را اجرا می کند داده های مورد نیاز آن دستورالعمل به‬
‫طور موقت در ثبات نگهداری می شود‪.‬برای اجرای دستورات‪،‬پردازنده از ثبات ها کمک می‬
‫گیرد و می توان در این ثبات ها اطالعاتی را نوشت یا از آن ها اطالعاتی را خواند‪.‬ثبات ها‬
‫‪8،16،32‬یا ‪ 64‬بیتی هستند و بسته به نوع پردازنده تعداد کل ثبات ها از ده تا چند صد ثبات‬
‫متفاوت است‪.‬‬
‫کمک‌پردازنده‌‪:‬‬
‫این ابزار برای پردازش اعداد اعشاری به کار می رود‪.‬‬
‫گذرگاه‌‪:‬‬
‫مسیری است که پردازنده را به تمامی اجزای کامپیوتر وصل می کند و رایج ترین مسیر بین‬
‫منابعی مانند حافظه‪،‬پردازنده و دستگاه های ورودی‪-‬خروجی می باشد‪ .‬در یک بسته بندی‬
‫کلی می توان گذرگاه های موجود در رایانه را به دو دسته گذرگاه سیستم و گذرگاه ‪I/O‬تقسیم‬
‫کرد ‪:‬‬
‫گذرگاه‌سیستم‌‪:‬‬
‫این گذرگاه به عنوان ‪ FSB‬یا گذرگاه جلویی نیز شناخته شده است‪ ،‬یک مسیر درونی بین‬
‫پردازنده و حافظه است‪.‬سرعت گذرگاه معموال اشاره به سرعت ‪ FSB‬دارد که پردازنده را به‬
‫حافظه متصل میکند‪.‬‬
‫عالوه بر ‪FSB‬گذرگاه ‪BSB‬نیز وجود دارد‪BSB.‬گذرگاهی است که پردازنده را به حافظه‬
‫نهان ‪L2‬پیوند می دهد و سرعت آن از گذرگاه جلویی خیلی بیشتر می باشد‪ .‬گذرگاه سیستم‬
‫خود شامل سه دسته گذرگاه داده‪ ،‬گذرگاه آدرس‪ ،‬گذرگاه کنترل است‪.‬‬
‫گذرگاه‌داده‌‪:‬‬
‫این گذرگاه یک گذرگاه دوطرفه محسوب می شود‪ .‬این گذرگاه مسیر رفت و آمد اطالعاتی‬
‫است که در عمل خواندن‪ ،‬از حافظه خوانده شده و یا در عمل نوشتن‪ ،‬باید در حافظه نوشته‬
‫شوند‪ .‬باید توجه داشته باشید که به جز موارد محدود بیشتر دستگاه های ورودی‪-‬خروجی نیز‬
‫داده های خود را به حافظه اصلی منتقل می کنند تا از آن جا در اختیار پردازنده قرار گیرد‪.‬در‬
‫اغلب پردازنده ها عرض گذرگاه داده برابر تعداد بیت های ثبات های داخلی پردازنده‬
‫است‪.‬معموال سرعت انتقال داده ها در داخل خود پردازنده بیشتر از سرعت انتقال داده روی‬
‫خطوط خارجی است‪.‬‬
‫این به دلیل وجود مسیرهای کوتاه وسیم های ظریف داخل پردازنده می باشد که اجازه ی‬
‫سرعت هایی باالتر از گیگاهرتز را ممکن میسازد‪.‬‬
‫گذرگاه‌آدرس‌‪:‬‬
‫یک گذرگاه آدرس مسیری است که پردازنده از طریق آن‪ ،‬محل قرارگیری داده ها را در‬
‫حافظه مشخص می کند تا داده مورد نظر از آنجا خوانده شده و از طریق گذرگاه داده منتقل‬
‫می شود‪ .‬پردازنده در هر عمل خواندن و یا نوشتن در حافظه‪،‬آدرس خانه مورد نظر را با‬
‫گذاشتن صفر و یک هایی روی این خطوط مشخص میکند‪.‬‬
‫جهت آدرس در پردازنده همیشه به سمت خارج است چرا که پردازنده همیشه تولید کننده‬
‫آدرس است‪ .‬برای ارتباط بین حافظه و پردازنده از واسطی به نام ‪Northbridge‬استفاده‬
‫میشود‪.‬‬
‫پردازنده از طریق تعدادی از پایه های خود و به واسطه گذرگاه آدرس‪ ،‬آدرس مورد نیاز را‬
‫به ‪ Northbridge‬اعالن می کند و ‪Northbridge‬آدرس تعیین شده را بر روی حافظه اصلی‬
‫پیدا کرده و داده موجود در آن آدرس را از طریق گذرگاه داده به پردازنده تحویل می دهد‪.‬‬
‫گذرگاه‌کنترل‌‪:‬‬
‫گذرگاهی است که وظیفه هماهنگ کردن پردازنده با دیگر مدارهای سخت افزاری در سیستم‬
‫را بر عهده دارد‪.‬برای این کار تعداد سیگنال های کنترلی از طریق این گذرگاه منتقل شده و‬
‫پردازنده را با بقیه دستگاه ها هماهنگ می سازند‪.‬‬
‫وقفه‌‪:‬‬
‫زمانی که چندین دستگاه ورودی و خروجی مانند فالپی درایو‪،‬دیسک سخت‪،‬چاپگر‪،‬صفحه‬
‫نمایش و مودم‪،‬به یک رایانه متصل می شوند‪ ،‬مکانیزم خاصی برای پاسخ به آن ها و‬
‫هماهنگ کردن دستگاه های فوق مورد نیاز است‪.‬‬
‫تمام پردازنده ها دارای یک پایه وقفه هستند که این پایه ‪INT‬نام دارد‪ .‬یک ابزار جانبی یا‬
‫برنامه در حال اجرا که سرویس خاصی را از پردازنده درخواست میکند با ارسال یک‬
‫سیگنالی به پایه ‪INT‬درخواست خود را اعالن می کند‪.‬‬
‫‪:DMA‬‬
‫‪ DMA‬با دستیابی مستقیم به حافظه‪،‬روشی است که اجازه میدهد تا داده ها از دستگاه های‬
‫ورودی و خروجی‪ ،‬به حافظه و بالعکس به طور مستقیم و بدون دخالت پردازنده منتقل‬
‫شوند‪.‬در این صورت پردازنده برای انجام کارهای دیگر آزاد خواهد بود‪ .‬بدون ‪DMA‬‬
‫اطالعات باید از طریق پردازنده بین حافظه و دستگاه های جانبی مبادله شود‪.‬‬
‫ساعت‌داخلی‌پردازنده‌‪:‬‬
‫برای تعیین سرعت کاری پردازنده از یک ساعت داخلی استفاده میشود‪.‬این ساعت‬
‫عملکردهای مختلف پردازنده را هماهنگ میکند‪ .‬در رایانه تعداد سیکل ساعت هایی که یک‬
‫پردازنده می تواند در ثانیه تولید کند را سرعت ساعت داخلی می نامند‪.‬میزان سرعت ساعت‬
‫راوسیله ای به نام ‪System Crystal‬تعیین می کند که روی برد اصلی قرار دارد‪.‬عامل‬
‫دیگری به نام سرعت ساعت خارجی وجود دارد که نشان دهنده سرعت گذرگاه سیستم یا‬
‫همان ‪FSB‬است‪.‬سرعت ساعت داخلی و خارجی با استفاده از فاکتوری به نام فاکتور ساعت‬
‫با هم در ارتباط هستند و این فاکتور در رایانه قابل تنظیم است‪.‬‬
‫شناسایی‌پردازنده‌در‌سیستم‌‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫استفاده‌از‌کتابچه‌راهنما‪.‬‬
‫شناسایی‌ظاهری‌قطعه‪.‬‬
‫استفاده‌از‌اطالعات‌ارائه‌شده‌در‌هنگام‌راه‌اندازی‪.‬‬
‫استفاده‌از‌برنامه‌‪.setup‬‬
‫استفده‌از‌سیستم‌عامل‪.‬‬
‫استفاده‌از‌نرم‌افزارهای‌کاربردی‌شناسایی‌قطعات‪.‬‬
‫انواع‌سوکت‌ها‌‪:‬‬
‫به کانکتوری که ارتباط بین برد اصلی و پردازنده را برقرار می کند سوکت گفته می شود‪.‬‬
‫سوکت ‪:Slot One‬‬
‫سوکت ‪ Slot One‬برای پنتیوم‪ II‬و بعضی مدل های پنتیوم‪III‬استفاده میشد‪.‬این سوکت شامل‬
‫‪ 242‬نقطه تماس الکتزیکی بود و با تراشه حافظه نهان ارتباط برقرار می کرد‪.‬که در‬
‫پردازنده های مدل جدید کنار گذاشته شده است‪.‬‬
‫سوکت‪: PGA‬‬
‫پردازنده‌هایی‌که‌دارای‌این‌سوکت‌هستند‌ظاهری‌مربع‌شکل‌و‌صدها‌پین‌دارند‌و‌انواع‌‬
‫مختلفی‌از‌این‌نوع‌سوکت‌وجود‌دارد‪.‬‬
‫انواع‌‪PGA‬عبارتند‌از‪:‬‬
‫‪ PGA‍:CPGA .1‬سفالی‪،‬این‌مدل‌یکی‌از‌قدیمی‌ترین‌مدل‌هاست‪.‬‬
‫‪ PGA‍:PPGA .2‬پالستیکی‪.‬‬
‫‪‍:FCPGA .3‬این‌مدل‌رایج‌ترین‌نوع‌از‌این‌سوکت‌است‪.‬‬
‫دسته بندی ‪ PGA‬بر اساس تعداد پین هایشان انجام میشود‪.‬سوکت های ‪PGA‬ابتدا به سختی‬
‫مورد پذیرش واقع شد زیرا برای جا زدن و درآوردن پردازنده در آن ها نیاز به ابزار خاصی‬
‫بود‪.‬در ‪ PGA‬پین هایی که در زیر پردازنده قرار دارد وارد سوکت شده و به وسیله ضامنی‬
‫محکم می شوند‪.‬‬
‫سوکت ‪: ZIF‬‬
‫در این نوع سوکت ها میتوان به راحتی پردازنده را در سوکت نصب یا از آن جدا کرد‪.‬این‬
‫سوکت ها با توجه به اهرمی که کنار آن ها وجود دارد به راحتی قابل تشخیص‬
‫هستند‪socket 7.‬از این مدل به سرعت به عنوان یک سوکت عمومی رایج شد که دارای ‪321‬‬
‫پین بود‪.‬امروزه تعداد پین ها مبنای نامگذاری این سوکت ها شده است‪ .‬مثال ‪socket‬‬
‫‪478‬دارای ‪ 478‬پین است‪socket A .‬شرکت ‪AMD‬از نوع ‪ZIF‬است‪.‬‬
‫سوکت‪: LGA‬‬
‫این سوکت جدید توزیع توان بهتری را برای پردازنده فراهم می کند‪ .‬این سوکت از نوع‬
‫‪ LGA‬می باشد‪.‬‬
‫در ‪ LGA‬برخالف ‪،PGA‬هیچ پایه ای روی تراشه پردازنده وجود ندارد و پایه ها روی‬
‫سوکت جای گذاری شده اند و برای قرار گرفتن صحیح پردازنده در سوکت شکاف هایی قرار‬
‫داده شده است‪.‬‬
‫هدف از طراحی این نوع سوکت ایجاد نقاط تماس بزرگتر سوکت با پردازنده و در نتیجه‬
‫امکان تولید فرکانس های باال در پردازنده است‪ .‬همچنین با این نوع سوکت‪ ،‬امکان تعبیه پایه‬
‫های بیشتر در سوکت وجود دارد که در نتیجه میتوان پایه های تغذیه پردازنده را افزایش داد‬
‫با این کار منبع تغذیه پایدارتری برای پردازنده به وجود می آید‪.‬‬
‫سوکت جدید اینتل سوکت‪(775‬یا سوکت‪ )T‬و سوکت ‪F‬شرکت ‪AMD‬از نوع ‪LGA‬است‪.‬‬
‫نسل‌های‌پردازنده‌‪:‬‬
‫نسل های مختلفی از پردازنده ها وجود دارند در هر نسل فناوری های متفاوتی برای ساخت‬
‫پردازنده استفاده می شود‪ .‬در نسل هشتم فناوری رایج تعداد هسته مورد استفاده در پردازنده‬
‫است از این نظر پردازنده ها به انواع یک هسته ای و چند هسته ای تقسیم می شوند‪ .‬در‬
‫پردازنده های دو هسته ای‪ ،‬دو پردازشگر و دو حافظه نهان سطح دو در یک واحد سیلیکونی‬
‫قرار گرفته اند‪.‬‬
‫مزیت‌پردازنده‌های‌دو‌هسته‌ای‌نسبت‌به‌پردازنده‌های‌یک‌هسته‌ای‌‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫دسترسی‌به‌کارایی‌باالتر‪.‬‬
‫به‌صرفه‌بودن‌از‌نظر‌اقتصادی‪.‬‬
‫مصرف‌کمتر‪.‬‬
‫گرمای‌کمتر‪.‬‬
‫معایب‌پردازنده‌های‌دو‌هسته‌ای‌‪:‬‬
‫‪ .1‬تاخیر‌در‌کار‌سیستم‌عامل‪.‬‬
‫‪ .2‬پهنای‌باند‌ثابت‪.‬‬
‫تفاوت های ‪ CPU‬های ‪ AMD‬و ‪:Intel‬‬
‫تفاوت های ‪CPU‬های ‪AMD‬و ‪ Intel‬عبارتند از ‪:‬‬
‫‪AMD -1‬براساس معماری اجرایی ‪ 9‬مرحله ای ساخته شده است اما معماری پردازنده های‬
‫‪Intel‬شش مرحله ای می باشد‪.‬بدین معنا که ‪AMD‬در هر چرخه کاری ‪9‬عملیات را انجام‬
‫میدهد در حالی که ‪Intel‬فقط ‪ 6‬عمل را می تواند انجام دهد‪.‬‬
‫‪AMD -2‬از ‪Cache 640kb‬برخوردار است درحالیکه ‪ ،Intel‬از ‪ 532 kb‬برخوردار‬
‫است هر چقدر که میزان ‪Cache‬پردازنده بیشتر باشد ‪ ،‬پردازنده کارایی بیشتری خواهد‬
‫داشت اطالعات بیشتری میتواند ذخیره کند ودیگر الزم نیست پردازنده برای بدست آوردن‬
‫اطالعات یا دستور ها مدت زمان بیشتری را رفت و برگشت به حافظه برد اصلی برای جذب‬
‫اطالعات یا دستور العمل ها صرف کند‪.‬‬
‫‪AMD -3‬از مس برای اتصال ترانزیستور های بکار رفته در پردازنده ها استفاده میکند در‬
‫صورتی که در ساختمان پردازنده های ‪Intel‬آلومینیوم بکار رفته است‪.‬‬
‫مس هادی الکترسیته بهتری است ‪ ،‬ازاین رو پهنای اتصال های بین ترانزیستورها را به‬
‫میزان چشمگیری کاهش می یابد ‪.‬‬
‫که این امر باعث مصرف کمتر مواد اولیه و در نتیجه منجر به کاهش هزینه می شود این دلیل‬
‫ارزان تر بودن ‪AMD‬نسبت به ‪P4‬است‪.‬‬
‫‪ -4‬از دیگر تفاوت های میان ‪ AMD‬و ‪ Intel‬میتوان به راندمان ‪ Cache‬بر روی چیپ‬
‫اشاره کرد ‪AMD ،‬از معماری انحصاری استفاده میکند که راندمان بیشتری نسبت بیشتری‬
‫نسبت به طراحی معماری غیر انحصاری ‪ Intel‬دارد‪.‬‬
‫‪AMD -5‬از تکنولوژی پردازش موازی در مقایسه با ‪Hyper -Threading‬اینتل استفاده‬
‫میکند ‪ ،‬در بسیاری از کاربردهای امروزی فعال بودن ‪Hyper -Threading‬کارائی پائین‬
‫تری ارائه میدهد ‪ ،‬نتایج تحقیقات بیشمار منتشر شده در نشریات رایانه ای و پایگاهای‬
‫اطالعاتی معتبر بیانگوی این پدیده هستند‪.‬‬
‫‪-6‬یکی دیگر از مهمترین نکات برتر پردازنده های ‪AMD‬واحد ممیز شناور آن است که از‬
‫‪FPU‬اینتل بسیار قویتر میباشد که این امر باعث اجرای سریعتر برنامه های چند منظوره(‬
‫‪ )MultiMedia‬میشود‪.‬‬
‫‪ -7‬زمانی که اینتل ‪P4‬را طراحی کرد طول ‪PIPELINE‬را از ‪ 10‬مرحله در ‪P3‬به ‪20‬‬
‫مرحله افزایش داد ‪Intel‬همین تغیر توانست که تعداد عملیاتی که در چرخه عملیاتی انجام‬
‫می شود بصورت قابل مالحظه ای کاسته میشود و از طرف دیگر افزایش طول‬
‫‪PIPELINE‬نیازمند افزایش تعداد ترانزیستور ها برای انجام همان تعداد عملیات میباشد که‬
‫این امر باعث افزایش اندازه هسته و باال رفتن قیمت تولید میشود ‪ .‬در حالی که ‪AMD‬با‬
‫وجود افزایش فرکانس پردازنده های خود طول ‪pipeline‬را به همان اندازه ‪p3‬یا ‪k6‬ثابت‬
‫نگهدارد ‪.‬‬
:INTEL , AMD ‫پردازنده هاي شرکت هاي‬
‍:‌‫ بیتي‌این‌دو‌شرکت‌بزرگ‌عبارتند‌از‬64‫ و‬32‌‫برخي‌از‌پردازنده‌هاي‬
Pentium 4 ,Celeron, Celeron d,athlon xp,sempron,athlon 64,athlon
64fx,opteron,itanium,Pentium m,mobile,centrino,mobile Pentium 4.
‫تولید‬desktop,mobil,server/work station ‌‫پردازنده‌هاي‌خود‌را‌در‌سه‌خانواده‬intel ‌‫شرکت‬
:‌‫بیتي‌بوده‌وعبارتند‌از‬desktop 32 ‌‫‍پردازنده‌هاي‬.‫مي‌نماید‬
Pentium 4 ,Celeron, Celeron d,athlon xp,sempron,athlon 64,athlon
64fx,opteron,itanium,Pentium m,mobile,centrino,mobile Pentium 4.
‌‫تولید‌مي‬desktop,mobil,server/work station ‌‫پردازنده‌هاي‌خود‌را‌در‌سه‌خانواده‬intel ‌‫شرکت‬
Pentium 4 ht,Celeron d,Pentium 4 :‌‫بیتي‌بوده‌و‌عبارتند‌از‬desktop 32 ‌‫‍پردازنده‌هاي‬.‫نماید‬
intel :‫ بیتي‌بوده‌و‌عبارتند‌از‬64‌‫و‬server/work station -32 ‌‫پردازنده‌هاي‬htxe,Celeron. .
Pentium m,Celeron ‌‫نیز‌شامل‌پردازنده‌هاي‬mobile ‌‫خانواده‬xeon,intel itanium2. .
.‫مي‌باشد‬m,mobile Pentium 4
‫شرکت ‪AMD‬پردازنده هاي خود را در سه خانواده ‪desktop‬که خود شامل ‪athlon xp,sempron,athlon64,athlon64fx‬است و‬
‫‪mobile‬که شامل ‪ ,mobile sempron,mobile athlon64‬است و ‪server/work station‬که شامل ‪optron‬ميباشد تقسيم مي کند‪.‬‬
‫پردازنده‌‪: intel Pentium ht extream edition‬‬
‫اين پردازنده شامل ‪processor number‬نمي باشد و فناوري توليد آن ‪ 130‬نانو است‪.‬اين پردازنده با استفاده‬
‫از هسته ‪prestonia‬داراي حافظه نهان ‪L2‬برابر ‪ 512 kb‬وحافظه نهان ‪L3‬برابر ‪ 2 M‬مي باشد‪.‬‬
‫شرکت ‪intel‬اين پردازنده را در دو مدل با فرکانس ‪GHz,3.4GHz 3.2‬توليد مي کند‪.‬اين پردازنده فعال براي‬
‫هر دو سوکت ‪LGA775,MPG478‬ارايه ميشود‪.‬‬
‫فرکانس ‪FSB‬اين پردازنده ‪MGHz 800‬بوده و بر روي بردهاي اصلي با سوکت ‪ 775‬که ازچيپ ست هاي‬
‫‪intel925x express,intel915 G express,intel915 express‬به عنوان پل شمالي استفاده ميشود نصب‬
‫مي شود‪.‬‬
‫پردازنده ‪: Pentium 4 with ht technology‬‬
‫اين پردازنده در ‪ 10‬نوع ارايه مي شود‪.‬کليه مدل ها به فناوري ‪ 90‬نانو توليد و داراي حافظه نهان ‪L2‬به‬
‫ظرفيت ‪ 1 M‬مي باشد‪.‬فرکانس ‪FSB‬کليه اين پردازنده ها ‪MGHz 800‬بوده و بر روي سوکت ‪LGA775‬‬
‫نصب ميشود‪.‬‬
‫پردازنده‪: intel Celeron d‬‬
‫اين پردازنده در ‪ 9‬مدل ارائه مي شود‪.‬کليه مدل هاي اين پردازنده داراي ‪256 kb‬حافظه نهان ‪L2‬بوده و‬
‫فرکانس ‪FSB‬آن ها‪MGHz 533‬مي باشد‪.‬پردازنده ‪Celeron‬با فناوري هاي ‪180‬و‪ 130‬نانو توليد شده است‪.‬‬
‫پردازنده ‪: AMD athlon xp‬‬
‫شرکت ‪AMD‬اين پردازنده را در سه مدل ‪ +2800‬به فرکانس ‪ ,GHz2083‬و‪ +3000‬با فرکانس‬
‫‪GHz 2164‬و‪ +3200‬با فرکانس ‪GHZ 2200‬توليد مي نمايد‪.‬هر سه مدل اين پردازنده داراي ‪128 kb‬حافظه‬
‫نهان ‪L1‬و‪ 512kb‬حافظه نهان ‪L2‬مي باشند‪.‬فرکانس ‪FSB‬مدل‪ 2800‬برابر ‪ 333‬مگا هرتز و فرکانس دو مدل‬
‫ديگر برابر ‪ 400‬مگا هرتز است‪ .‬هر سه مدل داراي ‪ 462‬پين بوده و بر روي سوکت ‪A‬نصب ميشوند‪.‬‬
‫پردازنده ‪:AMD sempron‬‬
‫فناوري توليد اين پردازنده ‪ 130‬نانو بوده و کنترل حافظه کامال در داخل پردازنده است ‪.‬اين پردهزنده داراي‬
‫حافظه نهان ‪L1‬با ظرفيت ‪ 128‬کيلو بايت مي باشد‪.‬برخي از مدل هاي آن عبارتند از ‪ 2200:‬با فرکانس ‪1.5‬‬
‫گيگا هرتز و ‪ 2400‬با فرکانس ‪ 1.66‬گيگا هرتز و ‪ 3100‬با فرکانس ‪ 1.8‬گيگا هرتز‪.‬‬
‫پردازنده ‪: AMD athlon fx‬‬
‫یک‌پردازنده‌‪ 64‬بستس‌است‪.‬بنابراین‌گذرگاه‌آدرس‌و‌داده‌آن‌‪ 64‬بیتي‌است‪.‬داراي‌دو‌مدل‌ ‪fx-51‬با‌فرکانس‌‬
‫‪ 2.2‬گیگاهرتز‌و‌ ‪fx-53‬با‌فرکانس‌‪ 2.4‬گیگاهرتز‌است‪‍.‬این‌پردازنده‌با‌فناوري‌‪ 130‬نانو‌تولید‌و‌داراي‌‬
‫‪ 105.9‬میلیون‌ترانزیستور‌مي‌باشد‪‍.‬این‌پردازنده‌داراي‌‪ 128kb‬حافظه‌نهان‌ ‪L2‬و‌‪ 152kb‬حافظه‌نهان‌ ‪L2‬‬
‫میباشد‪.‬‬
‫پردازنده‌های ‪ Core i5‬دومین سری از پردازنده‌های جدید اینتل بودند که از کنترلر رم درون‬
‫پردازنده استفاده‌کردند و ادامه‌دهنده معماری نیهالم(‪ )Nehalem‬در محصوالت اینتل هستند‪.‬‬
‫این پردازنده‌ها رده متوسط بازار را هدف قرار داده‌اند و با اینکه هنوز به اندازه کافی قیمت‬
‫آنها منطقی نیست اما کارایی باالی‌شان باعث شده تا به عنوان یکی از راه‌حل‌های موجود‬
‫برای سیستم‌های حرفه‌ای و گیم نیز در نظر گرفته شوند‪.‬‬
‫مدتی پس از انتشار این پردازنده‌ها مدل‌های جدیدی در این سری تولید شدند که در کنار هسته‬
‫پردازشی از یک هسته گرافیکی نیز پشتیبانی می‌کردند و باعث تغییر ساختار مادربوردهایی‬
‫شدند که پیش از این در عرف بازار به نام گرافیک آنبورد شناخته می‌شدند‪ .‬به این ترتیب‬
‫می‌توان گفت پردازنده‌های قدرتمند سری ‪ Core i5‬در حال حاضر یکی از بهترین گزینه‌های‬
‫موجود برای یک سیستم جدید است‪.‬‬
‫مهندسی نیهالم در این پردازنده‌ها باعث شده تا اینتل بتواند تغییرات جدید را به راحتی در‬
‫مدل‌های خود اعمال کند‪ .‬این ساختار اصطالحا ماژوالر است و بخش‌های جدید می‌توانند‬
‫بدون توجه به نحوه کار و ساختار سایر بخش‌ها به پردازنده اضافه شوند‪ .‬به عنوان مثال‬
‫هسته‌های پردازشی در این ساختار نوعی ماژول هستند یا اینتل کنترلر حافظه را هم به عنوان‬
‫یک ماژول جدید به این پردازنده‌ها اضافه کرده است‪.‬‬
‫در پردازنده‌های دسکتاپ ‪ Core i5‬مدل‌های دو هسته‌ و چهار هسته دیده می‌شوند که تمامی‬
‫آنها با سوکت ‪ LGA1156‬سازگار هستند‪ .‬هر یک از هسته‌ها دارای ‪۲۵۶‬کیلوبایت‬
‫کش(‪ )Cache‬در الیه دوم هستند ولی کش‌ در الیه سوم که به صورت اشتراکی بین هسته‌ها‬
‫مورد استفاده قرار می‌گیرد می‌تواند از سه تا هشت مگابایت متغیر باشد‪.‬‬
‫فرکانس آنهـا نیـز نسبـتا متفاوت است و از ‪۴/۲‬گیگاهرتز تا ‪ ۶/۳‬گـیگاهـرتز را می‌توان در‬
‫این مـدل‌هـا پیــدا کرد‪ .‬یکی از فناوری‌های مهم در این سری توربو بوست ( ‪Turbo‬‬
‫‪ )Boost‬نام دارد که با تغییر خودکار فرکانس پردازنده در شرایط مختلف می‌تواند کارایی‬
‫سیستم را افزایش دهد‪ .‬به دلیل این تغییرات یکی از فرکانس‌هایی که در کنار فرکانس اصلی‬
‫پردازنده مطرح می‌شود توان توربو بوست آن است‪ .‬این فناوری فقط در پردازنده‌های ‪Core‬‬
‫‪ i5‬و ‪ Core i7‬دیده می‌شود‪.‬‬
‫‪ .‬این فناوری در حالت عادی توان پردازش را در حد مشخصی نگه می‌دارد اما زمانی که‬
‫سیستم عامل درخواستی باالتر از توان پردازش داشته باشد‪ ،‬فرکانس به طور خودکار باال‬
‫می‌رود‪ .‬در این روش از مدیریت برق و توان سیستم(‪ )ACPI‬استفاده می‌شود و در کنار‬
‫افزایش فرکانس‪ ،‬ولتاژها نیز تغییر می‌کنند‪ .‬این افزایش در واحدهایی به اندازه ‪۱۳۳‬‬
‫مگاهرتز اعمال می‌شود و از نظر فنی با محدودیت‌های مواجه است‪.‬‬
‫به عنوان مثال تا زمانی که پردازنده به سقف توان حرارتی خود نرسیده باشد می‌تواند تغییر‬
‫فرکانس را تحمل کند‪ .‬اینتل برای جلوگیری از آسیب دیدن پردازنده یک فرکانس بیشینه تعیین‬
‫کرده که نمی‌توان از آن فراتر رفت‪.‬‬
‫یکی دیگر از فناوری‌های مهم این پردازنده‌ها نیز ‪ Hyper-Threading‬است که در‬
‫مدل‌های دوهسته‌ای این سری دیده می‌شود‪ .‬با کمک این فناوری هر هسته‌ پردازشی می‌تواند‬
‫تبدیل به دو هسته منطقی شود و سیستم عامل این پردازنده‌ها را به عنوان چهار هسته‌ای‬
‫می‌شناسد‪ .‬در توضیح این روش باید گفت اغلب فرآیندهای پردازشی نیاز باالیی به فرکانس‬
‫ندارند اما تعداد دستورالعمل‌هایی که به طور همزمان به پردازنده می‌رسد‪ ،‬باال است‬
‫بنابراین تعداد واحدهای پردازشی مهم‌تر از توان است‪ .‬توجه داشته باشید در این روش‬
‫واحدهای اجرایی نصف نمی‌شوند و هسته پردازنده همان خصوصیات اصلی خود را دارد با‬
‫این حال با ایجاد دو هسته منطقی(‪ )Logical‬سیستم عامل تعداد هسته‌ها را بیش از تعداد‬
‫واقعی آنها می‌بیند‪ .‬در نتیجه دستورهای بیشتری در یک لحظه به پردازنده می‌رسد‪ .‬ضمن‬
‫اینکه پردازنده‌های ‪ Core i5‬توانایی تقسیم این دستورات بین هسته‌ها را دارند و با توجه به‬
‫جریان پردازشی این درخواست‌ها را مدیریت می‌کنند‪.‬‬
‫در پردازنده‌های ‪ Core i5‬از رم‌های ‪ DDR3‬با فرکانس ‪ ۱۳۳۳‬مگاهرتز پشتیبانی می‌شود‬
‫و با چینش دو کانال سازگار هستند‪ .‬این پردازنده‌ها دارای کنترلر گرافیکی نیز هستند که‬
‫می‌توانند از طریق آن یک رابط ‪ PCIE‬با سرعت ‪ x16‬را کنترل کنند‪ .‬برای پیکربندی‬
‫کارت‌های گرافیکی در حالت‌های ‪ SLI‬و کراس‌فایر این رابط به دو رابط ‪ x8‬تقسیم می‌شود‪.‬‬
‫البته در پردازنده‌هایی که دارای هسته گرافیکی هستند تنها از یک رابط ‪ x16‬پشتیبانی‬
‫می‌شود‪.‬‬
‫نحوه نامگذاری این پردازنده‌ها نیز می‌تواند هنگام انتـخاب موثر باشد‪ .‬پردازنده‌های ‪Core‬‬
‫‪ i5‬که نام مدل آنها با عدد شش شروع می‌شود دارای هسته گرافیکی هستند و معموال روی‬
‫مادربوردهایی که تراشه ‪H55‬یا ‪ H57‬دارند نصب می‌شوند در حالی که مادربوردهایی با‬
‫تراشه ‪ P55‬به دلیل نبود رابط ‪ FDI‬نمی‌توانند از توان گرافیکی آنها استفاده کنند‪ .‬نکته دیگر‬
‫در مورد نامگذاری این پردازنده‌ها فرکانس هسته گرافیکی است‪ .‬در این مدل‌ها دو نوع‬
‫فرکانس گرافیکی وجود دارد که شامل ‪ ۹۰۰‬مگاهرتز و ‪ ۷۳۳‬مگاهرتز می‌شود‪ .‬مدل‌هایی که‬
‫مانند ‪ Core i5 661‬نام آنها به عدد یک ختم می‌شود‪ ،‬دارای هسته گرافیکی با فرکانس ‪۹۰۰‬‬
‫مگاهرتزهستند وهسته گرافیکی مدل‌هایی که عددآخر نام آنها صفر است مانند ‪Core i5 660‬‬
‫از فرکانس ‪ ۷۳۳‬مگاهرتز پشتیبانی می‌کنند‪ .‬عالوه بر این مورد‪ ،‬مدل‌هایی که با عدد شش‬
‫آغاز می‌شوند دو هسته‌ای هستند و از فناوری هایپرتریدینگ پشتیبانی می‌کنند‪.‬‬
‫نمونه‌ای‌از‌پردازنده‌ها‪:‬‬
‫ریز پردازنده ‪MOS6502‬در بسته دوتایی که به صورت رایج ‪۸‬بيتی طراحی شدهاست‪.‬‬
Die of an Intel 80406DX2 microprocessor
CPU AMD
CPU INTEL
‫ریزپردازنده‌اینتل‌ ‪80486DX2‬در‌یک‌بسته‌سرامیکی‬

similar documents