آموزش سخت افزار قسمت 1 : معرفی قطعات داخلی و اصلی
پردازنده یا CPU
پردازنده (CPU) و یا به عبارتی واحد پردازشگر مرکزی در حکم مغز و اداره کننده کامپیوتر است و مسئولیت انجام محاسبات ریاضی داخلی کامپیوتر و فرمان دادن به دیگر اجزا را به عهده دارد. CPU محاسبات داخلی کامپیوتر را به وسیله دو عدد 0 و 1 انجام می دهد. کلیه قطعات داخل کامپیوتر برای انجام کارها و محاسبات خود نیازمند این قطعه کوچک هستند. ساختمان داخلی CPUها نیز متشکل از میلیون ها ترانزیستور بسیار ریزی است که به کمک فناوری نانو با دقت بسیار در کنارهم قرار داده شده اند.برای مثال CPUهای چهار هسته ای متعلق به کمپانی اینتل دارای بیش از 820 میلیون ترانزیستور می باشد. رقم هایی اعجاب انگیز که حاکی از ساختار پیچیده و فوق پیشرفته این قطعه دارند.
از دیگر مشخصات و اصطلاحات این مبحث می توان به BUS اشاره کرد. واحد پردازشگر مرکزی برای ارتباط با دنیای خارج خود می تواند به حجم خاصی اطلاعات را ارسال یا دریافت کند. این گذرگاه را با نام باس (BUS) می شناسیم و یکای آن را مگاهرتز می نامیم. در بررسی CPUها حتما به اصطلاحی به نام کش (cache) برخورد کرده اید. کش به حافظه ای بسیار سریع و گران قیمت گفته می شود که همیشه مقدار کمی از آن در CPU تعبیه شده است. کار کش نگهداری اطلاعاتی برای CPU است که در هنگام پردازش اطلاعات به آنها نیاز سریع دارد. حافظه ی کش در سه سطح وجود دارد و با حجم های مختلف. سطح اول یا L1 سطح دوم یا L2 و سطح سوم یا L3.
حافظه Cache نوعی حافظه است که برای ذخیره اطلاعاتی که دارای فرکانس بازیابی بالا می باشند استفاده می شود. این نوع حافظه سرعتی بسیار بالا نزدیک به سرعت پردازنده مرکزی دارد و سرعتش از RAM بالاتر است اما حجم کمی دارد. این حافظه در داخل واحد پردازنده قرار دارد و داده هایی که خیلی استفاده می شوند داخل این حافظه ذخیره می شود. بعنوان مثال CPU مدل E5XXX ساخته شرکت اینتل دارای 2 مگابایت حافظه نهان (cache) می باشند. هرچقدر مقدار این حافظه نهان بیشتر باشد اطلاعات بیشتری در آن ذخیره شده و پردازنده در پردازش داده ها کمتر معطل می ماند. اما از طرفی باید توجه شود که وجود حافظه زیاد نیاز به مدیریت بیشتر داشته و در نتیجه کارایی کمتر CPU نیز می گردد. مهمترین کمپانی های سازنده CPU عبارتند از AMD و Intel که دو رقیب اصلی و دیرینه هستند و دیگر تولید کننده ها را تقریبا به کنار زده اند.
جدیدترین CPU اگرچه سریعترین است گرانترین CPU هم هست هر چند کارایی یک کامپیوتر بوسیله CPU آن شناخته می شود مثلا می گویند این کامپیوتر پنتیوم 4 یا 3 است ولی این به تنهایی بازتاب کارایی یک کامپیوتر نیست زیرا این کمیت فقط سرعت پروسسور را نشان می دهد و نه کارایی کل کامپیوتر که اجزای مهم دیگری غیر از CPU دارد. مثلا یک کامپیوتر که در حال اجرای چند نرم افزار حجیم و سنگین است و پردازنده چهار هسته ای آن بیش از 3 گیگا هرتز در هر هسته خود سرعت دارد، ممکن است اطلاعات را خیلی سریع پردازش کند اما همیشه منتظر هارد دیسک که یک قطعه کندتر است می ماند. معنی این جمله آن است که پردازنده برای انتقال اطلاعات بیشتر وقت خود را در یک انتظار بیهوده می گذراند. با این همه تقریبا در حدود 80% سیستم ها با قابلیت های گوناگون، پردازنده اولین قطعه ای است که باید مورد توجه قرار گیرد. پردازنده مرکزی، توان پردازش لازم برای نرم افزارها و فعالیت های گوناگون در سیستم را فراهم می کند.
مقایسه پردازنده ها
در پردازنده 4 فاکتور بیش از بقیه مورد توجه قرار می گیرد :
1. مهندسی ساخت: مهندسی ساخت یا Engineering یک پردازنده، مهمترین عامل در تعیین کارایی یک پردازنده به خصوص است. در واقع مهندسی یک پردازنده، مشخص کننده خصوصیات کلی یک گروه از پردازنده ها است.
2.فرکانس: تا کمتر از 2-3 سال پیش و قبل از عرضه اتلون XPها فرکانس پردازنده در کنار میزان حافظه کش، به عنوان مشخصه کارایی یک پردازنده شناخته می شد، اما بعد از عرضه اتلون XPها توسط AMD نقش پررنگ فرکانس به تدریج کم رنگ تر شد. امروزه فرکانس پردازنده بیشتر برای مقایسه پردازنده های مشابه از یک نسل استفاده می شود. با این حال فرکانس پردازنده کماکان رابطه خود را برای کارایی پردازنده حفظ کرده است. فقط می توان گفت از خطی بودن رابطه فرکانس با کارایی کمی کاسته شده است.
یک مثال عینی این می تواند باشد که در اتلونX2ها یا Core 2 های دوهسته ای با افزایش فرکانس، توان پردازش پردازنده بالا می رود اما چنین مقایسه ای را نمی توان در مورد دو پردازنده اتلون X2 و Core 2 Duo با فرکانس یکسان انجام داد. مثلا نمی توان گفت که یک اتلون X2 با فرکانس 4//2 گیگاهرتز، کارایی مشابه یک Core 2 Duo با فرکانس 4//2گیگاهرتز را دارد.
3.حافظه کش سطح دو (L2): این حافظه نوعی حافظه سریع است که روی پردازنده تعبیه می شود. میزان این حافظه روی قیمت کل پردازنده تاثیر قابل توجهی دارد. برخی از نرم افزارها از میزان حافظه کش، بهره زیادی می برند و بالا بودن آن، تاثیر قابل توجهی در کارایی آنها دارد. برعکس برای برخی دیگر از نرم افزارها یک مگابایت یا دو مگابایت بودن حافظه کش، تفاوتی نخواهد داشت.
4. فرکانس مسیر: فرکانسی است که پردازنده و پل شمالی مادربورد در آن به تبادل اطلاعات می پردازند. قطعا هر چه این فرکانس بالاتر باشد، سرعت تبادل اطلاعات میان پردازنده و چیپست مادربورد بالا می رود. وابستگی پردازنده به فرکانس مسیر بستگی دارد. ممکن است یک نرم افزار از فرکانس مسیر بالاتر بهره ببرد و نرم افزار دیگر خیر. برای انتخاب پردازنده مناسب کار شما، بهترین کار این است که کارایی پردازنده موردنظر بررسی شود. مهندسی پردازنده های کنونی به گونه ای است که یک یا چند زمینه مشخص، قوی تر و در برخی کاربرادهای دیگر ضعیف تر هستند.
سرعت پردازنده یا CPU Speed
یکی از مواردی که مستقیما روی کارایی پردازنده اثر می گذارد سرعت آن است که معمولا بر روی آن نوشته می شود. هرچه پردازنده سریعتر باشد اطلاعات را سریعتر پردازش می کند. سرعت پردازنده ها بر حسب مگاهرتز بیان می شود و یک مگاهرتز، معادل یک میلیون چرخه در ثانیه است. بعضی تولیدکنندگان سرعتی که بر روی پردازنده می نویسند واقعی نیست، بلکه آنها توانمندی پردازنده در مقابل اینتل را می سنجند و به آن سرعت معادل پنتیوم می گویند. عوامل موثر در کارایی پردازنده فرکانس، ساعت یا سرعت ساعت است که معمولا به دو صورت می باشد:
سرعت ساعت داخلی: در این حالت، پردازنده عملیات داخلی خود را براساس این ساعت انجام می دهد، این سرعت برابر سرعتی است که بر روی پردازنده ذکر شده است. در هنگام فروش نیز این سرعت را معرفی می کنند. مانند P4/2.2Ghz
سرعت ساعت خارجی (سرعت گذرگاه سیستم): این سرعت در واقع مدار الکترونیکی است که خارج از تراشه قرار دارد و به پایه های مربوط به ساعت وصل می شود. اطلاعات خارج از پردازنده مانند اطلاعات حافظه اصلی رایانه بر این اساس سنجیده می شود.
ولتاژ پردازنده: در ابتدای ساخت پردازنده ها از ولتاژ 5 ولتی به صورت استاندارد استفاده می شد، اما پس از ورود پردازنده های << 486 دی ایکس 4>> و << پنتیوم >> از ولتاژهای پایین تر مانند 8//2 و 3//3 استفاده می شود.
سیستم خنک کننده پردازنده: پردازنده ها در زمان کار کردن گرمای زیادی تولید می کنند به گونه ای که اگر این گرما دفع نشود در مدت کمتر از دو دقیقه از زمان روشن شدن رایاته دمای CPU به بیش از یکصد درجه سانتیگراد می رسد و اگر این گرما دفع نشود ممکن است پردازنده بسوزد.
برای خنک نگه داشتن پردازنده از چند روش استفاده می کنند:
1. استفاده از Fan: قرار گیری یک پنکه کوچک بر روی پردازنده باعث حرکت هوا و هدایت گرما به بیرون می شود. معمولا در جعبه اصلی رایانه پنکه ای برای بیرون بردن گرما وجود دارد. با این حال قرار دادن یک پنکه کوچک پردازنده را بهتر خنک می کند و کارایی رایانه را بالا می برد. بعضی از پنکه ها برای اتصال به پردازنده دارای یک گیره می باشد که باید توجه نمود در هنگام نصب نباید به مادربرد برخورد کند.
2.استفاده از گرماگیر (سینک) : گرماگیر وسیله ای فلزی است که حرارت تولید شده را به وسیله یک قطعه الکتریکی جذب و به بیرون می فرستد. گرماگیر دارای پره های فلزی یا سرامیکی است.
3.استفاده از مواد پرکننده: این مواد بین پردازنده و پنکه قرار می گیرد و باعث انتقال سریع گرما به سینک خنک کننده می شود. این ماده با نام چسب یا خمیر سیلیکون نیز شناخته می شود.
تفاوت InteL و AMD: معماری دو پردازنده Intel و AMD کاملا به هم فرق می کند. در Intel ملاک برتری سرعتی هست که برحسب گیگاهرتز روی پردازنده نوشته می شود اما در AMD اینطوری نیست. بگونه ای که در برخی موارد با وجود Clock Speed یکسان تفاوت قیمت و حتی تفاوت کارایی بسیاری دارند. Athlon و Sempron دو سری از پردازنده های AMD هستند. در واقع سمپرون رده پایینتر Athlon هست با قدرت کمتر و قیمت کمتر. مثلا در اینگونه رده ها حافظه نهان (cache) کمتری در نظر می گیرند بنابراین قیمت تمام شده و درنهایت کارایی کمتر می شود. اینتل هم پردازنده های متفاوتی دارد. مانندCeleron، Pentium که مشابه قوانین گفته شده برای AMD در این دو رده همچنین قوانینی وجود دارد. اما بارزترین تفاوت این دو پردازنده ها در نوع برقراری ارتباطشان با حافظه اصلی (RAM) می باشد. به عبارت دیگر در پردازنده های اینتل RAM توسط تراشه (Chipset) مادربورد کنترل می شود و تمام داده های RAM باید برای رسیدن به CPU از این چیپست عبور کنند.
ولی در AMD سی پی یو مستقیما با RAM در ارتباط می باشد و در واقع خود CPU مستقیما RAM را کنترل می کند. به همین دلیل هم در نسلهای گذشته سی پی یو های AMD دمای این پردازنده بیش از حد افزایش یافته و در برخی موارد موجب از کار افتادگی آن می شد. که البته این عیب در نسلهای بعدی کاملا مرتفع گردید. اما این ابتکار AMD موجب افزایش سرعت پردازش آنها شده است. تفاوت دیگر این دو نوع CPU در قیمت آنهاست به گونه ای که عموما در کارایی و سرعت پردازنده یکسان قیمت CPUهای AMD کمتر و مقرون به صرفه تر می باشد.
معرفی دو شرکت AMD و InteL:
شرکت Intel
اینتل یک کارخانه تولیدکننده سخت افزار در کالیفرنیا است که در سال 1986 توسط رابرت نویس و آقای گوردن مور تاسیس شد. عمده محصولات این شرکت در زمینه مدارهای الکتریکی و پردازنده های رایانه می باشد. اینتل در دهه 1970 یکی از قویترین تراشه های خود را عرضه کرد و شرکت IBM هم ریزپردازنده 8088 این شرکت را برای کامپیوتر شخصی خود انتخاب کرد. از سال 2000 به بعد تقریبا 75% کامپیوترهای خانگی از پردازنده های اینتل استفاده می کردند. مهمترین رقیب این شرکت، شرکت AMD است و عمده ترین محصولات اینتل عبارتند از << پنتیوم Xeon>> (برای سرورها) و << Core 2 Duo >> و << Core 2 quad >> و اینتل اتم برای رایانه های کوچک و کم مصرف می باشد و جدیدترین محصولش پردازنده چهارهسته ای << Core i7 >> است.
شعبه مرکزی آن در سانتاکلارای کالیفرنیا قرار دارد. این شرکت در سال 2007 بیش از 86 هزار کارمند داشته و در همین سال بیش از 38 میلیون دلار درآمد داشته است.
شرکت AMD
شرکت (AMD (Advance Micro Design در سال 1969 در کالیفرنیا با رویکرد تولید انواع نیمه رساناها از جمله انواع IC یا مدارات مجتمع و اخیرا انواع CPU توسط جری ساندرز و هماکارانش با سرمایه اولیه یکصدهزار دلار پایه گذاری شد. در سال 1970 اولید محصول این شرکت یک ماشین حساب بود.سال 1982 برای AMD یک نقطه عطف بود چرا که در این سال این شرکت توانست بعنوان دومین سازنده میکروپروسسور با شرکت مادربورد تخصصی IBM قرارداد منعقد کند و در سال 1984 به عنوان یکی از یکصد شرکت برتر در آمریکا شناخته شد. در سال 1985 شرکت ATI به عنوان اولین سازنده بردهای گرافیکی معرفی گردید.
در سال 1987 تولید D به هفت هزار چیپ در هفته رسید. در سال 1989 دو شرکت AMD و ATI با هم قرارداد همکاری منعقد کردند تا اینکه در سال 1991 اولین سی پی یو AMD با عنوان AM386 به بازار معرفی گردید و در سال 92 اواین چیپ کنترلر CPU و گرافیک توسط این شرکت ساخته شد. در سال 93 سی پی یو AM486 و در سال 95 سری پنجم ریزپردازنده ها یا همان K5 ساخته شد.
در سال 2000 اولین پردازنده یک گیگاهرتزی AMD تولید شد.
در سال بعد پلت فرم CPUهای چندهسته ای AMD تولید شد. در سال 2002 اولین کارت گرافیک ATI با عنوان ATI9700 pro که از نرم افزار DirectX 9
پشتیبانی می کرد روانه بازار گردید و در سال بعد cpuهای 64 بیتی AMD ساخته شد. در سال 2004 اولین دو هسته ای AMD معرفی گردید. شرکت کانادایی پردازنده های گرافیکی (ATI) در سال 2006 میلادی توسط "AMD" خریداری شد و هم اکنون به عنوان زیرمجموعه این شرکت فعالیت می کند.
در سالهای اخیر نیز تولیدات فراوانی توسط این شرکت به بازار معرفی گردیده است. از جمله چیپست های فوق پیشرفته برای مادربردها، CPUهای چندین هسته ای با توان پردازش و قابلیتهای فوق العاده و پردازنده های بسیار سریع برای سیستم های سرور (Opteron) و همچنین کارتهای گرافیکی بسیار قوی و سریع برای اجرای بهتر بازیهای رایانه ای و ... در سال 2010 تولیدات زیر که از شاهکارهای این شرکت محسوب می شود به بازار معرفی شدند:
AMD Phenom || X6 1090T Black Edition:
یک cpu پرقدرت 6 هسته ای.
AMD Opteron 6000 series:
یک cpu 8 و یا 12 هسته ای برای سیستم های سرور
شرکت AMD در سال 2008 بالغ بر 8500 میلیارد دلار درآمد داشته و در سال 2009 بیش از 14 هزار نفر کارمند داشته است.
Intel یا AMD ؟؟؟؟
هردو سازنده تلاش می کنند بهترین فناوریها را برای مشتریان خود به ارمغان بیاورند و هیچ تفاوت چشمگیر و شکاف عمیقی بین این دو سازنده دیده نمی شود. اما در جزئیات با هم متفاوتند. به عنوان مثال در بحث قیمت، در رده های یکسان CPU و مادربردهای AMD ارزانتر و مقرون به صرفه تر می باشند. همچنین در مورد نرم افزارهایی که نیاز به پردازش بالاتر و بهتری از خود نشان می دهند. هرچند باید توجه داشت که این توان بالاتر در حد چند درصد بیشتر نیست و آنقدرها هم برای کاربران تفاوت احساس نمی شود.
اما به طورکلی برای خانگی که بیشتر با نرم افزارهای چندرسانه ای همچون پخش آهنگ و تصویر و کار با مجموعه نرم افزارهای آفیس و اینترنت خیلی تفاوتی بین اینتل و AMD وجود ندارد. اما اگر قصد اجرای بهتر بازیهای رایانه ای با هزینه ای مناسب دارید بهتر است پلت فرم AMD را انتخاب کنید و برای کار با نرم افزارهای حرفه ای مانند میکس و مونتاژ و طراحی های سه بعدی که معمولا نیاز به هزینه بیشتری دارند پیشنهاد می شود از پلت فرم Intel استفاده کنید تا دردسر کمتری داشته باشید. به طور کلی در بازار رایانه هرچقدر خرج کنید همانقدر هم آش می خورید
