دانلود مقاله CPU و موس

ریزپردازنده واحد پردازش مرکزی یا مغز رایانه می باشد.

این بخش مدار الکترونیکی بسیار گسترده و پیچیده ای می باشد که دستورات برنامه های ذخیره شده را انجام می دهد.

جنس این قطعه کوچک (تراشه) نیمه رسانا است.

CPU شامل مدارهای فشرده می باشد و تمامی عملیات یک میکرو رایانه را کنترل می کند.

تمام رایانه ها (شخصی، دستی و...) دارای ریزپردازنده می باشند.

نوع ریزپردازنده در یک رایانه می تواند متفاوت باشد اما تمام آنها عملیات یکسانی انجام می دهند.

● تاریخچه ریزپردازنده :
ریزپردازنده پتانسیل های لازم برای انجام محاسبات و عملیات مورد نظر یک رایانه را فراهم می سازد.

در واقع ریزپردازنده از لحاظ فیزیکی یک تراشه است.

اولین ریزپردازنده در سال ۱۹۷۱ با نام Intel ۴۰۰۴ به بازار عرضه شد.

این ریزپردازنده قدرت زیادی نداشت و تنها قادر به انجام عملیات جمع و تفریق ۴ بیتی بود.

تنها نکته مثبت این پردازنده استفاده از یک تراشه بود، زیرا تا قبل از آن از چندین تراشه برای تولید رایانه استفاده می شد.

اولین نوع ریزپردازنده که بر روی کامپیوتر خانگی نصب شد.

۸۰۸۰ بود.

این پردازنده ۸ بیتی بود و بر روی یک تراشه قرار داشت و در سال ۱۹۷۴ به بازار عرضه گردید.

پس از آن پردازنده ای که تحول عظیمی در دنیای رایانه بوجود آورد ۸۰۸۸ بود.

این پردازنده در سال ۱۹۷۹ توسط شرکت IBM طراحی و در سال ۱۹۸۲ عرضه گردید.

بدین صورت تولید ریزپردازنده ها توسط شرکت های تولیدکننده به سرعت رشد یافت و به مدل های ۸۰۲۸۶، ۸۰۳۸۶، ۸۰۴۸۶، پنتیوم ۲، پنتیوم ۳، پنتیوم ۴ منتهی شد.

این پردازنده ها توسط شرکت intel و سایر شرکت ها طراحی و به بازار عرضه شد.

طبیعتاً پنتیوم های ۴ جدید در مقایسه با پردازنده ۸۰۸۸ بسیار قوی تر می باشند زیرا که از نظر سرعت به میزان ۵۰۰۰ بار عملیات را سریعتر انجام می دهند.

جدیدترین پردازنده ها اگر چه سریعتر هستند گران تر هم می باشند.

کارآیی رایانه ها بوسیله پردازنده آن شناخته می شود.

ولی این کیفیت فقط سرعت پروسسور را نشان می دهد نه کارآیی کل رایانه را.

به طور مثال اگر یک رایانه در حال اجرای چند نرم افزار حجیم و سنگین است و پروسسور پنتیوم ۴ آن ۲۴۰۰ کیگاهرتز است، ممکن است اطلاعات را خیلی سریع پردازش کند.

اما این سرعت بستگی به هارددیسک نیز دارد.

یعنی این که پروسسور جهت انتقال اطلاعات زمان زیادی را در انتظار می گذراند.

پروسسورهای امروزی ساخت شرکت Intel، پنتیوم ۴ و سلرون هستند.

پروسسورها با سرعت های مختلفی برحسب گیگاهرتز (معادل یک میلیارد هرتز با یک میلیارد سیکل در ثانیه است) برای پنتیوم ۴ از ۴/۱ گیگاهرتز تا ۵۳/۲ متغیر است و برای پروسسور سرعت از ۸۵/۰ گیگاهرتز تا ۸/۱ گیگاهرتز است.

یک سلرون همه کارهایی را که یک پنتیوم ۴ انجام می دهد را می تواند انجام دهد اما نه به آن سرعت.

پردازنده دو عمل مهم انجام می دهد:
۱) کنترل تمام محاسبات و عملیات
۲) کنترل قسمت های مختلف
پردازنده در رایانه های شخصی به شکل یک قطعه نسبتاً تخت و کوچک به اندازه ۸ یا ۱۰ سانتی متر مربع که نوعی ماده، مانند پلاستیک یا سرامیک روی آن را پوشانده است تشکیل شده در واقع فرآیند بوجود آمدن این مغز الکترونیکی به این گونه می باشد که از سیلیکان به علت خصوصیات خاصی که دارد جهت ایجاد تراشه استفاده می شود.

بدین گونه که آن را به صورت ورقه های بسیار نازک و ظریف برش می دهند و این تراشه ها را در درون مخلوطی از گاز حرارت می دهند تا گازها با آنها ترکیب شوند و بدین صورت طبق این فرآیند شیمیایی سیلیکان که از جنس ماسه می باشد به فلز و بلور تبدیل می شود که امکان ضبط و پردازش اطلاعات را در بردارد.

این قطعه کار میلیونها ترانزیستور را انجام می دهد.

پردازنده وظایف اصلی زیر را برای رایانه انجام می دهد:
۱) دریافت داده ها از دستگاه های ورودی
۲) انجام عملیات و محاسبات و کنترل و نظارت بر آنها
۳) ارسال نتایج عملیات با دستگاه های خروجی
پردازنده مانند قلب رایانه است و از طریق کابلهای موجود با واحدهای دیگر مرتبط می شوند.

در واقع از نظر فنی عملکرد پردازنده با دو ویژگی تعیین می شود:
۱) طول کلید- تعداد بیت هایی که یک پردازنده در هر لحظه پردازش می کند و طول این کلمات معمولاً ۴ و ۸ و ۱۶ و ۳۲ و یا ۶۴ بیتی می باشد.

۲) تعداد ضربان الکترونیکی که در یک ثانیه تولید شده است و با واحد مگاهرتز سنجیده می شود.

محل قرارگیری پردازنده ها بر روی مادربرد می باشد.

بنابراین بایستی هماهنگی لازم بین مادربرد و پردازنده وجود داشته باشد.

این هماهنگی باعث بالا رفتن عملیات رایانه می شود.

در غیر این صورت نتیجه خوبی بدست نمی آید.

نکته: بر روی پردازنده حروف و ارقامی دیده می شود که در واقع نشان دهنده شماره سریال ها ،سرعت، ولتاژ، مدل، نسل و نام سازنده آن می باشد.

با توجه به نوع دستورالعمل ها یک ریزپردازنده با استفاده از واحد منطبق و حساب خود (ALU) قادر به انجام عملیات محاسباتی مانند جمع و تفریق و ضرب و تقسیم است.

البته پردازنده های جدید اختصاصی برای انجام عملیات مربوط به اعداد اعشاری نیز می باشند.

ریزپردازنده قادر به انتقال داده ها از یک محل حافظه به محل دیگر می باشند و می توانند تصمیم گیری نمایند و از یک محل به محل دیگر پرش داشته باشد تا دستورالعمل های مربوط به تصمیم اتخاذ شده را انجام دهد.
امنیت بر پایه CPU
پس از چندین دهه کار و تلاش برای افزایش سرعت و بازده پردازنده‌ها در اجرای فرامین، اکنون مهم‌ترین و به روز‌ترین ویژگی CPUها، توانایی در عدم اجرای برخی کد‌هاست.آنچه ذکر شد توضیحی اجمالی از فناوری no execute (یا NX) است که در پردازنده‌های Opteron، Athlon ۶۴‌ و به تازگی در محصولات اینتل قرار داده شده و به نام‌های دیگری چون XD (یا executable disable) و DEP نیز معروف می‌باشد.

در حالی که لینوکس ، سولاریس و اسپارک چندین سال است که از این فناوری پشتیبانی می‌کنند، مایکروسافت، DEP را به همراه XP SP۲ در جولای سال گذشته عرضه کرد.

NX به عبارتی ساده، از بخش سخت‌افزاری پردازنده دستگاه برای خنثی کردن حملات ویروس‌ها و تروجان‌ها استفاده می‌کند.

فعالیت‌های انجام شده در زمینه فناوری محافظت از حافظه در XP SP۲، این فرآیند را با تقویت قدرت تشخیص پردازنده میان محیط‌های داده و برنامه‌ها ممکن می‌سازد و بدین شکل از اجرای فرامین مربوط به memory جلوگیری می‌کند.

اما در مورد برخی از برنامه‌های قانونی مانند کامپایلر‌های جاوا که همواره کد‌های بلادرنگ(real time) تولید کرده و بدین ترتیب فرامین صادر شده از محیط‌های اطلاعاتی را اجرا می‌کنند، بایستی تجدید نظر شود و کماکان مهم‌ترین راه سوءاستفاده از ساختار‌های x۸۶ همان مشکل معروف سر‌ریز بافر است؛ چند درخواست سنگین اولیه که ناحیه ورودی برنامه را لبریز کرده و سپس اجرای کد‌های مخرب در این میان.

هنگامی که سرریز بافر رخ می‌دهد، حافظه جانبی همراه بافر تخریب شده و اطلاعات جدیدی در آن نوشته می‌شود.

حال اگر این فضا بخشی از پشته یک برنامه باشد، می‌تواند مسیر اجرای فرامین را تغییر داده و دستورات جدیدی را مانند پاک شدن اطلاعات و یا دانلود کد‌های مخرب بیشتر صادر کند.

از آنجا که بسیاری از cpu‌‌ها تفاوتی میان اجازه خواندن اطلاعات و اجازه اجرای دستورات قائل نیستند، یک برنامه به دلیل محدودیت‌های ساخت، هر کد ورودی را از هر فضای حافظه‌ای اجرا می‌کند.

با این وجود پردازنده‌های AMD ۶۴ از نشانی خاص(attribute) برای شناسایی نواحی non executable در حالت‌های ۶۴ بیتی و ۳۲ بیتیِ PAE استفاده می‌کنند.

(بیتِ NX در page table entry) مود PAE قادر به شناسایی ۴ گیگابایت حافظه (سقف حافظه ممکن در سیستم‌های ۳۲ بیتی) بوده و امکانات اضافی موجود در آن برای صفحه‌بندی (paging) اطلاعات، NX‌ ‌ را ممکن می‌سازد.

واضح است که برخی از برنامه‌های ۳۲ بیتی بدین ترتیب دچار مشکل خواهند شد اما نصب XP SP۲ این ناسازگاری را با تغییر رفتار قدیمی دسترسی مستقیم به حافظه (DMA) در HAL رفع می‌سازد؛ SP۲ با آگاهی از بیت NX، به هنگام اجرای یک کد از محیط data page پیغام خطایی صادر کرده(همان پنجره آشنای آبی در ویندوز‌های قدیمی‌تر) و فرآیند اجرا را مسدود می‌سازد.مایکروسافت پذیرفته است که گزارش مکرر این مشکلات و متوقف شدن دستگاه و به دنبال آن بررسی کلی سیستم، ظاهری نا‌هنجار دارد و البته سال‌هاست که برای حذف آن می‌کوشد اما عقیده دارد که تکرار این پروسه‌ها به کنترل‌نشدن یک کد مخرب و اجرای آن می‌ارزد.

MSBlaster برای مثال، در حضور NX نیز با وجود عدم توانایی در انتشار، باز هم قادر به ادامه حیات و اجرای حملات DoS می‌باشد.

مهندسان نرم‌افزار می‌توانند به کمک جعبه‌ابزار SP۲ و به طور دلخواه، قابلیت NX را برای برنامه‌های ۳۲ بیتی غیر‌فعال سازند و کاربران عادی نیز به وسیله یک control panel جدید(مانند دیوار آتش موجود در SP۲) قادر به فعال و یا غیر‌فعال کردن NX برای کل سیستم و یا برنامه‌هایی خاص(مانند کامپایلر‌های جاوا) خواهند بود.

●NX و سازندگان پردازنده همانطور که گفته شد، پردازنده‌های ۶۴ بیتی Athlon و Opteron از بدو ورود به این فناوری مجهز بوده‌اند اما این به تنهایی کافی نیست؛ بیت مربوط به NX بدون نصب XP SP۲ توسط پردازنده دستگاه شناخته نمی‌شود.

اینتل هم از آغاز تولید prescott‌‌ها(اولین پردازنده‌های ۹۰ نانومتری P۴) به کمک حافظه ۲ مگابایتی لایه ۲ و FSB سریع‌تر توانست این فناوری را عرضه کند.شرکت Transmeta هم پشتیبانی از NX را به تراشه‌های Efficeon افزود تا تولید‌کننده اولین تراشه‌های کم‌مصرف دنیا و سازگار با این قابلیت ویندوز XP باشد.

برای دستیابی به این هدف نیازی به تغییرات سخت‌افزاری پردازنده‌های Efficeon نیست؛ با ایجاد تغییر در لایه نرم‌افزاری Code Morphing می‌توان دستورات سیستم‌های x۸۶ را بلادرنگ به زبان VLIW ترجمه کرد.

روشن است که NX توانایی متوقف ساختن تمامی ویروس‌ها و تروجان‌ها را ندارد اما تا حدودی از انتشار آنها و همچنین به تله افتادن مرورگر‌ها و کاربران نامه‌های الکترونیکی جلو‌گیری خواهد کرد.

درست است که مایکروسافت و سازندگان CPU، مسئولین اصلی بروز اشکالات امنیتی بسیار در ویندوز می‌باشند ولی به هر ترتیب در فکر انجام فعالیت‌هایی برای جبران خسارات وارده هستند.

آشنایی با CPU های شرکت AMD برای شروع، ابتدا به سراغ دلایلی می رویم که باعث پیدایش این پردازنده شد، زیرا اگر در تعقیب اخبار جدید و برنامه های آتی شرکت AMD بوده باشید، متوجه می شوید که تا چند ماه قبل کوچکترین خبری در مورد این پردازنده از طرف AMD داده نشده بود و ظهور این CPU به نوعی سورپریز آخر سال بود.CPU جدید AMD با نام Athlon XP مدتی است که وارد بازار شده و به آرامی راه خود را به بازارهای ایران هم باز کرده؛ پس بد نیست برای آشنایی بیشتر، به بررسی نقاط ضعف و قوت آن بپردازیم.

به همین علت بعضاً به آن SP به معنای Surprise هم می گویند.

اما به چه علت چنین تصمیمی این طور با فوریت گرفته شد ؟

زیرا اگر تنها قرار بر تولید پردازنده ای قوی بود،Bird- T هم در مقام مقایسه با پنتیوم ۴ هنوز حرف هایی برای گفتن داشت؛ اما علت اصلی، جنبه تبلیغاتی آن و سوار شدن بر امواج قدرتمند ویندوز XP بود که امید زیادی داشت تا بازارهای راکد جهانی را متحول کند، استفاده از نام XP به معنای Experience که در ویندوز XP مد نظر سازندگان بوده در مورد این پردازنده قدری متفاوت است، و در واقع معنی Extreme Performance را می دهد، یکی از نکات مهم که در موردچگونگی بازاریابی این محصول صورت گرفته، شیوه معرفی آن است که دیگر بر خلاف گذشته با بیان فرکانس کاری صورت نمی گیرد، بلکه توسط اعدادی معرفی می شود که در زیر مقابل می توانید آنها را ببینید AMD Athlon XP Product Line CPU Name FSB Frequency Clock Multiplier Clock Speed Athlon XP ۱۹۰۰+ ۱۳۳MHz ۱۲.۰x ۱.۶۰GHz Athlon XP ۱۸۰۰+ ۱۳۳MHz ۱۱.۵x ۱.۵۳GHz Athlon XP ۱۷۰۰+ ۱۳۳MHz ۱۱.۰x ۱.۴۷GHz Athlon XP ۱۶۰۰+ ۱۳۳MHz ۱۰.۵x ۱.۴۰GHz Athlon XP ۱۵۰۰+ ۱۳۳MHz ۱۰.۰x ۱.۳۳GHz شاید این ارقام در ابتدا کمی گیج کننده به نظر بیاید و این سئوال را در ذهن مطرح کند که آیا دلیل این امر، گمراه کردن مشتری بوده است ؟

ولی با دانستن علت این کار شما هم با نویسنده هم عقیده خواهید شد که این کار نه تنها به ضرر مصرف کننده نیست بلکه، کاملاً به نفع وی نیز خواهد بود.

در نسل های پیشین پردازنده ها زمانی که Socket ۷ هنوز پر مصرف ترین زیربنا برای کامپیوترهای شخصی بود، رقابت اصلی میان شرکت های سازنده CPU بر سر بالابردن فرکانس کاری آنها بود و در کنار آن اضافه نمودن امکانات بیشتر نیز یکی از راه های پیشرفت بود، حتی این رقابت تا زمانی که مرز یک گیگاهرتز توسط AMD شکسته شد هنوز هم کمابیش ادامه داشت، و نتیجه آن پیدایش ذهنیتی در مصرف کننده شد که فرکانس کاری بالاتر را دلیل برتری یک پردازنده می دانست، اما بعد از تولید پنتیوم ۴ که ساختاری کاملاً متفاوت با پردازنده های دیگر داشت، این رویه کماکان باقی ماند، به طوری که اکثریت مصرف کنندگان هنوز هم فرکانسکاری بالاتر را دلیل سرعت بیشتر پردازنده می دانند، اما حقیقت چیز دیگریست!

در ادامه این مطلب برای روشن تر شدن موضوع مقایسه هایی بین پردازنده های جدید هر دو شرکت صورت گرفته که به درک صحیح تر این مطلب کمک می کند.

قبل از شروع مقایسات بهتر است به تغییرات Athlon XP نسبت به Athlon معمولی نگاهی بیاندازیم: اولین و مهمترین عامل اختلاف، هسته این دو پردازنده است؛ همانطور که احتمالاً می دانید،Athlon های B و C از هسته Thunder Bird استفاده می کنند، در واقع اولین سری Athlon برای Socket A یا ،۴۶۲ اماXP (ز این به بعد Athlon XP را به اختصار XP می نامیم) از هسته Palomino که همان هسته Athlon MP و Athlon Mobile هم هست استفاده می کند.

مزایای این هسته نسبت به هسته قبل شامل موارد زیر است: پشتیبانی ازهمه دستورات SSE که با نام ۳D NOW Professional شناخته می شود.

مصرف کمتر انرژی الکتریکی در حدود ۲۰ %که حاصل آن تولید گرمای کمتر و همین طور امکان بکارگیری راحت تر برای سیستم هایMobile مانند نوت بوک است.

(L۱ data TLB Translation Look-Aside Buffer) از ۳۲ ورودی به ۴۰ ورودی افزایش پیدا کرده که با معماری انحصاری خود می تواند با در نظر گرفتن موارد بیشتری دستورات و دیتاهای ترجمه شده را بطور هوشمندانه ای ذخیره کند.

اضافه شدن یک دیود حرارتی امکان کنترل دما را به سیستم می دهد.

یکی دیگر از موارد اختلاف میان TB و XP نوع بسته بندی یا همان Packing آنها می باشد، مواد بکار رفته در XP مشابه همان موادیست که در P III و Celeron های جدید موجود است، البته با این تفاوت که رنگ آن بر خلاف آنها که سبز می باشد قهوه ای است و جنس آن از مواد آلی است، اما در TB ماده بکار رفته نوعی سرامیک بود، ارزانی سبکی انتقال حرارت بهتر و قابلیت ارتجاع بیشتر در مقایسه با سرامیک دلائل اصلی تغییر مواد مصرفی هستند، از طرفی در این نوع بسته بندی المان هایی که قبلاً بر روی سطح بالاییCPU قرار داشتند، اکنون به زیر سطح CPU انتقال یافتند که این امر به دلیل استفاده از همان مواد جدید امکان پذیر شده که قابلیت رساندن برق ثابت تر و با نویز کمتر را به دلیل نزدیک تر بودن به ورودیهای برق هسته فراهم می کند.

این نوع بسته بندی هم به خاطر بکارگیری این مواد OPGA نامیده می شود که مخفف Organic Pin Grid Arrey است.

از دیگر مشخصات فنی این پردازنده می توان به داشتن ۹ PipeLine اشاره کرد که در مقایسه با ۶ PipeLine پنتیوم ۴ رقم جالبیست.

از این تعداد ۳ عدد آن به واحد پردازش اعداد شناور، ۳ عدد به واحد پردازش اعداد صحیح و ۳ تای باقی مانده مربوط به بخش پردازش آدرس ها می شود.

۷۲ واحد کنترل ورودی ها، همین طور واحد تخمین انشعابات گسترش یافته از دیگر امکانات این پردازنده است.

در بخش چندرسانه ای از مجموع ۹۷ دستور ۲۱ عدد آنها در واقع همان دستورات ۳D NOW است، ۱۹ عدد برای بهینه سازی پردازش اعداد صحیح تعبیه شده که در فرآیند پردازش جریان داده کاربرد دارد، فعالیت هایی مانند کدگذاری سیگنال های ویدیویی، تشخیص گفتار، جابه جایی اطلاعات خصوصاً در نرم افزارهای مربوط به اینترنت، ۵ دستور مخصوص عملیات DSP مانند Soft Modem ها Soft ADSL ها برنامه های کدگذار و کدگشای MP۳ و تولید صدای Digital Dolby و همانطور که قبلاً نیز ذکر شد، پشتیبانی کامل از همه۵۲ دستور مربوط به SSE یکی از مهم ترین قابلیت های این بخش است.

حال وقت آن رسیده که ببینیم این پردازنده جدید با امکانات مناسب و نام فریبنده در عمل چه می کند!

برای این منظور ما دو سیستم اصلی با مشخصات زیر را جمع آوری نموده و با نرم افزارهای معتبر در این زمینه تست می کنیم.

● Intelسیستم ▪ Socket ۴۲۳ ▪ Intel Pentium ۴/ ۲۰۰۰ MHz (۴۰۰ MHz QDR FSB) ▪ ASUS P۴T (Intel ۸۵۰) Revision: ۱.۰۶ ▪ ۲ x ۱۲۸ MB، RDRAM، ۴۰۰ MHz، Viking ▪ Socket ۴۷۸ ▪ Intel Pentium ۴/ ۲۰۰۰ MHz (۴۰۰ MHz QDR FSB) ▪ Shuttle AV۴۰V۱۲ (VIA P۴X۲۶۶) Revision: ۱.۰ ▪ ۲ x ۱۲۸ MB، DDR-SRDAM، ۱۳۳ MHz، CL۲، Micron ● AMD سیستم ▪ Socket ۴۶۲ ▪ AMD Athlon XP ۱۸۰۰+ (۲۶۶ MHZ DDR)، clock speed at ۱۵۳۳ MHz AMD Athlon ۱۴۰۰ MHz (۲۶۶ MHZ DDR) ▪ Gigabyte GA-۷DX (AMD ۷۶۰) Revision: ۴.۰ ▪ Epox EP-۸KHA+ (VIA KT۲۶۶A) Revision: ۲.۰ ▪ ۲۵۶ MB DDR-SDRAM، CL۲، PC۲۱۰۰، Micron ● کارت گرافیک GeForce ۳ Memory: ۶۴ MB DDR-SDRAM Memory Clock: ۲۰۰ MHz Chip Clock: ۲۵۰ MHz ▪ هارد دیسک ۴۰GB، ۵T۰۴۰H۴، Maxtor UDMA۱۰۰، ۷۲۰۰ rpm، ۲ MB Cache ▪ Quck Demo۰۰۱ Quck Demo ۰۰۱ ▪ Win ۹۸ SE ۶۴۰*۴۸۰ Win ۹۸ SE ۱۲۰۴*۷۶۸ ▪ Quck NV۱۵ Demo Quck NV۱۵ Demo ▪ Win ۹۸ SE ۶۴۰*۴۸۰ ۱۶ Bit Win ۹۸ SE ۱۰۲۴*۷۶۸ ۳۲ Bit ▪ Unreal Bench Unreal Bench ▪ Win ۹۸ Se ۱۰۲۴*۷۶۸ ۳۲bit Win ۹۸ Se ۶۴۰*۴۸۰ ۱۶ bit ▪ Sisoft Sandra Memory Bench Sisoft Sandra Multimedia Bench ▪ Win ۲۰۰۰ ۱۰۲۴*۷۶۸ ۱۶Bit Win ۲۰۰۰ ۱۰۲۴*۷۶۸ ۱۶ Bit تکنولوژی بکار رفته در CPU های دو هست ای در چندین ماه گذشته پیشرفت های جدیدی در طراحی پروسسورها، بویژه از طرف شرکت AMD حاصل شد.

این شرکت علاوه بر اینکه یک cpu با طراحی کاملا ْ۶۴ بیتی عرضه کرد که باعث برتری یافتن این شرکت در بازار کامپیوترهای رومیزی پیشرفته گردید، همچنین در حذف کنترل کننده‌های حافظه (MCH) پیشقدم شد که در عملکرد Athlon ۶۴ و چیپهای optron یک پیشرفت قابل ملاحظه نسبت به پروسسورهای intel به حساب می‌آید.

اینتل به طور متقابل پروسسور سازگار ۶۴ بیتی را عرضه نمود.

به تازگی نیز هر دو شرکت پردازشگرهای دوهسته ای را عرضه نموده‌اند، این پروسسورها بهتر از آن چیزی که شما انتظار دارید کار می‌کنند.

پروسسورهای اینتل و AMD هر دو دارای دو هسته پروسسور، در حال کار در یک قالب می‌باشند که هر یک از هسته‌ها بصورت مستقل توابع و پردازشهای داده را انجام می‌دهند (در مورد اینتل این مورد کامل تر است) و هر دو این هسته‌ها توسط نرم افزار سیستم عامل هم آهنگ می گردند.

در این مقاله سعی شده تا تکنولوژی که در این دو محصول استفاده شده و مقدار افزایش کارایی که شما می توانید از آنها انتظار داشته باشید بررسی گردد.

در حال حاضر AMD فقط پروسورهای کلاس سرور opteron با دو هسته را بطور کامل به بازار عرضه کرده و بزودی Athlon ۶۴*۲ برای کامپیوترهای رومیزی را نیز به بازار عرضه می‌کند.

در طرف مقابل اینتل در حال حاضر پنتیوم Extreme Edition ۸۴۰ رومیزی با دو هسته را به بازار عرضه نموده در حالی که خطهای تولید Pentium D و dual xeons هنوز متوقف نشده اند.

با توجه به اینکه پروسسورهای دو هسته‌ای در اصل یک سیستم چند پروسسوره که در یک قالب قرار گرفته اند، می باشد.

اجازه بدهید اینک چندین تکنولوژی که در سیستم های چند پردازشگر استفاده می شود را مورد بررسی قرار دهیم.

● چند پردازشگرهای متقارن SMP symmetric Multi processing SMP روش مشترکی می باشد که چندین پردازشگر بطور جداگانه با یکدیگر در یک مادربرد کار می‌کنند.

سیستم عامل با هر دو cpu تقریباً بطور یکسان کار می‌کند و کارهای مورد نیاز را به آنها ارجاع می‌دهد.

چیپ‌های دوهسته ای جدید intel و AMD توانایی SMP را بصورت داخلی مورد توجه قرار داده‌اند.

پروسسورهای سرور opteron دوهسته ای می‌تواند همچنین بصورت خارجی با دیگر چیپ‌های دوهسته ای ارتباط برقرار کند.

(بشرط آنکه چیپ متقابل نیز دارای این خاصیت باشد) محدودیت اصلیSMP در پشتیبانی سیستم عاملها و نرم افزارها از این تکنولوژی می‌باشد.

خیلی از سیستم عاملها (مانند ویندوز XP سری خانگی ) توانایی پشتیبانی از SMP را ندارند و از دومین پردازشگر استفاده نمی‌کنند.

همچنین بیشتر برنامه‌های پیشرفته بصورت تک رشته ای کار می‌کنند، در اصل در هر زمان فقط یک پردازشگر در حالت فعال می باشد.

برنامه های چند رشته‌ای از پتانسیل موجود در سیستم‌های دو یا چند پرازشگر، می‌توانند نتایج مفیدتری بگیرند، ولی به صورت کامل عمومیت ندارد.

در گذشته intel و AMD سعی داشته‌اند تا تکنولوژی جدیدی مثل SMD را بیشتر برای پردازشگرهای سرور پیشرفته مانند opteron و Xeon استفاده نمایند ( البته تا قبل از پنتیوم ۳ ) ● Hyperthreading این تکنولوژی بصورت اختصاصی توسط اینتل در پردازشگرهای چند هسته‌ای بکار گرفته شده است.

این تکنولوژی قبلاً نیز توسط این شرکت بکار گرفته ‌شده‌ بود.

اینتل برای آنکه از منابع CPUبنحو بهتری استفاده نماید فقط قسمتهایی که کار پردازش اطلاعات را انجام می دهد را تکثیر کرده است.

یعنی آنکه منابع داده در داخل CPU بصورت مشترک استفاده می‌شد.

ایده hyperthreading برای دو برابرکردن مقدار فعالیت چیپ می‌باشد تا آنکه کاهش عملکرد سیستم که در اثر فقدان حافظه Cash روی می‌دهد کمتر گردد همچنین بصورت تئوری نشان داده شده که منابع سیستم کمتر تلف می‌‌گردند.

در صورتی که CPU های hyperthreading مانند دو پروسسور حقیقی بنظر می رسد.

ولی این CPU ها نمی‌توانند عملکردی مشابه دو CPU مجزا مانند CPU های دوهسته ای داشته باشند.

زیرا در CPU های دو هسته ای دو “Threads”مشابه بطور همزمان و با Cash ‌های جداگانه L۱ و L۲ می‌توانند اجرا گردند که این عمل در پردازشگرهای hyperthreading قابل انجام نمی‌باشد.

یکی از چیپهای جدید اینتل بنام ، پردازشگر پنتیوم Extreme Edition ۸۴۰ ، در داخل هر هسته خود از تکنولوژی hyperthreading نیز پشتیبانی می‌کند، یعنی آنکه در یک سیستم عامل آن بصورت چهار پردازشگر حقیقی دیده می‌شود.

● دو چیپ در یک قالب … چرا؟

چرا دو شرکت اینتل و AMD بطور ناگهانی شروع به توزیع پردازشگرهای دو هسته‌ای کردند؟

اول از همه رقابت چنانچه بعداً بیان خواهیم کرد AMD از ابتدا توانائی بالقوه دوهسته‌ای را در پردازشگرهای ۶۴ بیتی خود داشت.

ساختمان ورودی و خروجی برای دومین هسته در CPU های فعلی ۶۴ بیتی AMD موجود می‌باشد.

هیچ شرکتی نمی تواند دیگران را از بدست آوردن تکنولوژی‌های جدید منع نماید و AMD در حال حاضر با موفقیت چشمگیر خط تولید پرداشگرهای ۶۴ بیتی آسودگی را از intel سلب نموده ‌است.

برای اینتل ضروری می‌باشد که دارای یک تولید تخصصی در تکنولوژی دوهسته ای ‌باشد تا رقابت با شرکاء تجاری خود را حفظ نماید.

دوم، کارایی می‌باشد.

مطمئناً برنامه‌های کاربردی چند رشته‌ای در پردازشگرهایی که توانایی انجام چند پردازش را دارند در پردازشگرهایی که یک پردازش را در هر زمان انجام می‌دهند، بهتر عمل خواهند نمود.

البته برای سیستم های چند پردازشگره یک ایراد عمومی وجود دارد و آن تاْخیری می‌باشد که این CPU ها در اجرای کار سیستم بوجود می آورند.

به بیان ساده در حال حاضر روشی برای سیستم عامل‌های موجود وجود ندارند تا پردازشها را بطور کاملاً مساوی در بین پردازشگرها تقسیم نماید، پردازشگر دوم عموماً بایک مداخله کمتر و کارایی پایین‌تر کارمی‌کند، در صورتی که ممکن است پردازشگر اول بصورت ۱۰۰% در حال پردازش ‌باشد.

سومین دلیل کمتر نمایان است، ناامیدی AMD و اینتل می‌باشد، هر دو شرکت با یک مانع جدی برای افزایش سرعت پردازشگرها و کوچکتر کردن اندازه قالب آنها روبرو شده اند تا این مانع حذف نشود و یا اینکه تا کاربران عمومی متوجه نشوند که GHZ به تنهایی کارایی را بیان نمی‌کند.

هر دو شرکت برای دست یافتن به هر پیشرفت که کارایی پردازشگرها را بهبود بخشید تلاش خواهند نمود و تقریباً دلیل اصلی بوجود آمدن پردازشگرهای دو هسته ای را می‌توان همین دلیل سوم بیان نمود.

● دسترسی AMD به تکنولوژی دو هسته ای فرم فاکتور فعلی پردازشگر ۶۴ اتلن به طراحی دو هسته ای خیلی نزدیک می‌باشد.

وجود کنترل کننده‌های Hypertransport و کنترل کننده حافظه درقالب چیپهای فعلی ۶۴ اتلن به معنی آنست که اضافه نمودن دومین هسته در داخل چیپ چندان مشکل نمی‌باشد.

بدلیل رابط NorthBridge که AMD برای اتلن ۶۴ تهیه کرده‌ است کنترل کننده حافظه و رابط Hypertransport در داخل چیپ پشتیبانی می گردد.

این به چیپ‌های دوهسته‌ای امکان می دهد که از داخل خود پردازشگر با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

تعداد ترانزیستورهای پردازشگرهای اتلن ۶۴*۲ بیش از دو برابر پردازشگرهای اتلن ۶۴ می‌باشد.

با توجه به اینکه در ساختن CPU های جدید از روش ۹۰nm استفاده می شود سایز کل چیپ کمی افزایش پیدا کرده و ولتاژ عملکرد ۱.۳۵ تا ۱.۴ می‌باشد و گرمای خروجی به بیش از ۱۱۰w کمی افزایش می‌یابد.

هر هسته پردازشگر حافظه Cash L۱ و L۲ مخصوص به خود را دارد، ۱۲۸ KB برای L۱ و بسته به مدل ۵۱۲ KB تا ۱ MB برای L۲.

دو برتری مهمی که AMD در CPU های دو هسته‌ای دارد عبارتند از اینکه : ۱) “Crossbar Switch” که آدرسها را جمع‌آوری کرده و توزیع می کند و داده را از هر هسته به هسته دیگر یا باقی سیستم توزیع می کند در حال حاضر امکان اضافه شدن دومین هسته را دارد.

۲) موفقیت دیگر AMD که از نظر مصرف کننده خیلی مهم می‌باشد امکان استفاده اتلن ۶۴*۲ از مادربردهای سوکت ۹۳۹/۹۴۰ می باشد و فقط لازم است که شرکت تولید کننده مادربرد BIOS را برای پشتیبانی از خصوصیات جدید به روز رسانی نماید.

● دسترسی اینتل به پردازشگر دو هسته ای با توجه به اینکه اینتل مانند AMD دارای مدل قبلی برای اضافه کردن هسته جدید در داخل یک قالب CPU نبود، برای ساخت آن مدل جدیدی را طراحی نمود که البته دارای نواقصی نسبت به مدل AMD می‌باشد.

پنتیوم D در اصل از دو پردازشگر “پرسکات” پنتیوم D در یک قالب تشکیل شده است ، این پردازنده دارای مزیت داشتن دو حافظه کش L۱ و L۲ برای هر هسته بطور مجزا می‌باشد، ولی دارای نواقصی نیز می باشند از جمله اینکه این دو پرداشگر برای ارتباط برقرار کردن با یکدیگر باید، از NorthBridge و FSB خارج پردازشگر استفاده نمایند.

تعداد ترانزستورها برای چیپ های جدید بیش از ۲۳۰ میلیون و گرمای تولید شده به مقدار فوق‌العاده ۱۳۰W برای پنتیوم Extereme Edition می‌رسد.

یکی از بزرگترین معایب طراحی اینتل نسبت به AMD که سوکت‌های ۹۳۹ را برای طراحی پردازشگرهای دو هسته‌ای خود حفظ نمود آن است که راه حل دو هسته‌ای اینتل نیاز به یک جفت چیپ ست جدید بنامهای ۹۵۵X و ۹۴۵P دارد.

شرکت nvidia اخیراً ویرایش اینتل SLI که پروسسورهای دو هسته‌ای را پشتیبانی می‌کند را به بازار عرضه کرده ‌است که این مورد هم زمان بیشتری را مصرف و هم هزینه‌ای اضافی برای مصرف کننده در پی دارد.

● گرما و پهنای باند : هر دو پردازشگرهای تک هسته‌ای AMD و Intel گرمای فوق‌العاده زیادی تولید می‌کردند، که هیت سینک‌های فوق‌العاده بزرگی که برای آنها استفاده می ‌شود گویای این مطلب می‌باشد.

حال با اضافه کردن یک هسته اضافی چگونه می‌توان این پردازشگرها را خنک نمود.

ولی AMD و Intel از چندین روش برای خنثی کردن این موضوع استفاده کرده‌اند، ابتدا آنکه در ساخت این پردازشگرها از تکنولوژی ۹۰nm استفاده شده که باعث کوچکتر شدن CPU ونزدیکتر شدن قسمتهای مختلف بر روی CPU شده و در نتیجه گرمای تولید شده را به مقدار زیادی کاهش می‌دهد و دوم آنکه فرکانس کاری این CPU ها بمقدار حدود ۴۰۰MHz نسبت به آخرین CPU های تک هسته ای کاهش پیداکرده و همچنین هسته دوم همیشه بصورت کامل کار نمی‌کند این سه مطلب باعث می‌گردد که گرمای تولید شده بمقدار خیلی زیادی نسبت به CPU های تک هسته‌ای افزایش نیابد.

پهنای باند بکار رفته محدودیت بزرگتری برای CPU های دو هسته‌ای می‌باشد، زیرا هر دو AMD و Intel پهنای باند برای CPU های تک هسته‌ای را برای این نوع CPU ها نیز حفظ کرده‌اند و طرحی برای افزایش آن ندارد.

● دو پردازشگر تک هسته ای در مقابل یک پردازشگر دو هسته‌ای محاسبات و بررسی طرحهای موجود نشان می‌دهد که دو چیپ اپترن AMD باید دارای سرعت بالاتری نسبت به یک چیپ دو هسته‌ای باشد، زیرا هر یک از این OPTERON ها دارای یک کنترل کننده حافظه مجزا می‌باشد ولی در چیپ‌های دو هسته‌ای هر دو هسته باید یک کنترل کننده حافظه را بصورت مشترک استفاده کنند.

در مورد اینتل این موضوع مطرح نمی‌باشد زیرا در هر دو طرح یک کنترل کننده حافظه در خارج از CPU استفاده می شود و فقط در طراحی دوهسته ای این مسیرها کوتاه‌تر می‌باشند که چندان پارامتر مطرحی در افزایش سرعت نمی‌باشد.

یکی از بزرگترین مزایای پردازشگرهای دو هسته‌ای نسبت به دو پردازشگر تک هسته‌ای بحث اقتصادی آن می‌باشد، زیرا اولاً خرید یک CPU دو هسته‌ای از دو CPU تک هسته‌ای ارزانتر می‌باشد و از طرف دیگر باید قیمت مادربرد را نیز لحاظ کرد که در این صورت این موضوع بیشتر جلب توجه می‌نماید AMD و INTEL و پردازنده های 64 بیتی Bit چیست؟

کلمه bit (بیت) مخفف عبارت binary digit است.

اعداد دودویی یا باینری یعنی همان روشی است که یک کامپیوتر داده‌ها را با آن ذخیره کرده یا در قالب آن انتقال می‌دهد.

یک بیت می‌تواند مقداری بین صفر یا یک را به خود بگیرد.

اگر تعدادی از بیت‌ها را پشت سر هم ردیف کنیم، به یک کُد باینری می‌رسیم مثل ۱۰۰۱۰۱۱۰۰۰۱۰۱ که می‌تواند بیانگر یک دستورالعمل ریاضی (مثل جمع و تفریق)، یک محل‌خاص از حافظه (جهت آدرس‌دهی)، و یا یک داده مشخص مثلاً عدد ۴۵۶/۱۲ باشد.

یک پردازنده ۳۲ بیتی، مثل پنتیوم قادراست با استفاده از این رشته صفر و یک، تا عدد ۳۲‌۲ را کدگذاری کند یا در اصطلاح، آن را به مبنای باینری (دودویی) ببرد.

طبیعی است که این میزان برای یک پردازنده ۶۴ بیتی به ۶۴‌‌۲ می‌رسد و این بدان معنی است که یک پردازنده ۶۴ بیتی، می‌تواند سقف بسیار بالاتری از اعداد را در واحد زمان پشتیبانی‌کند.

بنابراین اگر یک پردازنده ۳۲ بیتی بخواهد عددی بیشتر از ۲۳۲ را پردازش کند یا انتقال دهد، باید در دو سیکل زمانی این کار را انجام دهد که وقت بیشتری را نسبت به یک پردازنده ۶۴ بیتی صرف‌می‌کند.

بدین ترتیب یک پردازنده ۶۴ بیتی، صرف‌نظر از آن‌که چند سیکل زمانی در ثانیه (فرکانس) بیشتر از یک پردازنده ۳۲ بیتی دارد، در هر کدام از این سیکل‌های زمانی نیز قادر است دو برابر یک پردازنده ۳۲ بیتی عمل پردازش را انجام دهد.

‌● حافظه؛ مسئله مهم‌تر اما عامل دیگری که تحت‌تأثیر دامنه بیتی یک پردازنده قرار می‌گیرد، میزان حافظه‌ای است که سیستم‌پشتیبانی می‌کند یا مورد دسترسی قرار می‌دهد.

در پردازنده‌های ۳۲ بیتی که با سیستم‌عامل‌های همگون ۳۲ بیتی کار می‌کنند، تنها چهار‌گیگابایت از فضای حافظه RAM قابل دسترسی است که حتی این مقدار هم توسط سیستم‌عامل‌های ۳۲ بیتی، اغلب به دو‌گیگابایت کاهش می‌یابد.

زیرا دو گیگابایت دیگر از آن باید به برنامه‌های کاربردی جهت اجرا تخصیص داده شود.