مقدمه ای بر پردازنده ها

در پست های قبلی گفته شد که پردازنده یکی از اجزای مهم کامپیوتر است. پردازنده که با توجه به سیستم سلسله مراتبی کامپیوتر، خود دارای یک سیستم سلسله مراتبی است، می تواند داده ها و دستور ها را از اجزای مختلف کامپیوتر دریافت کرده و پس از پردازش، نتیجه ی آن را به مکان مشخص ارسال کند. برای درک بهتر از عملکرد سیستم پردازنده، از بین شرکت های سازنده پردازنده، در پست های بعدی شرکت اینتل را مورد بررسی قرار داده و اتفاقات و فناوری های مهمی معرفی می شوند که تأثیر فراوانی در موفقیت یا شکست این سیستم داشته اند.

در کامپیوتر های امروزی پردازنده های بسیاری به کار برده می شوند، مانند پردازنده ی کارت صدا و پردازنده ی کارت گرافیک، ولی پردازنده ی مورد بحث ما به واحد پردازش مرکزی در کامپیوتر اطلاق می شود. پردازنده دو وظیفه ی اصلی دارد که عبارت اند از:

• انجام محاسبات روی داده ها
• انتقال و جابه جایی داده ها

پردازنده این کار ها را با سرعت بسیار بالایی انجام می دهد. با وجود این سرعت بالا، باز هم افزایش سرعت انجام این کار ها همواره مورد توجه کاربران و تولیدکنندگان پردازنده بوده است. طراحان برای دستیابی به افزایش سرعت، در تولید پردازنده های جدید راه کار های زیر را در نظر داشته اند:

• افزایش فرکانس پالس ساعت پردازنده
• افزایش عرض گذرگاه های مربوط به پردازنده، مانند گذرگاه سیستم (FSB) و در سال های اخیر گذرگاه (Quick Path Interconnect:QPI) و گذرگاه (Direct Media Interface:DMI).

• بهینه سازی ساختار هسته ی پردازنده و اجزای دیگر آن، برای انجام کارهای بیشتر در هر پالس ساعت

در سیر تکامل پردازنده از ابتدا تا به امروز، دو رویکرد برای افزایش کارایی آن ها مورد توجه محققان و شرکت های تولیدکننده ی پردازنده بوده است:

• افزایش توان و سرعت پردازنده با افزایش فرکانس پالس ساعت
• استفاده ی بهنیه از ظرفیت های موجود در پردازنده

برای توسعه ی پردازنده، محققان با گلوگاه های حساسی روبه رو هستند. یکی از این گلوگاه ها گذرگاه سیستم یا FSB است. به همین دلیل با پافشاری شرکت های تولید کننده ی پردازنده برای افزایش پالس ساعت داخلی آن و همچنین محدودیت در افزایش سرعت انتقال داده ها به وسیله ی گذرگاه سیستم، تلاش شده است تا برای افزایش کارایی پردازنده، بیشتر به فناوری پردازش پرداخته شود. با این رویکرد می توان نمونه های مختلفی از فناوری پردازش را دید. تعدادی از این فناوری های پردازش عبارت اند از:

• تک چرخه ای
• خط لوله
• Super scalar
• Hyper Threading

در پست های آینده با این فناوری ها بیشتر آشنا خواهید شد ولی قبل از توضیح این فناوری ها، ابتدا باید با چند مفهوم آشنا شوید که آن هم در پست های آینده گفته می شود.