فرادرسهسته سی پی یو چیست و از کجا بفهمیم CPU چند هسته دارد؟
همه سیستم‌های کامپیوتری مجهز به پردازندهای هستند که مانند مغز در بدن، کنترل عملکردهای سیستم را بر عهده دارد. پیش از این در «مجله فرادرس» با سی پی یو کامپیوتر که به آن «واحد پردازش مرکزی» (Central Processing Unit | CPU) نیز می‌گویند آشنا شده‌اید. در کامپیوترهای امروزی، با پردازنده‌های دو هسته‌ای، چهارهسته‌ای و بیشتر سر و کار داریم که هرکدام ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند. اما هسته سی پی یو چیست و چگونه بفهمیم پردازنده کامپیوتر چند هسته دارد؟ در مطلب حاضر پاسخ این سوالات را مطالعه خواهید کرد.
هسته سی پی یو چیست؟
هسته سی پی یو یک واحد پردازشی است که دستورات را دریافت کرده و عملیات‌ها را انجام می‌دهد. دستورات ارسالی برای هسته پردازنده به‌گونه‌ای باهم ترکیب می‌شوند که در زمان اجرا، تجربه کاربری منحصر به فرد کامپیوتر را برای شما رقم بزنند. در واقع هر آنچه که با کامپیوتر انجام میدهید باید به وسیله سی‌پی‌یو و هستههای آن پردازش شود.
کارهایی مانند باز کردن فولدر یا حتی تایپ کردن کلمات در متن از جمله مواردی هستند که برای رسیدگی به آن‌ها به پردازش در هسته سی پی یو نیاز دارید. امور دیگری مانند نمایش محیط ویندوز، دسکتاپ و اجرای بازی‌های ویدیویی هم به پردازش نیاز دارند، اما پردازنده مورد استفاده اصلی در این گونه کارها درون کارت گرافیک تعبیه شده و بخش اصلی کار را هستههای «GPU» یا «واحد پردازش گرافیکی» انجام می‌دهند.
نحوه کار هسته سی پی یو چیست؟
طراحی پردازندهها بسیار پیچیده است و بسته به تولیدکننده و مدل، تفاوت‌های بسیاری با هم دارند. معماری پردازندهها همواره در حال تغییر است تا عملکردشان بهینه‌تر شده و ضمن اشغال فضای کمتر، انرژی کمتری هم مصرف کنند.
اما با وجود تفاوت‌های موجود میان طراحی و معماری، همه سی‌پی‌یوها چهار گام اصلی را در زمان پردازش دستورات طی می‌کنند که شامل فراخوانی، رمزگشایی، اجرا و بازنویسی می‌شود. در ادامه این موارد را به صورت جداگانه بررسی می‌کنیم.
فراخوانی
در گام اول، هسته سی پی یو دستوراتی که معمولاً در نوعی از حافظه مانند هارد دیسک، اس‌اس‌دی یا رم ذخیره شده‌اند را دریافت می‌کند. البته این فرایند به‌صورت مستقیم پیش نمی‌رود. ابتدا دستورات به حافظه پرسرعت «Cache» که در دل پردازنده قرار دارد منتقل می‌شوند و پس از آن در اختیار هستههای سی‌پی‌یو قرار می‌گیرند.
ضمناً هر پردازنده یک بخش دفترچه مانند به اسم «برنامه شمار» هم دارد که نقطه پایان دستور قبل و آغاز دستور بعد را برای CPU مشخص می‌کند.
رمزگشایی
پس از فراخوانی و دریافت دستور، هسته پردازنده باید داده ورودی را رمزگشایی و ترجمه کند. دستورات معمولاً بخش‌های مختلفی از هسته سی پی یو مانند واحد حساب و منطق را درگیر کار می‌کنند که پیش از اجرایی شدن، باید چنین مواردی از سوی پردازنده تعیین شده باشند.
هر بخش از دستور، قسمتی تحت عنوان «Opcode» دارد که به زبان ماشین نوشته شده و به پردازنده می‌گوید چه کارهایی باید روی اطلاعات متصل به آن انجام شوند. پس از مشخص شدن این موارد، بخش‌های مختلف هسته می‌توانند فعالیت و عملیات مربوط به خود را آغاز کنند.
اجرا
در گام اجرا، هسته CPU دقیقاً می‌داند که چه کارهایی باید انجام شوند و مستقیماً به رسیدگی به آن‌ها می‌پردازد. بسته به وظیفه‌ای که مطابق دستور به پردازنده محول شده، نحوه عملکرد و بخش‌های درگیر عملیات متفاوت خواهند بود. مثلاً اگر دستور از جنس محاسبات ریاضی یا منطقی باشد، «ALU» یا «واحد حساب و منطق» عملیات را انجام داده و نتیجه را به خروجی مناسب می‌فرستد.
بازنویسی
مرحله آخر در پردازش دستورات، بازنویسی است که طی آن داده‌های مورد استفاده در فرآیند اجرا، به بخش مربوطه در حافظه بازمی‌گردند. خروجی کار هم بسته به نوع دستور، به نقاط مختلفی از سیستم ارسال می‌شود، هرچند که معمولاً نسخه‌ای از آن در پردازنده یا حافظه رم باقی می‌ماند. این موضوع بدان خاطر است که دستورات اغلب به هم مرتبط می‌شوند و ممکن است دستور بعدی به خروجی دستو قبلی نیاز داشته باشد.
چرخه پردازشی
چهار گامی که باهم مرور کردیم، در مجموع یک سیکل یا چرخه پردازش دستور را تشکیل می‌دهند. این چرخه‌ها با نرخ بسیار زیادی در پردازنده پشت سر گذاشته می‌شوند. مخصوصاً با فراگیر شدن سی‌پی‌یوهای چند هسته‌ای، تعداد سیکل‌های قابل انجام در هر لحظه، تقریباً در تعداد هسته‌ها ضرب می‌شوند. یعنی اگر پردازنده تک‌هسته‌ای بتواند هزار سیکل در ثانیه طی کند، پردازنده چهارهسته‌ای در همین زمان نزدیک به چهار هزار سیکل انجام داده است.
چه تعداد هسته سی پی یو کافی است؟
بسته به نوع کاربری، تعداد هسته مورد نیاز در پردازنده کامپیوتر متفاوت است. اما به صورت کلی، هرچه تعداد هسته‌ها بیشتر باشد، توان پردازش همزمان چند دستور بیشتر بوده و نرم‌افزارها به شکل روان‌تری همزمان باهم اجرا می‌شوند. در ادامه برای اینکه بدانیم بهترین حالت و تعداد هسته سی پی یو چیست، به بررسی انواع متداول آن می‌پردازیم.
- تک‌هسته‌ای: پردازنده‌های تک‌هسته‌ای بسیار کمیاب و قدیمی هستند و با توجه به ساختار و کارکرد نرم‌افزارها و سیستم‌عامل‌های کنونی، چندان کارایی ندارند. با این حال اگر روزی با چنین پردازندهای مواجه شدید، انتظار زیادی از توانمندی‌های آن نداشته باشید.
- دو هسته‌ای: سی‌پی‌یوهای دو هسته‌ای یا «Dual-Core» به نسبت متداول‌تر هستند و گزینه مناسبی برای کاربرانی با بودجه محدود به حساب می‌آیند. ارسال ایمیل، کار با نرم‌افزارهای آفیس، گوش دادن به موسیقی و تماشای فیلم از جمله کارهایی هستند که به راحتی با پردازنده‌های دو هسته‌ای امکان‌پذیر می‌شوند. البته ممکن است بعضی از بازی‌های سبک هم با چنین سی‌پی‌یوهایی قابل اجرا باشند اما برای کاربران حرفه‌ای‌تر، توصیه می‌کنیم حداقل به پردازنده‌های چهارهسته‌ای فکر کنند.
- چهارهسته‌ای: پردازنده‌های چهارهسته‌ای یا «Quad-Core» توانایی پردازشی بهتری نسبت به انواع دو هسته‌ای دارند و با اغلب بازی‌ها و نرم‌افزارهای رندرینگ سازگار هستند. با این حال خروجی نهایی بستگی زیادی به مدل، سال ساخت و سرعت سی‌پی‌یو دارد و در صورتی که کارت گرافیک مجزا روی سیستم نصب باشد، می‌توان به همین پردازنده برای رسیدگی به اغلب امور اکتفا کرد.
- شش‌هسته‌ای: با افزایش تعداد هسته‌ها و رسیدن به عدد شش - که به چنین سی‌پی‌یوهایی «Hexa-Core» هم می‌گویند، عملکرد کلی بهبود پیدا می‌کند. با چنین پردازندهای می‌توان به استفاده از نرم‌افزارهای پیشرفته‌تر ادیت فیلم یا استریم بازی (انجام بازی و مخابره تصویر زنده آن در سایت‌هایی مانند یوتیوب و توییچ) مشغول شد.
- هشت‌هسته‌ای (و بیشتر): پردازنده‌های هشت‌هسته‌ای یا «Octa-Core» و نسخه‌هایی که بیشتر از این تعداد هسته سی‌پی‌یو در اختیار دارند، عملاً برای کاربران حرفه‌ای و گیمرهای سرسخت طراحی شده‌اند و البته که قیمت بالایی هم دارند. طراحان، مهندسان و کاربران نرم‌افزارهای واقعیت مجازی از جمله مخاطبان هدف چنین پردازنده‌هایی هستند.
نحوه انتخاب پردازنده مناسب
در انتخاب پردازنده مناسب، فاکتورهای متنوعی دخیل هستند که در میان آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
CPU در برابر GPU
هم CPU و هم GPU باید در کنار هم قرار گیرند تا کامپیوتر بهترین عملکرد ممکن را داشته باشد. البته در پردازنده‌های رده بالا معمولاً یک چیپ گرافیکی هم وجود دارد که امور پردازشی سبک و متوسط را به راحتی انجام می‌دهد. با این حال اگر گیمر هستید یا با نرم‌افزارهای گرافیکی سر و کار دارید، بهتر است به فکر کارت گرافیک اختصاصی و مجزا هم باشید.
هسته در مقابل رشته
پردازنده‌های مدرن از قابلیتی تحت عنوان «Multi-Threading» یا «پردازش چند رشته‌ای» بهره می‌برند که به آن‌ها اجازه می‌دهد فرایند کاری هر هسته را به چند رشته مختلف اختصاص دهند. با این کار توان پردازش عمومی CPU افزایش یافته و راندمان بهتری در اختیار خواهیم داشت. پس بین دو پردازنده مشابه که به تعداد مساوی هسته دارند، احتمالاً پردازندهای عملکرد بهتر داشته باشد که بتواند پردازش چند رشته‌ای کند.
اورکلاک
کاربران عادی نیاز چندانی به اورکلاک کردن پردازنده خود ندارند. اما در صورتی که کاربر حرفه‌ای‌تری باشید یا بخواهید توان پردازشی بیشتری نسبت به حالت استاندارد به دست آورید، بهتر است از سی‌پی‌یویی استفاده کنید که به صورت پیش‌فرض برای اورکلاک کردن طراحی شده باشد. چرا که در صورت عدم دوام مناسب در برابر این فرایند سنگین، احتمالاً پردازنده گران‌قیمت خود را از دست خواهید داد.
سرعت پردازنده
سرعت پردازنده که از آن با عنوان «سرعت کلاک» (Clock Speed) هم یاد می‌شود، نشان دهنده سرعت دریافت اطلاعات از رم برای انجام دستورات است. برای نشان دادن سرعت سی‌پی‌یو از واحد فرکانس گیگاهرتز استفاده می‌شود که هرچه عدد آن بزرگ‌تر باشد، به معنی سرعت بیشتر است.
با این حال تنها سرعت کلاک تعیین کننده خروجی نهایی CPU نیست و تعداد هسته‌ها هم روی این موضوع تاثیر میگذارد. به همین خاطر سرعت پردازنده در کنار تعداد هستههای آن باید بررسی شود تا بتوان بهترین انتخاب را داشت.
هستههای بیشتر در پردازنده بهتر است یا سرعت بالاتر؟
پاسخ به این سوال کاملاً به نوع کاربری پردازنده بستگی دارد. اما به شکل خلاصه، هرچه تعداد هستههای سی‌پی‌یو بیشتر باشد، به همان میزان تعداد نرم‌افزارهایی که می‌توانند به صورت همزمان اجرا شوند بیشتر خواهد بود. از سوی دیگر هرچه سرعت هر هسته بیشتر باشد، تجربه کاربری نرم‌افزارها هم بهبود یافته و با سرعت بیشتر و به شکل روان‌تری اجرا خواهند شد. با این دانش، خودتان می‌توانید تصمیم بگیرید که کدام مزیت را ترجیح میدهید.
فاکتور قیمت
در نهایت شاید مهم‌ترین مشخصه، قیمت پردازنده باشد که در تصمیم گیری نقش کلیدی دارد. در اینجا هم مجددا بسته به کاربری موردنظر، می‌توان به تناسب بودجه روی تعداد هسته یا فرکانس بالاتر سرمایه‌گذاری کرد. اما نکته مهم در خرید پردازنده این است که هرچه سی‌پی‌یوی بهتر و قدرتمندتری تهیه کنید، کامپیوترتان عمر مفید بیشتری خواهد داشت و سال‌های بیشتری کاربردی باقی می‌ماند.
روش تشخیص تعداد هسته سی پی یو چیست؟
ممنون از توضیحات بسیار ر وان و دقیق واقعا استفاده کردیم خدا خیر تون بده!