CPU چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟

اگر تابه‌حال داخل کامپیوتر خود را باز کرده باشید، احتمالاً تراشه بزرگی را روی مادربورد دیده‌اید. این تراشه همان واحد پردازش مرکزی یا CPU است که به آن «مغز» کامپیوتر هم می‌گویند. این قطعه مسئول اجرای تمام دستوراتی است که باعث می‌شود کامپیوتر شما کار کند. اما دقیقاً یک CPU چه کاری انجام می‌دهد و چرا تا این حد مهم است؟ بیایید با هم نگاهی بیندازیم به اهمیت این قطعه حیاتی.

تعریف CPU

واحد پردازش مرکزی (Central Processing Unit) اصلی‌ترین بخش هر سیستم کامپیوتری یا دستگاه الکترونیکی است. این قطعه وظیفه دارد دستوراتی را که کاربر به سیستم می‌دهد، اجرا کند. در واقع، CPU مانند مغز کامپیوتر عمل می‌کند — دستورالعمل‌ها را از برنامه‌های نرم‌افزاری دریافت کرده و آن‌ها را تفسیر و اجرا می‌کند  و از این طریق سایر اجزای سیستم را کنترل می‌کند.

CPU چه کاری انجام می‌دهد؟

به طور کلی، رایانه‌ها از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند: دستگاه‌های ورودی/خروجی (مثل صفحه‌کلید و ماوس)، حافظه (RAM)، فضای ذخیره‌سازی (هارد یا SSD) و پردازنده.

پردازنده مثل مغز سیستم است که همه عملکردها را با اجرای دستورالعمل‌های نرم‌افزار کنترل می‌کند.

نقش CPU

CPU وظیفه دارد دستورالعمل‌ها را اجرا کرده و داده‌ها را پردازش کند تا وظایفی که توسط نرم‌افزارها تعریف شده‌اند، انجام شوند. برای این کار،CPU  باید داده‌ها را از حافظه بازیابی کند، آن‌ها را رمزگشایی کرده و سپس دستورات را اجرا نماید.

این فرایند با سرعت بسیار بالا انجام می‌شود — پردازنده‌ها قادرند میلیون‌ها دستور را در هر ثانیه اجرا کنند! علاوه بر این، CPUهای امروزی دارای چند هسته (multi-core) هستند که به آن‌ها اجازه می‌دهد چندین کار را به طور هم‌زمان انجام دهند.

CPU چگونه کار می‌کند؟

پردازنده از دو چرخه اصلی پیروی می‌کند: چرخه واکشی و اجرا (Fetch-Execute) و چرخه رمزگشایی و اجرا (Decode-Execute).

در چرخه واکشی و اجرا، پردازنده ابتدا یک دستور را از حافظه واکشی کرده، آن را رمزگشایی و سپس اجرا می‌کند.

در چرخه رمزگشایی و اجرا، دستورالعمل ابتدا رمزگشایی می‌شود و سپس اجرا می‌گردد؛ این به این معناست که هر دستور باید یک بار رمزگشایی شود، اما ممکن است چندین بار اجرا گردد.

سرعت CPU

سرعت پردازنده با واحد هرتز (Hz) اندازه‌گیری می‌شود. هرچه این عدد بالاتر باشد، پردازنده سریع‌تر عمل می‌کند. برای مثال، پردازنده‌ای با سرعت کلاک بالاتر نسبت به یک پردازنده کندتر می‌تواند وظایف را سریع‌تر انجام دهد. سرعت پردازنده‌های امروزی معمولاً بین ۱ تا ۵ گیگاهرتز (GHz) است.

هسته‌های پردازنده (CPU Cores)

علاوه بر سرعت، تعداد هسته‌ها نیز در عملکرد پردازنده نقش دارد. هر هسته می‌تواند هم‌زمان چند دستور را اجرا کند. داشتن چندین هسته به پردازنده اجازه می‌دهد وظایف بیشتری را هم‌زمان پردازش کند.

پردازنده‌های امروزی معمولاً بین ۲ تا ۸ هسته دارند؛ بسته به این‌که هدف استفاده از آن برای بازی، ویرایش ویدئو، یا طراحی سه‌بعدی باشد.

انواع CPU در کامپیوترها

دو دسته اصلی CPU وجود دارد: x86/x64 و ARM. هر دو نوع عملکرد پایه مشابهی دارند؛ اما تفاوت‌هایی دارند که آن‌ها را برای کاربردهای خاص مناسب‌تر می‌کند.

x86/x64 برای کامپیوترهای دسکتاپ، لپ‌تاپ‌ها و سرورها طراحی شده‌اند. آن‌ها قدرت پردازشی بالایی دارند و قابلیت ارتقاء نیز دارند. نمونه‌هایی از آن‌ها شامل پردازنده‌های Intel Core i3، i5، i7 و سری AMD Ryzen هستند.

عملکرد پردازنده چیست؟

عملکرد CPU به معنای سرعتی است که یک پردازنده می‌تواند دستورات را پردازش کند. این عملکرد معمولاً با تعداد دستورالعمل در ثانیه (IPS) اندازه‌گیری می‌شود. هرچه این عدد بیشتر باشد، وظایف سریع‌تر انجام می‌شوند.

عوامل مؤثر بر عملکرد CPU شامل سرعت کلاک، معماری، و اندازه کش (cache) هستند.

چرا عملکرد پردازنده مهم است؟

عملکرد خوب پردازنده باعث می‌شود برنامه‌ها سریع‌تر اجرا شوند، جابه‌جایی بین برنامه‌ها روان‌تر باشد، و تجربه بازی بهتری داشته باشید.

همچنین، پردازنده قوی‌تر باعث می‌شود کامپیوتر شما بهتر از پس نرم‌افزارهای جدید و به‌روز برآید. اگر پردازنده ضعیف باشد، ممکن است نتواند به‌خوبی نرم‌افزارهای به‌روز را اجرا کند و سیستم دچار کندی یا هنگ شود.

چگونه عملکرد CPU را بهینه کنیم؟

برای بهبود عملکرد CPU می‌توانید:

• از آخرین نسخه سیستم‌عامل خود استفاده کنید تا از سازگاری بیشتر با سخت‌افزار بهره‌مند شوید.
• درایورهای سخت‌افزاری را به‌روز نگه دارید؛ زیرا درایورهای قدیمی ممکن است باعث کاهش عملکرد شوند.
• از اجرای تعداد زیاد برنامه‌های پس‌زمینه خودداری کنید، چون این‌ها می‌توانند منابع پردازنده را مصرف کرده و باعث کندی سیستم شوند.