فصل اول:
ساختمان CPU
آشنایی با تعریف عملیات CPU
آشنایی با تراکم عناصر ساختمانی در پردازنده
آشنایی با سرعت ساعت سیستم
آشنایی با سرعت خارجی سیستم
آشنایی با سرعت داخلی سیستم
آشنایی با مدیریت انرژی پردازنده
آشنایی با ولتاژ عملیات پردازنده
آشنایی با خاصیت MMX در پردازنده
1- توانایی درک ساختمان CPU
1-1 آشنایی با تعریف عملیات CPU
CPU یا Processor اساسی‌ترین جزء یک کامپیوتر می‌باشد. CPU یک آی- سی یا تراشه یا Chilp است که از مدارات مجتمع فشرده زیادی تشکیل شده است. بعبارت دیگر مهمترین آی- سی یک کامپیوتر زیر‌پردازنده یا CPU آن است. محل قرار گرفتن آن روی برد داخلی و درجای ویژه‌ای از مادربرد قرار دارد. در سراسر جهان شرکتهای زیادی به تولید این آی- سی پرداخته‌اند از معروفترین آنها می‌توان ریزپردازنده Motorolla-Intel و AMD و Cyrix را نام برد.
ریزپردازنده ، از واحدهای گوناگونی تشکیل شده که هر واحد وظیفه خاصی را انجام می‌دهد. با قرار گرفتن این واحدها در کنار یکدیگر یک ریزپردازنده به صورت یک مجموعه مجتمع و فشرده تشکیل میشود. هر ریزپردازنده از واحدهای زیر تشکیل شده است.
1- واحد محاسبه و منطق (ALU)
این واحد شامل مداراتی است که میتواند محاسبات برنامه‌های کامپیوتری را انجام دهد. مثلاً مجموع دو عدد را بطور منطقی محاسبه میکند. ALU مخفف کلمات Artimatic -Logic - Unit است.
2- واحد کنترل CU یا Control - Unit این واحد بر واحد ورودی و خروجی حافظه‌های گوناگونی نظارت میکند و چگونگی ورود و خروج آنها را کنترل میکند.
3- حافظه‌های ثابت یا Register
هر ریزپردازنده برای جمع‌آوری اطلاعات نیاز به یک محل موقت دارد تا داده‌ها را در داخل آنها قرار داده و در مواقع لزوم از آنها استفاده نماید، که این محلهای موقت را حافظه‌های ثابت یا Register می‌گویند.
4- حافظه‌های پنهان یا Cache
حافظه مخفی یا Cache یک حافظه سریع است که مورد استفاده CPU قرار می‌گیرد.بعبارت دیگر چون سرعت عملیات CPU زیاد است لذا اطلاعات نیز باید با سرعت زیاد از حافظه اصلی خوانده و پردازش شود ،اما سرعت حافظه اصلی کمتر از سرعت CPU است، لذا خواندن اطلاعات با مکث همراه میشود، این حالت انتظار باعث کند شدن سرعت کامپیوتر می‌گردد. به منظور جبران این وضع از واحدی به نام Cache استفاده می‌کنندکه سرعت آن برابر سرعت CPU است. در نتیجه مقداری از محتویات حافظه اصلی که مورد استفاده CPU است به حافظه Cache منتقل می‌گردد تا در موقع خواندن و نوشتن با سرعت CPU مطابقت داشته باشد.
پردازنده‌های کامپیوترهای شخصی معمولاً بصورت یک مستطیل یا مربع شکل است و بر روی آن حروف و ارقامی دیده می شود.
1- نام سازنده پردازنده
2- نسل پردازنده
3- مدل پردازنده
4- سرعت پردازنده
5- ولتاژ پردازنده و شماره سریال
2-1 آشنایی با تراکم عناصر ساختمانی در پردازنده
CPU از مجموع قطعات الکترونیکی مخصوصاً تراتریستورهای مختلف تشکیل یافته است. مثلاً اولین بار شرکت AMD با قراردادن 500000 تراتریستور پردازنده‌های K6 را با به بازار عرضه نمود. یا شرکت Intel پردازنده SL80386 را در آن 855000 تراتریستور بکار رفته و دارای 32 بیت خط حامل داخلی 16 بیت خط حامل خارجی بود به بازار عرضه نمود. همچنین شرکت اینتل پروسسورهای 80586 را که بیش از یک میلیون تراتریستور تشکیل شده بود به بازار عرضه نموده است.
3-1 آشنایی با سرعت ساعت سیستم
سرعت پردازنده مستقیماً روی عملکرد آن اثر می‌گذارد. یعنی هر چه سرعت بالا باشد تبادل اطلاعات پردازنده سریعتر است، معمولاً سرعت پردازنده بر حسب مگاهرتز بیان میشود. و برخی از سازندگان پردازنده خود را با سرعت واقعی آن نامگذاری نمی‌کنند بلکه سرعت آنها را بصورت مقایسه‌ای با پردازنده‌های IBM می‌نویسند و آن را با PR نمایش می‌دهند مثلاً 100PR یعنی سرعت معادل 100 مگاهرتز است و اگر علامت + در جلوی عدد نوشته شود به مفهوم این است که از سرعت نوشته شده نیز بیشتر است مثلاً +PR133 یعنی سرعت پردازنده در مقایسه با پردازنده پنتیوم 133 نیز بیشتر است.
4-1 آشنائی با سرعت ساعت داخلی
هر پردازنده عملیات داخلی خود را بر اساس سیگنالهای ساعت داخلی انجام می‌دهد. بعبارت دیگر سرعت داخل هر پردازنده تقریباً برابر همان سرعتی است که روی پردازنده ذکر شده.
1-4-1سرعت ساعت خارجی سیستم
بعضی از پردازنده‌ها نیاز به سیگنالهای ساعت خارجی دارند. مثلاًZ80 که قبلاً در کامپیوترهای اولیه بکار می‌رفت نیاز به یک سیگنال ساعت خارجی که بین صفر تا 5 ولت نوسان کند،داشت یعنی نوسان ساز را در خارج از مدار با آی‌سی‌های (TTL) مانند 7404 و یک کریستال می‌ساختند و بعداً وارد مدار ریزپردازنده می‌نمودند.
اکنون نیز همان سیستم‌ها برقرار است ولی با پیشرفت تکنولوژی از روشهای بهتر و مداراتی که دارای تشعشع کمتر و انرژی تلف شده کمتری می‌باشند استفاده می‌کنند مثلاً در ریزپردازندهDX4 80486 ساخت شرکت اینتل از یک سیگنال ساعت داخلی با سرعت 100 مگاهرتز استفاده شده است.
توجه: چون سرعت پردازش در CPUها بسیار اهمیت دارد در نامگذاری کامپیوترها ضمن اسم بردن از پردازنده سرعت ساعت آنرا نیز بازگو می‌کنند مثلاً 100-P5 یعنی پردازنده این کامپیوتر پنتیوم (80586) و سرعت آن 100 مگاهرتز است یا P5-200/MMX یعنی پردازنده پنتیوم با سرعت 200 مگاهرتز یا تکنولوژی MMX می‌باشد.
5-1 آشنایی با مدیریت انرژی پردازنده
بمنظور جلوگیری از انرژی تلف شده در پردازنده‌ها و کنترل توان مصرفی آنها در برنامه Setup سیستم، بخشی به نام Power management در نظر گرفته شده است. تا در زمان استفاده نکردن از کامپیوتر پس از مدت زمانی که در تنظیم Setup وجود دارد سیستم بحالت خاموش یا Reset می‌رود. بدیهی است بمحض استفاده از کامپیوتر مجدداً بحالت فعال درآمده و عملیات خود را انجام می‌دهد.
توجه: در برنامه‌های NU و NC نیز گزینه‌های مانند Configure وجود دارد که می‌توان انرژی سیستم و پردازنده و مانیتور را مدیریت و کنترل نمود.
6-1 آشنایی با ولتاژ عملیات پردازنده
پردازنده‌های پنتیوم سری P54C با یک ولتاژ کار می‌کرد. ولی پردازنده‌های P55C به علت تغییر در جریان برق تغذیه کننده، تکنولژی دوگانه به کار رفته است. این پردازنده جهت کاهش حرارت به 2 ولتاژ مختلف یکی 8/2 ولت برای هسته و دیگری 3/3 ولت برای بخش ورودی/خروجی نیاز دارد.
بطور کلی یکی از تکنولوژی‌های تولید پردازنده‌ها این است که سیم‌کشی‌های درورن آن نازکتر باشند که در این صورت پردازنده به ولتاژ و جریان کمتری نیاز خواهد داشت. و همین مسئله باعث میشود که پردازنده‌ها با سرعت بیشتری کار کرده و گرمای کمتری تولید کنند. به همین دلیل پردازنده‌های با ولتاژ دوگانه طراحی شده است.ولی بخش ورودی / خروجی (I/O) به 3/3 ولت نیاز دارد که در مادربردهای جدید Soket7 بکار رفته و هر کارخانه سازنده با ولتاژهای مختلفی کار می‌کنند که در زیر، ولتاژ چند پردازنده مختلف بعنوان نمونه ذکر شده است.
شمل 63 صفحه word
دانلود تحقیق CPU
