تحقیق دانشجویی

ساختمان CPU

آشنايي با تعريف عمليات CPU

 آشنايي با تراكم عناصر ساختماني در پردازنده

آشنايي با سرعت ساعت سيستم

آشنايي با سرعت خارجي سيستم

آشنايي با سرعت داخلي سيستم

آشنايي با مديريت انرژي پردازنده

آشنايي با ولتاژ عمليات پردازنده

آشنايي با خاصيت MMXدر پردازنده

1- توانايي درك ساختمان CPU

1-1آشنايي با تعريف عمليات CPU

CPU يا Processor اساسي‌ترين جزء يك كامپيوتر مي‌باشد. CPU يك آي- ‌سي يا تراشه يا Chilp است كه از مدارات مجتمع فشرده زيادي تشكيل شده است. بعبارت ديگر مهمترين آي- سي يك كامپيوتر زير‌پردازنده يا CPU آن است. محل قرار گرفتن آن روي برد داخلي و درجاي ويژه‌اي از مادربرد قرار دارد. در سراسر جهان شركتهاي زيادي به توليد اين آي- سي پرداخته‌اند از معروفترين آنها مي‌توان ريز‌پردازنده Motorolla-Intel و AMD و Cyrix را نام برد.

ريز‌پردازنده ، از واحدهاي گوناگوني تشكيل شده كه هر واحد وظيفه خاصي را انجام مي‌دهد. با قرار گرفتن اين واحدها در كنار يكديگر يك ريزپردازنده به صورت يك مجموعه مجتمع و فشرده تشكيل مي‌شود. هر ريزپردازنده از واحدهاي زير تشكيل شده است.

1- واحد محاسبه و منطق (ALU)

اين واحد شامل مداراتي است كه مي‌تواند محاسبات برنامه‌هاي كامپيوتري را انجام دهد. مثلاً مجموع دو عدد را بطور منطقي محاسبه مي‌كند. ALU مخفف كلمات Artimatic -Logic - Unit است.

2- واحد كنترل CU يا Control - Unit اين واحد بر واحد ورودي و خروجي حافظه‌هاي گوناگوني نظارت مي‌كند و چگونگي ورود و خروج آنها را كنترل مي‌كند.

3- حافظه‌هاي ثابت يا Register

هر ريزپردازنده براي جمع‌آوري اطلاعات نياز به يك محل موقت دارد تا داده‌ها را در داخل آنها قرار داده و در مواقع لزوم از آنها استفاده نمايد، كه اين محلهاي موقت را حافظه‌هاي ثابت يا Register مي‌گويند.

4- حافظه‌هاي پنهان يا Cache

حافظه مخفي يا Cache يك حافظه سريع است كه مورد استفاده CPU قرار مي‌گيرد.بعبارت ديگر چون سرعت عمليات CPU زياد است لذا اطلاعات نيز بايد با سرعت زياد از حافظه اصلي خوانده و پردازش شود ،‌اما سرعت حافظه اصلي كمتر از سرعت CPU است، لذا خواندن اطلاعات با مكث همراه مي‌شود، اين حالت انتظار باعث كند شدن سرعت كامپيوتر مي‌گردد. به منظور جبران اين وضع از واحدي به نام Cache استفاده مي‌كنندكه سرعت آن برابر سرعت CPU است. در نتيجه مقداري از محتويات حافظه اصلي كه مورد استفاده CPU است به حافظه Cache منتقل مي‌گردد تا در موقع خواندن و نوشتن با سرعت CPU مطابقت داشته باشد.

پردازنده‌هاي كامپيوترهاي شخصي معمولاً بصورت يك مستطيل يا مربع شكل است و بر روي آن حروف و ارقامي ديده مي شود.

1- نام سازنده پردازنده

2- نسل پردازنده

3- مدل پردازنده

4- سرعت پردازنده

5- ولتاژ پردازنده و شماره سريال

2-1 آشنايي با تراكم عناصر ساختماني در پردازنده

CPU از مجموع قطعات الكترونيكي مخصوصاً تراتريستورهاي مختلف تشكيل يافته است. مثلاً اولين بار شركت AMD با قراردادن 500000 تراتريستور پردازنده‌هاي K6 را با به بازار عرضه نمود. يا شركت Intel پردازنده SL80386 را در آن 855000 تراتريستور بكار رفته و داراي 32 بيت خط حامل داخلي 16 بيت خط حامل خارجي بود به بازار عرضه نمود. همچنين شركت اينتل پروسسورهاي 80586 را كه بيش از يك ميليون تراتريستور تشكيل شده بود به بازار عرضه نموده است.

3-1 آشنايي با سرعت ساعت سيستم

سرعت پردازنده مستقيماً روي عملكرد آن اثر مي‌گذارد. يعني هر چه سرعت بالا باشد تبادل اطلاعات پردازنده سريعتر است، معمولاً سرعت پردازنده بر حسب مگاهرتز بيان مي‌شود. و برخي از سازندگان پردازنده خود را با سرعت واقعي آن نام‌گذاري نمي‌كنند بلكه سرعت آنها را بصورت مقايسه‌اي با پردازنده‌هاي IBM مي‌نويسند و آن را با PR نمايش مي‌دهند مثلاً 100PR يعني سرعت معادل 100 مگاهرتز است و اگر علامت + در جلوي عدد نوشته شود به مفهوم اين است كه از سرعت نوشته شده نيز بيشتر است مثلاً +PR133 يعني سرعت پردازنده در مقايسه با پردازنده پنتيوم 133 نيز بيشتر است.

4-1 آشنائي با سرعت ساعت داخلي

هر پردازنده عمليات داخلي خود را بر اساس سيگنالهاي ساعت داخلي انجام مي‌دهد. بعبارت ديگر سرعت داخل هر پردازنده تقريباً برابر همان سرعتي است كه روي پردازنده ذكر شده.

1-4-1سرعت ساعت خارجي سيستم

بعضي از پردازنده‌ها نياز به سيگنالهاي ساعت خارجي دارند. مثلاًZ80 كه قبلاً در كامپيوترهاي اوليه بكار مي‌رفت نياز به يك سيگنال ساعت خارجي كه بين صفر تا 5 ولت نوسان كند،داشت يعني نوسان ساز را در خارج از مدار با آي‌سي‌هاي (TTL) مانند 7404 و يك كريستال مي‌ساختند و بعداً وارد مدار ريزپردازنده مي‌نمودند.

اكنون نيز همان سيستم‌ها برقرار است ولي با پيشرفت تكنولوژي از روشهاي بهتر و مداراتي كه داراي تشعشع كمتر و انرژي تلف شده كمتري مي‌باشند استفاده مي‌كنند مثلاً در ريزپردازندهDX4 80486 ساخت شركت اينتل از يك سيگنال ساعت داخلي با سرعت 100 مگاهرتز استفاده شده است.

>توجه:چون سرعت پردازش در CPUها بسيار اهميت دارد در نامگذاري كامپيوترها ضمن اسم بردن از پردازنده سرعت ساعت آنرا نيز بازگو مي‌كنند مثلاً 100-P5 يعني پردازنده اين كامپيوتر پنتيوم (80586) و سرعت آن 100 مگاهرتز است يا P5-200/MMX يعني پردازنده پنتيوم با سرعت 200 مگاهرتز يا تكنولوژي MMX مي‌باشد.

5-1 آشنايي با مديريت انرژي پردازنده

بمنظور جلوگيري از انرژي تلف شده در پردازنده‌ها و كنترل توان مصرفي آنها در برنامه Setup سيستم، بخشي به نام Power management در نظر گرفته شده است. تا در زمان استفاده نكردن از كامپيوتر پس از مدت زماني كه در تنظيم Setup وجود دارد سيستم بحالت خاموش يا Reset مي‌رود. بديهي است بمحض استفاده از كامپيوتر مجدداً بحالت فعال درآمده و عمليات خود را انجام مي‌دهد.

>توجه:در برنامه‌هاي NU و NC نيز گزينه‌هاي مانند Configure وجود دارد كه مي‌توان انرژي سيستم و پردازنده و مانيتور را مديريت و كنترل نمود.

6-1 آشنايي با ولتاژ عمليات پردازنده

پردازنده‌هاي پنتيوم سري P54C با يك ولتاژ كار مي‌كرد. ولي پردازنده‌هاي P55C به علت تغيير در جريان برق تغذيه كننده، تكنولژي دوگانه به كار رفته است. اين پردازنده جهت كاهش حرارت به 2 ولتاژ مختلف يكي 8/2 ولت براي هسته و ديگري 3/3 ولت براي بخش ورودي/خروجي نياز دارد.

بطور كلي يكي از تكنولوژي‌هاي توليد پردازنده‌ها اين است كه سيم‌كشي‌هاي درورن آن نازكتر باشند كه در اين صورت پردازنده‌ به ولتاژ و جريان كمتري نياز خواهد داشت. و همين مسئله باعث مي‌شود كه پردازنده‌ها با سرعت بيشتري كار كرده و گرماي كمتري توليد كنند. به همين دليل پردازنده‌هاي با ولتاژ دوگانه طراحي شده است.ولي بخش ورودي / خروجي (I/O) به 3/3 ولت نياز دارد كه در مادربردهاي جديد Soket7 بكار رفته و هر كارخانه سازنده با ولتاژهاي مختلفي كار مي‌كنند كه در زير، ولتاژ چند پردازنده مختلف بعنوان نمونه ذكر شده است.

7-1 آشنايي با خاصيت MMXدر پردانده‌ها

MMX تكنولوژي است كه در ژانويه 1997 به بازار آمد و هدف آن افزايش سرعت و كيفيت كارهاي مالتي مديا ( چندرسانه‌اي ) مي‌باشد كه در اين پردازنده‌ها يك سري دستورالعملهاي جديد ايجاد شده كه حدوداً 57 دستورالعمل است. يعني 4 نوع داده (data type) جديد و 8 ريجيستر 64 بيتي به پردازنده‌هاي قبلي اضافه شده است كه توانايي پردازنده‌ را بالا برده و برنامه نويسان حرفه‌اي مي‌تواند در برنامه‌هايشان از اين دستورالعمل‌ها استفاده نمايند تا سرعت اجراي برنامه افزايش يابد. برنامه‌هايي كه با استفاده از دستورات MMX نوشته مي‌شوند در پردازنده‌ها معمولي نيز اجرا مي‌شوند ولي سرعت اجراي برنامه كمتر مي‌باشد.CPUهاي MMX به P55C معروف مي‌باشند.

برای دانلود کامل تحقیق 44صفحه ای ابتدا خرید کنید.