بیشتر بدانید: اصطلاحات و پارامترهای مختلف قلب تپنده کامپیوتر (پردازنده مرکزی)

پردازنده به عنوان یکی از پیچیده‌ترین و اصلی‌ترین قطعات یک کامپیوتر شخصی و به صورت کلی هر گجت هوشمند به شدت مورد توجه قرار می‌گیرد. شرکت‌های تولیدکننده نیز به همین دلیل تمام توان خود را برای ارائه فناوری و عملکرد بهتر متمرکز کرده و طبق برنامه از پیش تعیین شده، محصولات خود را معرفی می‌کنند. در بخش پردازنده‌های دسکتاپ دو شرکت Intel و AMD به تولید CPU می‌پردازند و طبق اخبار جدید کمپانی کوالکام نیز قصد ورود به بازار پردازنده‌های دسکتاپ را دارد. این کمپانی در قدم اول از پردازنده 24 هسته‌ای خود مخصوص سیستم های سرور رونمایی کرد و به نظر می‌رسد در سال آینده شاهد حضور محصولات مخصوص سیستم‌های دسکتاپ خانگی و گیمینگ کوالکام باشیم. انتخاب یک پردازنده مناسب براساس بودجه نوع کاربرد باتوجه به مدل‌های نه‌چندان متنوع کار سختی نیست، اما وجود اصطلاحات و پارامترهای مختلفی که برای مقایسه میان آنها وجود دارد، کار انتخاب را برای بسیاری از کاربران سخت می‌کند. به همین منظور سعی داریم در این بخش به معرفی اصطلاحات و پارامترهای مختلف قلب تپنده کامپیوتر بپردازیم.

تصویر 1: بلاک دیاگرام پردازنده

معرفی پردازنده‌ها

پیش از هر چیزی باید بدانید که دو کمپانی اینتل و AMD در حال حاضر چه پردازنده‌هایی تولید می‌کنند و با انتخاب آنها چه امکاناتی به‌دست می‌آورید. کمپانی اینتل در حال حاضر به تولید نسل ششم از پردازنده‌های سری Core می‌پردازد که از فناوری ساخت 14 نانومتری با معماری ریز پردازنده موسوم به Skylake بهره می‌برند. اسکای لیک اینتل قابلیت پیشتیبانی از هر دو نوع حافظه DDR3 و DDR4 را دارد و پردازنده گرافیکی مجتمع قدرتمندتری نسبت به نسل گذشته ارائه می‌دهد. هر چند اینتل در خانواده اسکای لیک نیز به تولید پردازنده‌های ارزان قیمت Pentium و Celeron نیز خواهد پرداخت تا پس از وقفه بیش از یکسال به کاربران خانگی و اداری نیز توجه کند. اینتل پس از معرفی معماری Haswell، تولید پردازنده‌های ارزان قیمت پنتیوم و سلرون را متوقف کرد تا کاربران خانگی و اداری همچنان با محصولات نسل گذشته روزگار خود را سپری کنند. در حال حاضر تمامی پردازنده‌های سوکت LGA 1151 اسکای لیک به پردازنده مجتمع گرافیکی مجهزند که می‌تواند بسیاری از کاربران را از خریداری یک کارت گرافیک مجزا بی‌نیاز سازد. کمپانی AMD در حال حاضر دو خانواده FX و APU را روی خط تولید قرار داده که در چند سری با فناوری و امکانات مختلف در اختیار کاربران قرار گرفتند. پردازنده‌های سری FX در حال حاضر از معماری ریز‌پردازنده Excavator بهره می‌برند و فاقد واحد گرافیکی مجتمع هستند، اما در نقطه مقابل محصولات خانواده APU توجه ویژه‌ای به گرافیک مجتمع دارند. خانواده APU هم اکنون پردازنده‌های Carrizo را تحت حمایت خود قرار می‌دهند، با این حال هنوز محصولات سری Kaveri که فناوری ساخت سال 2014 را ارئه می‌دهند در بازار داخلی یافت می‌شود. در حالت کلی یافتن پردازنده AMD در بازار داخلی چندان آسان نیست و از همه مهم‌تر یافتن مادربرد مناسب با کاربرد و بودجه شماست که نسبت به سال‌های گذشته از تنوع بسیار کمتری برخوردار است. پردازنده‌های APU از سال 2013 با فناوری ساخت 28 نانومتری با معماری ریز‌پردازنده Jaguar، Puma و Puma+ تولید می‌شوند و به‌دلیل بهره‌مندی از فناوری ساخت 28 نانومتری، حضور واحد مجتمع گرافیکی GCN است که به طور همزمان در مدل‌های مختلف کارت گرافیک‌های دسکتاپ نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین امکان استفاده از کارت گرافیک دارای GPU مشابه با واحد مجتمع گرافیکی وجود دارد که در اصطلاح به این قابلیت، کراس فایر (Crossfire) می‌گویند. در چنین شرایطی به دلیل حضور پردازنده گرافیکی یکسان، امکان استفاده همزمان از قدرت پردازشی آنها وجود دارد که از نظر اقتصادی، انتخاب بسیار هوشمندانه‌ای به شمار می‌رود.

تصویر 2: پردازنده Core i7-6700K از نمای نزدیک

اصطلاحات و پارامترها

برای معرفی قابلیت‌های مختلف یک پردازنده و اجزای داخلی آن به طور حتم با اسامی و اصطلاحاتی برخورد می‌کنید که ممکن است به شکل دقیق از ماهیت آنها مطلع نباشید. مهم‌ترین اطلاعات عامیانه که بسیاری از کاربران از آنها برای ارائه مشخصات استفاده می‌کنند شامل تعداد هسته، حافظه نهان (Cache) و فرکانس می‌شود. اما یک پردازنده پارامتر‌های متعددی دارد که به طور حتم با اطلاع دقیق از آنها می‌توانید انتخاب بهتری صورت دهید.

Core: نشان‌دهنده اطلاعات مربوط به تعداد هسته پردازشی که در خصوص پردازنده‌های اینتل با حاشیه بسیاری همراه است. بسیاری از کاربران در خصوص تعداد هسته خانواده Core اطلاعاتی را به اشتباه منتقل می‌سازند و به عنوان مثال اعلام می‌کنند که پردازنده Core i7 دارای هفت هسته است که این موضوع به طور کامل اشتباه است. پردازنده‌های سری Core شامل سه سری i3 با دو هسته، i5 و i7 با چهار هسته پردازشی می‌شود، باید به این نکته اشاره کرد که موضوع مورد بحث ما شامل حال پردازنده‌های نوت‌بوک نمی‌شود و تنها به محصولات مخصوص دسکتاپ می‌پردازیم. پردازنده‌های Core i5 و Core i7 در سیستم‌های دسکتاپ به تعداد هسته یکسانی مجهزند و تفاوت آنها در رشته پردازشی است که در ادامه به این پارامتر می‌پردازیم. تعداد هسته به شکل قابل‌توجهی روی عملکرد و کارآیی تاثیر‌گذار است، اما تمام عملکرد یک پردازنده به تعداد هسته خلاصه نمی‌شود. در حال حاضر حتی ضعیف‌ترین و ارزان‌ترین پردازنده‌های دسکتاپ به دو هسته مجهزند تا عملکرد مناسبی در کاربرد چند منظوری از خود به نمایش بگذارند. بالاتر بودن تعداد هسته‌ها سبب تقسیم وظایف بهتر می‌شود و پردازنده می‌تواند به صورت همزمان به چندین دستور کاربر رسیدگی کند.

تصویر 3: شمای کلی پردازنده Broadwell اینتل

Thread: رشته پردازشی که پارامتر مهمی پس از تعداد هسته به‌شمار می‌رود از نظر ساختاری برای مدیریت بهتر قابلیت چند منظوری و پردازش چند فرمان کاربر به صورت همزمان کاربرد دارد. در صورتی که مدیریت اصلی دستورات بر عهده Core قرار دارد، اما در این بین حضور رشته‌های پردازشی می‌تواند دستورات را به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم کند و به همین جهت پردازنده‌ای که تعداد رشته بیشتری دارد، از قدرت بالاتری در پردازش برخوردار است. به عنوان مثال پردازنده‌های Core i5 و Core i7 از تعداد هسته یکسانی برخوردارند، اما i7 ها از 8 رشته پردازشی بهره می‌برند که دو برابر تعداد Thread‌های یک پردازنده i5 است. همین اختلاف به شکل قابل‌توجهی روی کارآیی پردازنده تاثیر‌گذار بوده و قدرت پردازشی به مراتب بیشتری در اختیار کاربران قرار می‌دهد.

تصویر 4: نحوه عملکرد فناوری Hyper Threading

Hyper Threading: برای مدیریت تعداد رشته‌ها و اولویت‌بندی اجرای دستورات از فناوری Hyper Threading استفاده می‌شود. پردازنده براساس حجم و زمان مورد نیاز برای پردازش، پروسه‌ها را باید مدیریت کند تا مشکلی در کارکرد سیستم رخ ندهد. زمانی که با استفاده از رشته پردازشی، پروسه‌ها به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم می‌شوند، به طور حتم مدیریت آنها به مراتب سخت‌تر از گذشته می‌شود، به همین منظور باید یک سیستم هوشمند به مدیریت مناسب پروسه‌ها بپردازد. این وظیفه بر عهده فناوری Hyper Threading قرار دارد که به صورت اختصاری با HT معرفی می‌شود.

Lithography: فناوری به کار رفته در یک نیمه هادی برای تولید مدار مجتمع که با عنوان nm یا همان نانومتر شناخته می‌شود. پردازنده‌های اسکای لیک اینتل با فناوری ساخت 14 نانومتری تولید می‌گردند و این به معنی بهره‌گیری از فناوری 14 نانومتر در تولید مدار مجتمع پردازنده است. فناوری ساخت به صورت مستقیم روی امکانات و قابلیت‌ها تاثیرگذار است و همواره پردازنده‌های تولید شده با استفاده از فناوری جدیدتر، امکانات و کارآیی بیشتری ارائه می‌دهند. با توجه به بهبود فناوری ساخت، مواردی مانند توان مصرفی و حرارت نیز با تغییر روبه‌رو می‌گردند، اما با در نظر گرفتن افزایش قدرت هسته‌های پردازشی و همچنین واحد گرافیکی مجتمع، تغییر در فناوری ساخت به معنی کاهش توان مصرفی و حرارت نخواهد بود. به عنوان مثال توان مصرفی پردازنده آیوی بریج Core i7-3770K برابر با 77 وات اعلام شده بود که در پردازنده هسول Core i7-4770K به 84 وات و در نهایت برای پردازنده اسکای لیک Core i7-6700K به 91 وات افزایش یافت.

تصویر 5: پردازنده AMD A10-7700K همراه با پردازنده گرافیکی مجتمع

Frequency: فرکانس کاری پردازنده به دو صورت‌نمایش داده می شود که شامل حالت پایه یا پیش‌فرض (Base) و توربو (Turbo) می‌شود. هر چند برخی پردازنده‌های مانند خانواده پنتیوم، سلرون و Core i3 اینتل تنها در محدوده فرکانس پایه فعالیت می‌کنند و پشتیبانی از فناوری توربو بوست (Turbo Boost) برای آنها وجود نداد. فناوری توربو بوست به پردازنده اجازه می‌دهد که تنها در شرایط بارگذاری بیش از حد هسته‌های پردازشی، فرکانس کاری آنها را افزایش دهد تا سیستم دچار کندی و عملکرد ضعیف نشود. فناوری مشابهی با توربو بوست در پردازنده‌های AMD وجود دارد که با نام Turbo Core شناخته می‌شود و به نوعی می‌توان گفت در تمامی پردازنده‌های جدید این شرکت شاهد حضور آن هستیم. فرکانس کاری پردازنده ها با دو معیار گیگاهرتز یا مگاهرتز معرفی می‌گردند که دو معیار صحیح است، به عنوان مثال پردازنده AMD Athlon X4 860K در حالت پیش‌فرض با فرکانس 3.7 گیگاهرتز به فعالیت می‌پردازد و شما می‌توانید فرکانس آن را به صورت 3700 مگاهرتز نیز بیان کنید. مورد بعدی که به فرکانس پردازنده مرتبط است، به قابلیت افزایش فرکانس برای اورکلاک اختصاص دارد. این قابلیت به دو صورت “ضریب باز” یا “آنلاک” شناخته می‌شود که به افزایش بیش از حد تعیین شده فرکانس هسته اشاره دارد. ضریب پردازنده یا Multiplier به ازای 100 مگاهرتز فرکانس پردازنده سبب تعیین فرکانس نهایی می‌شود، به این صورت که به عنوان مثال در شرایط انتخاب ضریب 56 در یک پردازنده، فرکانس آن به 5600 مگاهرتز یا 5.6 گیگاهرتز خواهد رسید. در صورتی که پردازنده شما از نوع ضریب باز نباشد، امکان افزایش فرکانس به سطح بالاتر از محدوده تعریف شده وجود ندارد. 

تصویر 6: شمای کلی پردازنده Skylake اینتل و نحوه قرارگیری Cache

 Cache: حافظه‌ای که به افزایش سرعت انتقال اطلاعات میان پردازنده و حافظه کمک می کند. سرعت کش بسیار بالا بوده و همین مساله زمان تاخیر برای دستیابی به اطلاعات را کاهش می دهد. کش یا حافظه نهان در حال حاضر در دو یا سه سطح ارائه می‌شوند که سریع‌ترین و بهترین حالت آن سطح سوم حافظه نهان است که به صورت L3 Cache شناخته می‌شود. به عنوان مثال پردازنده Core i5-6600K اینتل دارای 4 مگابایت حافظه نهان سطح سوم است ولی پردازنده AMD A10-7850K از چهار مگابایت حافظه سطح دوم یا L2 Cache بهره می‌برد. وجود حافظه نهان سطح سوم و همچنین بالاتر بودن میزان حافظه آن نشان‌دهنده سرعت بیشتر پردازنده در انتقال اطلاعات است.

iGPU: واحد گرافیکی مجتمع که به اختصار iGPU شناخته می‌شود، نیاز بسیاری از کاربران خانگی و اداری را برای خرید کارت گرافیک برطرف می‌سازد. هر چند اولین نسل پردازنده‌های مجتمع گرافیکی که به همراه CPU ارائه می‌شدند، وظیفه‌ای جز نمایش تصویر بر عهده نداشتند، اما در حال حاضر آنها می‌توانند شما را برای اجرای بازی‌های روز همراهی کنند. البته نباید انتظار عملکردی خیره‌کننده را از آنها داشته باشید، ولی با این وجود کارت گرافیک برای کاربران خانگی و اداری و حتی گیمرهایی با بودجه ضعیف به یک قطعه ناشناخته تبدیل شده است. اینتل در حال حاضر واحد گرافیکی HD 530 را برای پردازنده‌های اسکای لیک در نظر گرفته که عملکرد به مراتب بهتری نسبت به نسل‌های گذشته ارائه می‌دهد و در هر نسل پیشرفت قابل‌توجهی از خود نشان داده است. اما داستان برای کمپانی AMD کمی متفاوت است و پس از معرفی واحد مجتمع گرافیکی سری Radeon R7 با فناوری ساخت 28 نانومتری که به همراه APU های این شرکت ارائه می‌شود، روند رو به رشد AMD در این بخش متوقف شد. پردازنده مجتمع گرافیکی Intel HD 530 درون خود 24 واحد پردازشی را جای داده و در حالت بیکاری با فرکانس 350 مگاهرتز به فعالیت می‌پردازد که این میزان در حالت بارگذاری کامل به 1150 مگاهرتز افزایش می‌یابد. با توجه به فراگیر شدن کیفیت تصویر 4K، اینتل در نسل جدید واحد گرافیکی خود امکان انتقال تصاویر با وضوح 2160×3840 پیکسل را توسط خروجی DisplayPort فراهم ساخته است. واحد گرافیکی مجتمع به کار رفته در پردازنده‌های AMD Kaveri مانند A10-7850K به 512 هسته پردازشی مجهز بوده و به صورت سخت‌افزاری از DirectX 12 پشتیبانی می‌کند. واحد گرافیکی Radeon R7 با فرکانس 720 مگاهرتز به پردازش تصاویر می‌پردازد و عملکرد قابل‌قبولی در وضوح تصویر HD از خود به نمایش می‌گذارد. شرایط برای کیفیت تصویر Full HD چندان مناسب نبوده و نرخ فریم‌ها در بیشتر بازی‌ها برای اجرای روان و لذت بخش مناسب نیست.

تصویر 7: نصب پردازنده Core i7-6700K روی سوکت مادربرد

Socket: اینکه بدانید پردازنده شما روی چه مادربردی قابل نصب و استفاده می‌باشد از اهمیت فراوانی برخوردار است و باید در این خصوص با دقت عمل کنید. پردازنده‌ها براساس سوکت دسته‌بندی می‌شوند و در حال حاضر LGA 1151 اینتل و FM3 ای ام دی به عنوان جدیدترین سوکت ارائه شده به شمار می‌روند. ممکن است شرکت‌های تولیدکننده براساس یک سوکت، چند نوع چیپ‌ست و چندین مدل پردازنده معرفی کنند و این مساله بار‌ها برای دو کمپانی تولید‌کننده اینتل و AMD رخ داده است. به طور معمول اینتل هر دو سال به تعویض سوکت می‌پردازد، اما ممکن است چنین موردی برای پردازنده‌های AMD زمان بیشتری را شامل شود. شماره سوکت مادربرد برای نصب پردازنده‌های اینتل در چند سال گذشته نشان‌دهنده تعداد پین روی سوکت است و به عنوان مثال سوکت LGA 1151 دارای 1151 پین است. همچنین تعداد 942 پین روی پردازنده و 938 پین روی سوکت مادربرد برای سوکت AMD AM3+ در نظر گرفته شده است.