יחידת עיבוד מרכזית (CPU)

ה יחידת עיבוד מרכזית (CPU) הוא רכיב המחשב שאחראי לפירוש וביצוע רוב הפקודות מהאחר של המחשב חוּמרָה ו תוֹכנָה.

כל מיני מכשירים משתמשים במעבד, כולל מחשבים שולחניים, ניידים וטאבלטים, סמארטפונים, אפילו מכשיר הטלוויזיה עם המסך השטוח שלך.

אינטל ו AMD הם שני יצרני המעבד הפופולריים ביותר עבור מחשבים שולחניים, מחשבים ניידים ושרתים, בעוד אפל, NVIDIA, ו קוואלקום הם יצרני מעבדים גדולים של סמארטפונים וטאבלטים.

ייתכן שתראה שמות רבים ושונים המשמשים לתיאור המעבד, כולל מעבד, מעבד מחשב, מיקרו-מעבד, מעבד מרכזי ו"המוח של המחשב".

מסכי מחשב או כוננים קשיחים הם לפעמים בצורה מאוד לא נכונה מכונה ה-CPU, אך רכיבי החומרה הללו משרתים מטרות שונות לחלוטין ואינן זהות בשום אופן ל-CPU.

איך נראה מעבד והיכן הוא ממוקם

מעבד מודרני הוא בדרך כלל קטן ומרובע, עם הרבה מחברים קצרים, מעוגלים ומתכתיים בצד התחתון שלו. לחלק מהמעבדים הישנים יש פינים במקום מחברים מתכתיים.

המעבד מתחבר ישירות ל"שקע" מעבד (או לפעמים "חריץ") על לוח אם. ה-CPU מוכנס לשקע עם צד הסיכה כלפי מטה, וידית קטנה עוזרת לאבטח את המעבד.

לאחר ריצה אפילו זמן קצר, מעבדים מודרניים יכולים להתחמם מאוד. כדי לסייע בפיזור החום הזה, כמעט תמיד יש צורך לחבר גוף קירור ומאוורר ישירות על גבי המעבד. בדרך כלל, אלה מגיעים יחד עם רכישת מעבד.

זמינות גם אפשרויות קירור מתקדמות אחרות, כולל ערכות קירור מים ויחידות לשינוי פאזה.

מהירות שעון מעבד

מהירות השעון של מעבד היא מספר ההוראות שהוא יכול לעבד בכל שנייה נתונה, נמדדת בג'יגה-הרץ (GHz).

לדוגמה, למעבד יש מהירות שעון של 1 הרץ אם הוא יכול לעבד פיסת הוראה אחת בכל שנייה. אקסטרפולציה של זה לדוגמא אמיתית יותר: מעבד עם מהירות שעון של 3.0 GHz יכול לעבד 3 מיליארד הוראות בכל שנייה.

ליבות מעבד

מכשירים מסוימים משתמשים במעבד ליבה אחת בעוד שאחרים עשויים להיות בעלי מעבד כפול ליבה (או ארבע ליבות וכו'). הפעלת שתי יחידות מעבד הפועלות זו לצד זו פירושה שה-CPU יכול לנהל בו זמנית פי שניים מההוראות בכל שנייה, ולשפר באופן דרסטי את הביצועים.

מעבדים מסוימים יכולים לעשות וירטואליזציה של שתי ליבות עבור כל ליבה פיזית אחת שזמינה, טכניקה המכונה Hyper-Threading. וירטואליזציה פירושו שמעבד עם ארבע ליבות בלבד יכול לתפקד כאילו יש לו שמונה, כאשר ליבות המעבד הווירטואליות הנוספות נקראות נפרדות חוטים. גוּפָנִי עם זאת, הליבות אכן מתפקדות טוב יותר מאשר וירטואלי יחידות.

אם המעבד מאפשר, יישומים מסוימים יכולים להשתמש במה שנקרא ריבוי השרשורים. אם פתיל מובן כחלק אחד מתהליך מחשב, אזי השימוש במספר פתילים בליבת מעבד אחת פירושו שניתן להבין ולעבד יותר הוראות בבת אחת. תוכנות מסוימות יכולות לנצל את התכונה הזו על יותר מליבת מעבד אחת, מה שאומר שאפילו יותר ניתן לעבד הוראות בו זמנית.

דוגמה: Intel Core i3 לעומת i5 לעומת i7

לדוגמא ספציפית יותר לאופן שבו חלק מהמעבדים מהירים יותר מאחרים, הבה נבחן כיצד אינטל פיתחה את המעבדים שלה.

בדיוק כפי שאתה בטח חושד לפי שמם, Intel Core i7 צ'יפס מתפקד טוב יותר מאשר שבבי i5, שביצועים טובים יותר משבבי i3. מדוע אחד מתפקד טוב יותר או גרוע יותר מאחרים זה קצת יותר מורכב אבל עדיין די קל להבנה.

מעבדי Intel Core i3 הם מעבדים דו-ליבים, בעוד שבבי i5 ו-i7 הם ארבע ליבות.

טורבו בוסט הוא תכונה בשבבי i5 ו-i7 המאפשרת למעבד להגביר את מהירות השעון שלו מעבר למהירות הבסיסית שלו, כמו מ-3.0 גיגה-הרץ ל-3.5 גיגה-הרץ, בכל פעם שהוא צריך. לשבבי Intel Core i3 אין את היכולת הזו. דגמי מעבד המסתיימים ב-"K" יכולים להיות אוברקלוק, מה שאומר שניתן לאלץ ולנצל את מהירות השעון הנוספת הזו כל הזמן; ללמוד עוד על למה אתה עושה overclock למחשב שלך.

Hyper-Threading מאפשר לעבד את שני החוטים לכל ליבת מעבד. המשמעות היא שמעבדי i3 עם Hyper-Threading תומכים רק בארבעה פתילים בו-זמנית (מכיוון שהם מעבדים דו-ליבים). מעבדי Intel Core i5 אינם תומכים ב-Hyper-Threading, מה שאומר שגם הם יכולים לעבוד עם ארבעה חוטים בו-זמנית. מעבדי i7, לעומת זאת, תומכים בטכנולוגיה זו, ולכן (בהיותם ארבע ליבות) יכולים לעבד 8 שרשורים בו זמנית.

בשל אילוצי החשמל הגלומים במכשירים שאין להם אספקת חשמל רציפה (מוצרים המופעלים על ידי סוללה כמו סמארטפונים, טאבלטים וכו'), המעבדים שלהם - לא משנה אם הם i3, i5 או i7 - שונים ממעבדים שולחניים בכך שהם צריכים למצוא איזון בין ביצועים וכוח צְרִיכָה.

מידע נוסף על מעבדים

לא מהירות השעון, ולא רק מספר ליבות המעבד, הם הגורם היחיד שקובע אם מעבד אחד "טוב יותר" מהאחר. לרוב זה תלוי בעיקר בסוג התוכנה שפועלת על המחשב - במילים אחרות, היישומים שישתמשו במעבד.

מעבד אחד עשוי להיות בעל מהירות שעון נמוכה אך הוא מעבד ארבע ליבות, בעוד שלאחר יש מהירות שעון גבוהה אך הוא רק מעבד כפול ליבה. ההחלטה איזה מעבד ישיג ביצועים טובים יותר מהאחר, תלויה לחלוטין למה המעבד משמש.

לדוגמה, מעבד תובעני תוכנת עריכת וידאו שמתפקד בצורה הטובה ביותר עם כמה ליבות מעבד יעבוד טוב יותר על מעבד מרובה ליבות עם מהירויות שעון נמוכות מאשר על מעבד יחיד ליבה עם מהירויות שעון גבוהות. לא כל התוכנות, המשחקים וכן הלאה יכולים אפילו לנצל יותר מאשר רק ליבה אחת או שתיים, מה שהופך כל ליבות CPU זמינות יותר לחסרות תועלת.

רכיב נוסף של מעבד הוא מטמון. מטמון מעבד הוא כמו מקום החזקה זמני לנתונים בשימוש נפוץ. במקום להתקשר זיכרון גישה אקראית עבור פריטים אלה, המעבד קובע באילו נתונים נראה שאתה ממשיך להשתמש, בהנחה שתרצה בכך לִשְׁמוֹר משתמש בו, ומאחסן אותו במטמון. המטמון מהיר יותר משימוש ב-RAM מכיוון שהוא חלק פיזי של המעבד; יותר מטמון פירושו יותר מקום להחזקת מידע כזה.

האם המחשב שלך יכול להריץ א 32 סיביות או 64 סיביות מערכת ההפעלה תלויה בגודל יחידות הנתונים שה-CPU יכול להתמודד. ניתן לגשת ליותר זיכרון בבת אחת ובחלקים גדולים יותר עם מעבד 64 סיביות מאשר 32 סיביות, וזו הסיבה מערכות הפעלה ויישומים שכן ספציפי ל-64 סיביות לא יכול לרוץ על מעבד 32 סיביות.

אתה יכול לראות את פרטי המעבד של המחשב, יחד עם מידע חומרה אחר, עם רוב כלי מידע מערכת חינמיים.

מעבר למעבדים הסטנדרטיים הקיימים במחשבים מסחריים, מפתחים עבורם מעבדים קוונטיים מחשבים קוונטיים שימוש במדע מאחורי מכניקת הקוונטים.

כל לוח אם תומך רק במגוון מסוים של סוגי מעבד, אז בדוק תמיד עם יצרן לוח האם שלך לפני ביצוע רכישה.