تاریخچه ی سی پی یو (CPU)

آرشیو قبلی

شهریور 1401
آذر 1399
آبان 1396
آذر 1395
خرداد 1395
بهمن 1395
مهر 1394
شهریور 1394
اسفند 1394
فروردین 1394
آبان 1393
مهر 1393
شهریور 1393
خرداد 1393
اردیبهشت 1393
بهمن 1393
دی 1393
فروردین 1393
آذر 1392
آبان 1392
مهر 1392
شهریور 1392
مرداد 1392
تیر 1392
اردیبهشت 1392
اسفند 1392
بهمن 1392
دی 1392
فروردین 1392
آذر 1391
مهر 1391
شهریور 1391
مرداد 1391
تیر 1391
خرداد 1391
اردیبهشت 1391
اسفند 1391
بهمن 1391
دی 1391
فروردین 1391
آذر 1390
آبان 1390
اسفند 1390
بهمن 1390
دی 1390

شهریور 1401

آذر 1399

آبان 1396

آذر 1395

خرداد 1395

بهمن 1395

مهر 1394

شهریور 1394

اسفند 1394

فروردین 1394

آبان 1393

مهر 1393

شهریور 1393

خرداد 1393

اردیبهشت 1393

بهمن 1393

دی 1393

فروردین 1393

آذر 1392

آبان 1392

مهر 1392

شهریور 1392

مرداد 1392

تیر 1392

اردیبهشت 1392

اسفند 1392

بهمن 1392

دی 1392

فروردین 1392

آذر 1391

مهر 1391

شهریور 1391

مرداد 1391

تیر 1391

خرداد 1391

اردیبهشت 1391

اسفند 1391

بهمن 1391

دی 1391

فروردین 1391

آذر 1390

آبان 1390

اسفند 1390

بهمن 1390

دی 1390

گروه های اخبار

برق ، الکترونيک ، اتوماسيون صنعتي PLC

تاریخچه ی سی پی یو (CPU) ۱۳۹۱/۱۰/۲۱

ارسال به :

تاریخچه ی سی پی یو(CPU)
نويسنده:علی فضلی

به احتمال فراوان همه ی شما که الان در حال خواندن این مطلب هستید ،با سی پی یو یا پردازنده آشنایی مختصری دارید.پردازنده ها نه فقط در کامپیتور،بلکه در تلفن همراه،تلویزیون ها،دوربین ها ی دیجیتال و در بسیاری از دیوایس های دیگر وجود دارند.امروز در نت ویزارد تصمیم گرفتیم کمی بیشتر شما را با پروسسور یا همان پردازنده و چگونگی پیدایش آن آشنا کنیم.

سی‌پی‌یو:
: Central Processing Unit یاCPU)‏ یا پردازنده (: Processor)‏، یکی از اجزاء رایانه می‌باشد که فرامین و اطلاعات را مورد پردازش قرار می‌دهد. واحدهای پردازش مرکزی ویژگی پایه‌ای قابل برنامه‌ریزی‌شدن را در رایانه‌های رقمی فراهم می‌کنند، و یکی از مهم‌ترین اجزاء رایانه‌ها هستند. یک پردازندهٔ مرکزی، مداری یکپارچه می‌باشد که معمولاً به عنوان ریزپردازنده شناخته می‌شود. امروزه عبارتCPU معمولاً برای ریزپردازنده‌ها به کار می‌رود.
عبارت«Central Processor Unit»)واحد پردازندهٔ مرکزی) یک ردهٔ خاص از ماشین را معرفی می‌کند که می‌تواند برنامه‌های رایانه را اجرا کند. این عبارت گسترده را می‌توان به راحتی به بسیاری از رایانه‌هایی که بسیار قبل‌تر از عبارت“CPU” بوجود آمده بودند نیز تعمیم داد. به هر حال این عبارت و شروع استفاده از آن در صنعت رایانه، از اوایل سال ۱۹۶۰ رایج شد. شکل، طراحی و پیاده‌سازی پرازنده‌ها نسبت به طراحی اولیه آنها تغییر کرده‌است ولی عملگرهای بنیادی آنها همچنان به همان شکل باقی مانده‌است.
پردازنده‌های اولیه به عنوان یک بخش از سامانه‌ای بزرگ‌تر که معمولاً یک نوع رایانه‌است، دارای طراحی سفارشی بودند. این روش گران قیمت طراحی سفارشی پردازنده‌ها برای یک بخش خاص، به شکل قابل توجهی، مسیر تولید انبوه آنرا که برای اهداف زیادی قابل استفاده بود فراهم نمود. این استانداردسازی روند قابل ملاحظه‌ای را در عصر مجزای ابر رایانه‌های ترانزیستوری و ریز کامپیوترها آغاز نمود و راه عمومی نمودن مدارات مجتمعIC یا( Integrated Circuit) را سرعت فراوانی بخشید. یک مدار مجتمع، امکان افزایش پیچیدگی‌ها برای طراحی پردازنده‌ها و ساختن آنها در مقیاس کوچک را (در حد میلیمتر) امکان پذیر می‌سازد. هر دو فرآیند (کوچک سازی و استاندارد سازی پردازنده‌ها)، حضور این تجهیزات رقمی را در زندگی مدرن گسترش داد و آن را به فراتر از یک دستگاه خاص مانند رایانه تبدیل کرد. ریزپردازنده‌های جدید را در هر چیزی از خودروها گرفته تا تلفن‌های همراه و حتی اسباب بازی‌های کودکان می‌توان یافت.

مدت زمان انجام یک کار به‌وسیله رایانه، به عوامل متعددی بستگی دارد که اولین آنها، سرعت پردازشگر رایانه‌است. پردازشگر یک تراشه الکترونیکی کوچک در قلب کامپیوتر است و سرعت آن بر حسب مگاهرتز یا گیگاهرتز سنجیده می‌شود. هر چه مقدار این پارامتر بیشتر باشد، پردازشگر سریعتر خواهد بود و در نتیجه قادر خواهد بود، محاسبات بیشتری را در هر ثانیه انجام دهد. سرعت پردازشگر به عنوان یکی از مشخصه‌های یک کامپیوتر به قدری در تعیین کارآیی آن اهمیت دارد که معمولاً به عنوان یکی از اجزای تشکیل دهنده نام کامپیوتر از آن یاد می‌شود. تراشه پردازشگر و اجزای الکترونیکی که آن را پشتیبانی می‌کنند، مجموعا به عنوان واحد پردازش مرکزی یاCPU شناخته شده هست
واحد پردازش مرکزی واحد محاسباتی(ALU) و کنترلی(CU) رایانه‌است که دستورالعمل‌ها را تفسیر و اجرا می‌کند. رایانه‌های بزرگ و ریزرایانه‌های قدیمی بردهایی پر از مدارهای مجتمع داشته‌اند که عمل پردازش را انجام میداده‌اند. تراشه‌هایی که ریز پردازنده نامیده می‌شوند، امکان ساخت رایانه‌های شخصی و ایستگاه‌های کاری(Work Station) را میسر ساخته‌اند.
در اصطلاح عامیانهCPU به عنوان مغز رایانه شناخته می‌شود.

تاریخچه:
یش از ظهور اولین ماشین که به پردازنده‌های امروزی شباهت داشت؛ کامپوترهای مثل انیاک(‍‍‍‍‍انیاک) مجبور بودند برای اینکه کارهای مختلفی را انجام دهند دوباره سیم کشی شوند.این ماشین ها کامپیوتر هایی با برنامه ثابت نامیده می شوند. از آنجای که عبارت پردازنده عموما برای دستگاه هایی که برنامه های کامپیوتری را اجرا می کنند به کار می رود ، می توان کامپیوتر های برنامه ذخیره شده
(stored-program computer) را به عنوان اولین پردازنده ها نام برد. ایده کامپیوتر های برنامه ذخیره شده در طراحیJ. Presper Eckert و John William برای کامپیوتر اینیاک ارائه شده بود ، ولی خیلی زود از طرح حذف گشت تا طرح سریع به اتمام برسد . در ۳۰ژوئن ۱۹۴۵قبل از اینکه اینیاک ساخته شود ، ریاضی دانی به نامJohn von Neumann یک مقاله با عنوان اولین پیش نویس گزارشEDVAC منتشر کرد. که این طرح کلی از اولین کامپیوتر برنامه ذخیره شده بود که سرانجام در آگوست ۱۹۴۹به اتمام رسید. EDVAC برای انجام تعداد خاصی از دستورالعمل ها طراحی شده بود. این دستورالعمل ها می توانستند ترکیب شوند و برنامه های مفیدی را رویEDVAC اجرا کنند. روشن است که برنامه هایی که برایEDVAC نوشته شده بودن روی حافظه ی سریع کامپیوتر ذخیره می شدند به جای سیم کشی کردن مشخص کامپیوتر . طراحیvon Neumann بر این محدودیت اینیاک ، که زمان و تلاش زیاد برای پیکربندی مجدد برای انجام کار جدید بود غلبه کرد . برنامه یا نرم افزار ی که بر رویEDVAC اجرا می شد می توانست به راحتی محتویات حافظه را تغییر دهد. در ابتداCPU ها به صورت اختصاصی به عنوان بخشی از یک دستگاه بزرگتر طراحی می شدند که گاهی بخشی از یک رایانه بودند. با این حال این روش سفارشی طراحی برای یک کاربرد خاص ، راه را برای تولید انبوه پردازنده های ساخته شده نا هموار می کرد. استاندارد سازی پردازنده ها با پیدایش ترانزیستور ها و میکرو کامپیوتر ها شروع شد و با ظهور آی سی ها شتاب بیشتری گرفت. آی سی ها این اجازه را می دادند کهCPU های پیچیده تر و با قواعد طراحی نانو متر تولید شوند. استانداردسازی و کوچک شدنCPU ها هر دو باعث افزایش حضور دستگاه های دیجیتال در زندگی مدرن در مقابل کاربرد محاسباتی خاص شدند. ریز پردازنده ها در هر جایی از ماشین ها تا تلفن های همراه و اسباب بازی های کودکان حضور دارند. هرچندvon Neumann به خاطر طراحیEDVAC خود شناخته شده است ، قبل از او افرادی مانندKonrad Zuse ایده های مشابهی را مطرح و پیاده سازی نموده بودند. اصطلاح معماری هارواردHarvard Mark که یک طراحی برنامه ذخیره شده که از نوار کاغذ های منگنه بجای حافظه های الکترونیکی استفاده می کرد ،قبل ازEDVAC تمام شده بود. تفاوت اصلی بین طراحی ون و معماری هاروارد فضای مشترک برای ذخیره دستورالعمل ها و داده ها در مقابل فضا های جدا گانه طراحی هاروارد بود. اغلبCPU های مدرن از طراحی ون پیروی می کنند ، اما المان هایی هم وجود دارند که معماری هاروارد پیروی می کنند. رله ها و لامپ های خلا که عموما به عنوان عناصر سوئیچینگ مورد استفاده قرار می گرفتند. یک کامپیوتر مفید به هزاران یا صدها هزار از این المان های سوئیچینگ نیاز دارد و سرعت کلی سیستم به سرعت این سوئیچ ها وابسطه است. کامپیوتر های لامپ خلا نزیرEDVAC تقریبا ۸ساعت بدون خرابی کار می کردند در حالی که کامپیوتر های رله ای مانند طراحی هاروارد خیلی زودتر با مشکل مواجه می شدند. در نهایتCPU های بر پایه لامپ خلا به دلیل سرعت قابل توجه و قابلیت اطمینان بیشتر بر هم نوعان خود پیروز شدند . اغلبCPU های سنکرون نسبت بهCPUهای مدرن با فرکانس کلاک کمتری در حد ۱۰۰Hz تا ۴MHz کار می کردند که این محدودیت به دلیل سرعت کم المان های سوئیچ بود.

ترانزیستورهای گسسته و مدارات مجتمع (واحد پردازش مرکزی(
پیچیدگی طراحی پردانده‌ها هم‌زمان با افزایش سریع فن آوری‌های متنوع که ساختارهای کوچک‌تر و قابل اطمینان تری را در وسایل الکترونیک باعث می‌شد، افزایش یافت. اولین موفقیت با ظهور اولین ترانزیستورها حاصل شد. پردازنده‌های ‍‍ترانزیستوریدر طول دهه‌های ۵۰و ۶۰میلادی زمان زیادی نبود که اختراع شده بود و این در حالی بود که آنها بسیار حجیم، غیر قابل اعتماد و دارای المانهای سوئیچینگ شکننده مانند لامپ‌های خلا و رله‌های الکتریکی بودند. با چنین پیشرفتی پردازنده‌هایی با پیچیدگی و قابلیت اعتماد بیشتری بر روی یک یا چندین برد مدار چاپی که شامل قسمت‌های تفکیک شده بودند ساخته شدند.
ریزپردازنده‌ها:
پیدایش ریز پردازنده‌ها در سال ۱۹۷۰به طور قابل توجهی در طراحی و پیاده سازی پردازنده‌ها تأثیر گذار بود. از زمان ابداع اولین ریزپردازنده (اینتل۴۰۰۴)در سال ۱۹۷۰و اولین بهره برداری گسترده از ریزپردازنده اینتل ۸۰۸۰ در سال ۱۹۷۴، این روند رو به رشد ریزپردازنده‌ها از دیگر روشهای پیاده سازی واحدهای پردازش مرکزی(CPU) پیشی گرفت، کارخانجات تولید ابر کامپیوترها و کامپیوترهای شخصی در آن زمان اقدام به تولید مدارات مجتمع با برنامه ریزی پیشرفته نمودند تا بتوانند معماری قدیمی کامپیوترهای خود را ارتقا دهند و در نهایت ریز پردازنده‌ای سازگار با مجموعه دستورالعمل‌ها ی خود تولید کردند که با سخت‌افزار و نرم‌افزارهای قدیمی نیز سازگار بودند. با دستیابی به چنین موفقیت بزرگی امروزه در تمامی کامپیوترهای شخصیCPUها منحصرا از ریز پردازنده‌ها استفاده می‌کنند.