مغز یک رایانه پردازنده CPU می باشد ، یکی از اصلی ترین اجزا . قطعه ای سخت افزاری که تمام محاسبات را پردازش و بعد از بررسی نتیجه را در اختیار کاربر قرار میدهد. مغز متفکری که بر خلاف مغز انسان هر روز پیشرفت بیشتری کرده و می تواند سنگین ترین محاسبات را طبق برنامه ریزی که دارد در کوتاه ترین زمان حل کند . البته به این مهم هم اشاره کنم که مغز متفکر یک انسان باعث بوجود آمدن چنین قطعه ای شده است .
آموزش مرتبط : چه دلایلی بر عملکرد CPU تاثیر می گذارد
شاید بخواهید بدانید که CPU توسط چه شرکتی و در چه سالی ساخته شده است . پیش از ظهور اولین ماشین که به پردازنده‌های امروزی شباهت داشت؛ کامپوترهای مثل انیاک مجبور بودند برای اینکه کارهای مختلفی را انجام دهند دوباره سیم کشی شوند. این ماشین‌ها کامپیوترهایی با برنامه ثابت نامیده می‌شوند. از آنجای که عبارت پردازنده عموماً برای دستگاه‌هایی که برنامه‌های کامپیوتری را اجرا می‌کنند به کار می‌رود، می‌توان کامپیوترهای برنامه ذخیره شده (stored-program computer) را به عنوان اولین پردازنده‌ها نام برد. ایده کامپیوترهای برنامه ذخیره شده در طراحی J. 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 30 ژوئن 1945 قبل از اینکه اینیاک ساخته شود، ریاضی دانی به نام John von Neumann یک مقاله با عنوان اولین پیش نویس گزارش EDVAC منتشر کرد. که این طرح کلی از اولین کامپیوتر برنامه ذخیره شده بود که سرانجام در آگوست 1949 به اتمام رسید. EDVAC برای انجام تعداد خاصی از دستورالعمل‌ها طراحی شده بود. این دستورالعمل‌ها می‌توانستند ترکیب شوند و برنامه‌های مفیدی را روی EDVAC اجرا کنند. روشن است که برنامه‌هایی که برای EDVAC نوشته شده بودن روی حافظهٔ سریع کامپیوتر ذخیره می‌شدند به جای سیم کشی کردن مشخص کامپیوتر. طراحی von Neumann بر این محدودیت اینیاک، که زمان و تلاش زیاد برای پیکربندی مجدد برای انجام کار جدید بود غلبه کرد.
برنامه یا نرم‌افزار ی که بر روی EDVAC اجرا می‌شد می‌توانست به راحتی محتویات حافظه را تغییر دهد. در ابتدا CPU ها به صورت اختصاصی به عنوان بخشی از یک دستگاه بزرگتر طراحی می‌شدند که گاهی بخشی از یک رایانه بودند. با این حال این روش سفارشی طراحی برای یک کاربرد خاص، راه را برای تولید انبوه پردازنده‌های ساخته شده نا هموار می‌کرد. استاندارد سازی پردازنده‌ها با پیدایش ترانزیستورها و میکرو کامپیوترها شروع شد و با ظهور آی سی‌ها شتاب بیشتری گرفت.آی سی‌ها این اجازه را می‌دادند که CPU های پیچیده تر و با قواعد طراحی نانو متر تولید شوند. استانداردسازی و کوچک شدن CPUها هر دو باعث افزایش حضور دستگاه‌های دیجیتال در زندگی مدرن در مقابل کاربرد محاسباتی خاص شدند. ریز پردازنده‌ها در هر جایی از ماشین‌ها تا تلفن‌های همراه و اسباب بازی‌های کودکان حضور دارند. هرچند von Neumann به خاطر طراحی EDVAC خود شناخته شده است، قبل از او افرادی مانند Konrad Zuse ایده‌های مشابهی را مطرح و پیاده سازی نموده بودند. اصطلاح معماری هاروارد Harvard Mark که یک طراحی برنامه ذخیره شده که از نوار کاغذهای منگنه بجای حافظه‌های الکترونیکی استفاده می‌کرد، قبل از EDVAC تمام شده بود.تفاوت اصلی بین طراحی ون و معماری هاروارد فضای مشترک برای ذخیره دستورالعمل‌ها و داده‌ها در مقابل فضاهای جدا گانه طراحی هاروارد بود. اغلب CPU های مدرن از طراحی ون پیروی می‌کنند، اما المان‌هایی هم وجود دارند که معماری هاروارد پیروی می‌کنند. رله‌ها و لامپ‌های خلا که عموماً به عنوان عناصر سوئیچینگ مورد استفاده قرار می‌گرفتند. یک کامپیوتر مفید به هزاران یا صدها هزار از این المان‌های سوئیچینگ نیاز دارد و سرعت کلی سیستم به سرعت این سوئیچ‌ها وابسطه است. کامپیوترهای لامپ خلا نزیر EDVAC تقریباً 8 ساعت بدون خرابی کار می‌کردند در حالی که کامپیوترهای رله‌ای مانند طراحی هاروارد خیلی زودتر با مشکل مواجه می‌شدند.در نهایت CPU های بر پایه لامپ خلا به دلیل سرعت قابل توجه و قابلیت اطمینان بیشتر بر هم نوعان خود پیروز شدند. اغلب CPU های سنکرون نسبت به CPU های مدرن با فرکانس کلاک کمتری در حد 100Hz تا 4MHz کار می‌کردند که این محدودیت به دلیل سرعت کم المان‌های سوئیچ بود.
پیدایش ریز پردازنده‌ها در سال 1970 به طور قابل توجهی در طراحی و پیاده سازی پردازنده‌ها تأثیر گذار بود. از زمان ابداع اولین ریزپردازنده (اینتل 4004)در سال ۱۹۷۰ و اولین بهره برداری گسترده از ریزپردازنده اینتل 8080 در سال 1974، 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 شخصی CPU ها منحصراً از ریز پردازنده‌ها استفاده می‌کنند.مفهوم اساسی یک سی پی یو به صورت زیر است: در طراحی یک سی پی یو یک لیست از عملیات بنام مجموعهٔ دستوری بصورت ذاتی وجود دارد که سی پی یو آن‌ها را انجام میدهد. چنین عملیاتی ممکن است شامل جمع کردن یا تفریق کردن دو عدد، مقایسهٔ اعداد یا پرش به بخشی دیگر از یک برنامه باشد. هرکدام از این عملیات پایه‌ای توسط توالی خاصی از بیت‌ها نمایش داده می‌شود که این توالی برای چنین عملیات خاصی اپکد نام دارد. فرستادن یک اپکد خاص به یک سی پی یو باعث می‌شود تا سی پی یو عملی را که توسط اپکد مذکور نمایش داده می‌شود انجام دهد. برای اجرای یک دستور در یک برنامهٔ کامپیوتری، سی پی یو از اپکد دستور مذکور و نیز نشانوندهای آن (برای مثال، در مورد یک عمل جمع، دو عددی که قرار است با همجمع شوند.) استفاده می‌کند. عمل ریاضی واقعی برای هر دستور توسط یک زیرواحد از سی پی یو به نام واحد محاسبه و منطق(ALU)انجام می‌گیرد. یک سی پی یو علاوه بر اینکه از ALU خودش برای انجام اعمال استفاده می‌کند، اعمال دیگری نظیر: خواندن دستور بعدی از حافظه، خواندن اطلاعات مشخص شده بصورت نشانوند از حافظه و نوشتن یافته‌های حاصل در حافظه را نیز به عهده دارد. در بسیاری از طراحی‌های سی پی یو، یک مجموعهٔ دستوری مشخصا بین اعمالی که اطلاعات را از حافظه بارگیری می‌کنند و اعمال ریاضی افتراق میدهد. در این مورد اطلاعات بارگیری شده از حافظه در رجیسترها ذخیره می‌شود و یک عمل ریاضیاتی هیچ گونه نشانوندی نمی‌گیرد بلکه بسادگی عمل محاسباتی مذکور را روی اطلاعات موجود در رجیسترها انجام داده و آن را در یک رجیستر جدید می‌نویسد.
لطفا نظر خودتان را برای ما ارسال کنید تا نقاط قوت و ضعف مطالب مشخص شده و در جهت بهبود کیفیت محتوای سایت بتوانیم قدم موثر تری برداریم .
