پردازنده های سرور

CPU برگرفته شده از Central Processing Unit  مي­باشد، كه يك قطعه الكترونيكي است كه وظيفه انجام دادن كليه­ ي دستورالعمل­هاي نوشته شده در برنامه كامپيوتر با انجام عمليات رياضي، منطقي و يا ورودي/ خروجي بر عهده دارد. اين نام و اين اصطلاح از سال­هاي 1960 در صنعت كامپيوتر استفاده مي­شود.

یک پردازنده وظایف اصلی زیر را برای سیستم ما انجام می دهد:

1- دریافت داده ها از دستگاههای ورودی

2- انجام عملیات و محاسبات و کنترل و نظارت بر آنها

3- ارسال نتایج عملیات با دستگاههای خروجی

شكل و طراحي و كارايي پردازنده ها در طول عمرشان تغييرات عمده­ اي داشته است ولي اساس كاركرد آنها حفظ شده و تغييري نكرده است. يك كامپيوتر مي­تواند بيشتر از يك پردازنده داشته باشد كه در اين حالت به آن Multi processing گفته مي­شود. بعضي از IC ها (Integrated circuit) مي­توانند چندين پردازنده را بر روي يك chipset شامل شوند و مديريت كنند. كه به اين نوع از IC ها به اصطلاح Multi-Core Processor گفته مي شود.

دو كامپوننت اصلي يك پردازنده شامل

ALU (Arithmetic Logic Unit)

CU (Control Unit)

ALU وظيفه انجام عمليات رياضي و منطقي و واحد CU وظيفه تحويل گرفتن دستورالعمل­ها (Instruction) از حافظه و decode كردن و پردازش آنها را بر عهده دارد البته در مواقع ضروري نيز با واحد ALU صحبت و مشاوره انجام مي دهد.شايان ذكر است كه برخي از سيستم­هاي محاسباتي به واحد CPU اعتقادي ندارند.

بر روی هر پردازنده حروف و ارقامی دیده می شود که در واقع نشاندهنده شماره سریال ، سرعت ، ولتاژ ، مدل ، نسل و نام سازنده آن می باشد.

Feature های اصلی پردازنده

• Architecture
• Speeds and Feeds (clock)
• Cache
• Cores
• Bandwidth

معماری پردازنده

 Speeds & Feeds (clock)

Performance يك پردازنده هميشه عددي در واحدهاي MHz و GHz مي باشد، اين عدد نمايانگر اين است كه در واحد دور چرخه در هر ثانيه (cycles per second)، زمان سنج داخلي cpu چند بار اين سيكل را طي كرده و آن را tick مي زند. براي مثال در cpu با clock معادل 2.5 GHz تعداد 5/2 بيليون بار در هر ثانيه tick مي خورد ولي clock يك cpu معيار اصلي براي performance آن cpu نيست. اينكه چه مقدار كار را پردازنده مي تواند در يك چرخه clock انجام دهد بسيار معيار مهمتري است. معيار اندازه گيري دستورالعملهايي كه روي هر cycle مي باشد به صورت اختصاري با IPC (Instruction Per cycle) نشان مي دهيم.

يك cpu با فركانس clock بالا و IPC پايين از يك cpu با فركانس clock پايين ولي IPC بالا، Performance  كمتري دارد.

Cache

دسترسي سريع به حافظه براي يك cpu حياتي مي باشد و اين دليل وجود cache در سيستم مي باشد. منتظر شدن cpu براي دريافت Data از حافظه به عملكرد ضعيف آن منجر مي شود، سلسله مراتب حافظه نشان مي دهد كه تنگناهاي موجود (Bottlenecks) كجاست. ثبات­هاي  cpu‌ در واقع اطلاعاتي را كه در محاسبات استفاده مي شود را نگهداري مي كند و اين شامل سريع­ترين حافظه مي باشد. جديدترين Level هاي پر سرعت Cache ، Level هاي 1 و 2 مي باشند. هسته cpu معمولا با مقدار ناچيزي از حافظه سريع (Cache) ساخته مي شوند.

L1      Level 1                          سرعت بالا

L2      Level 2                          L1قوي تر از

L3      Level 3                         قوی تر از حافظه سیستمی

L1 Cache

این حافظه Cache بر روی ریز پردازنده وجود دارد که به آن Primary Cache نیز گفته می شود.

L2 Cache

حافظه ای که بصورت External در اختیار ریز پردازنده قرار می گیرد و به آن Secondary Cache نیز گفته می شود. این حافظه در داخل یک چیپ جدا از چیپ ریزپردازنده قرار می گیرد. معماری بسیاری از پردازنده های امروزی حافظه Cache L2 را در ساختار خود طراحی می کنند.

L3 Cache

در صورتی که بسیاری از پردازنده های امروزی Cache L2 را در معماری خود گنجانده اند، Cache L3 یک حافظه External می باشد که بر روی مادربرد بین ریزپردازنده و حافظه اصلی قرار داده می شود.

برخي از CPUها داراي Cache L3 مي باشند كه به صورت Shared بين هسته­ هاي ديگر cpu استفاده مي شود، حافظه Cache موجود در L3 بسيار بسيار پر سرعت­تر از حافظه سيستمي مي باشد. اگر سيستمي از اطلاعات در داخل CACHE موجود نباشد cpu بايدتا بازيابي اطلاعات از روي حافظه صبر كند و در مواردي سرعت بسيار پايين مي باشد چرا كه اطلاعات حتي در حافظه اصلي هم نيستند و بايد از روي هارد ديسك جمع آوري شده و در اختيار آن محيط قرار گيرد. اگرچه زماني كه cpu منتظر بازيابي اطلاعات از روي حافظه سيستمي است مي تواند task ديگر سيستمي را كه به run نگهداشتن دستگاه كمك مي­كند را انجام دهد..

Core

Cpu هاي عصر جديد همه از نوع Multi core‌ مي باشند و همه اين Coreها به مانند يكديگر Full    Functional‌مي باشند. هر كدام از Core ها Cache‌ مربوط به خود را دارند (شامل حافظه cache مي باشند) ولي قابليت ارتباط و صحبت با core هاي ديگر را دارند همچنانكه اين مهم يك نياز اساسي آنها مي باشد.

Cache L3 كه در پردازنده­هاي Phenom II‌ شركت AMD طراحي شد .

تكنولوژي APU (Accelerated processing Unit) كه در شركت AMD طراحي شد مفهوم جديدي را به بحث core وارد كرد كه آن core هاي cpu بودند كه در مقايسه با پردازنده­هاي سنتي قدرت محاسباتي و كارايي بالايي داشتند اين تكنولوژي در ابتدا براي كارتهاي گرافيكي AMD DirectX11 توليد شده كه قابليتهاي گرافيكي پيچيده و تكنولوژي Parallel computing‌(محاسبات موازي) را به طور مستقيم براي cpu به ارمغان مي آورد. (core & thread)

Bandwidth

پردازنده ها خود بخشي از يك ساختار خيلي بزرگي هستتند و آنها نياز دارند تا با دنياي خارج از خود ارتباط برقرار كنند.

Data Bus ها (مدارهايي كه جريان را حمل مي كنند) با chipset‌ هايي كه روي motherboard هستند ارتباط دارند. در واقع chipset ها دقيقا به مانند پليس ترافيك عمل مي كنند كه وظيفه route كردن اطلاعات به محيط خارج را بر عهده دارند. براي مثال در اسلات هاي  PCI Express‌ كه در ارتباط مستقيم با كارتهاي گرافيكي و يا كارتهاي Expansion ديگر هستند و يا پورتهاي USB كه با هارد ديسكهاي External، كيبرد ، ميكروفن و . . . در ارتباط مي باشند سرعت اين ارتباط پهناي باند ناميده مي شود و نيز به دو دسته تقسيم مي شود:

ارتباط با Memory

ارتباط با Input/output  يا I/O

CPUهاي Intel و AMD‌ داراي مدارات پيوسته در داخل cpu هستند تا همه اين ارتباطات با حافظه ­ي سيستمي را مديريت كنند اين قسمت از مدار را در اصطلاح memory controller مي گويند. در كل مي توان گفت cpu هايي قويتر خواهند بود كه multiple core  باشند.

نوشته پردازنده های سرور اولین بار در سرور. پدیدار شد.