وبلاگ

پردازنده های سرور

پردازنده های سرور

پردازنده های سرور

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.

وبلاگ

تأثیر سرعت رم بر کارایی کامپیوتر

تأثیر سرعت رم بر کارایی کامپیوتر

وقتی صحبت از کامپیوتر می‌شود، ناخودآگاه فکر می‌کنیم عدد و رقم‌های مربوط به پردازنده، رم و گرافیک باید زیاد باشند تا آن سیستم، کارایی و قدرت بیشتری داشته باشد. اما آیا واقعا این‌طور است؟

در این مقاله می‌خواهیم به‌طور ویژه در مورد حافظه رم (RAM) کامپیوتر‌ها صحبت کنیم و ببینیم آیا هنگام خرید فقط باید به میزان حافظه توجه کنیم یا این‌که فاکتور دیگری وجود دارد که اهمیت داشته باشد؟

یکی از اصلی‌ترین و کلیدی‌ترین فاکتور‌ها در انتخاب حافظه رم برای کامپیوتر، سرعت آن است. اما سرعت رم دقیقاً به چه معنا است و مهم‌تر از آن، چگونه این مشخصه را هنگام خرید سیستم کامپیوتر در کنار دیگر مشخصه‌ها، در نظر داشته باشیم؟

معنای رده‌بندی‌های مختلف سرعت رم چیست؟

سرعت رم به‌طور خلاصه به معنای حجم انتقال داده در یک زمان مشخص است. این عدد هرچه بیشتر باشد، به این معنی است که حافظه رم با سرعت بیشتری می‌تواند اطلاعات را وارد خود کند و انتقال دهد. فرمول نمایش سرعت در ورژن‌های مختلف DDR تفاوت‌های اندکی دارد.

این عدد نشان‌دهنده سرعت کلاک (مانند آنچه در پردازنده‌ها داریم) نیست و مجموعه‌ای از مشخصات سخت‌افزاری را در یکدیگر ادغام می‌کند و نتیجه کلی را نشان می‌دهد. اما این عامل، صورت مسئله را تغییر نمی‌دهد؛ هر چه بیشتر باشد، سریع‌تر است.

تاثیر سرعت رم بر کارایی کامپیوتر

تا به این‌جا همه چیز ساده است. اوضاع وقتی پیچیده‌تر می‌شود که تعدادی اصطلاح و رده‌بندی تخصصی دیگر نیز روی حافظه رم درج می‌شود. تقریبا در اکثر موارد سرعت رم با استفاده از عبارت DDR سنجیده می‌شود. همچنین ممکن است استاندارد‌هایی مانند PC2/PC3/PC4 را مشاهده کنید. این عبارت‌ها معمولا پس از استاندارد مربوط به نسل سخت‌افزار نوشته می‌شوند؛ DDR3 1600 RAM همان PC3 12800 است و DDR4 2400 RAM همان PC4 19200 و همین‌طور ادامه پیدا می‌کند.

دلیل چنین استاندارد‌های دوگانه‌ای به ساختار بیت و بایت در واحد داده‌ها بازمی‌گردد – یک بایت مساوی‌ است با ۸ بیت. پس اگر عدد اول DDR 1600 باشد که با واحد میلیون بایت بر ثانیه سنجیده می‌شود، عدد دوم PC3 12800 خواهد بود که واحدش میلیون بیت بر ثانیه است. ۱۲۸۰۰ را اگر بر ۸ تقسیم کنیم به عدد ۱۶۰۰ خواهیم رسید. پس می‌بینیم که یک مورد ثابت را با دو استاندارد مختلف بیان می‌کنند.

برای اینکه سردرگم نشوید بهتر است همان DDR2/3/4 را معیار قرار دهید.

تایمینگ رم به چه معنا است؟

علاوه بر رده‌بندی سرعت، روی حافظه‌های رم اعداد دیگری نیز مشاهده خواهید کرد که مربوط به تایمینگ آن هستند. این اعداد قالبی مشابه 5-5-5-15 یا 8-8-8-24 دارند. این رده‌بندی مربوط به مباحثی پیشرفته و تخصصی در زمینه علوم داده می‌شود که در این مقاله فقط به زبان ساده اشاره خواهیم کرد و وارد جزئیات نخواهیم شد. پس قبل از همه چیز به‌طور خلاصه این را بدانید مجموعه اعدادی که گفتیم، Latency نامیده می‌شوند.

تاثیر سرعت رم بر کارایی کامپیوتر

Latency نشان‌دهنده‌ی این است که رم با چه سرعتی می‌تواند به سخت‌افزار خودش دسترسی داشته باشد. این سرعت هر چه کمتر باشد بهتر است و نشان می‌دهد دسترسی به اطلاعات سریع‌تر انجام می‌شود.

طبیعی است که هرچه ‌Latency بالایی داشته باشید، قیمت رم شما نیز بالاتر خواهد بود. این فاکتور به همراه سرعت کلاک رم، قابل دستکاری هستند و بعضاً می‌شنویم که کاربران حرفه‌ای چنین کاری انجام می‌دهند.

تفاوت در Latency مدل‌های مختلف به قدری نامحسوس است که تنها در سطح سازمان‌های بزرگ با سرور‌های عظیم اهمیت می‌یابد. پس شما به‌عنوان کاربر عادی یک کامپیوتر ساده لازم نیست زیاد در موردش وسواس به خرج دهید.

این‌ها چه تأثیری روی کامپیوتر شما خواهند داشت؟

صادقانه بگوییم، تأثیر زیادی ندارد. با اینکه فاکتور‌های عنوان‌شده سرعت سیستم شما را بالاتر خواهند برد؛ اما این افزایش به حدی نخواهد بود که چیزی احساس کنید و از هزینه اضافه‌ای که کرده‌اید خشنود شوید.

شاید داشتن رم سریع‌تر در تعدادی از بنچمارک‌های تخصصی، سیستم شما را جلو بیندازد؛ اما وقتی صحبت از کارایی بالا برای استفاده‌های عادی می‌شود، تنها عامل مؤثر و ملموس، داشتن رم بیشتر خواهد بود.

پس اگر تصمیم به خرید حافظه رم گرفته‌اید و بین دو مدل ۸ گیگابایتی DDR4 با سرعت ۳۲۰۰ یا مدل ۱۶ گیگابایتی DDR4 با سرعت ۲۴۰۰ مردد ماندید، بدون شک سراغ گزینه دوم بروید. به فکر افزایش کلاک رم نیز نباشید چون ارزش زحمت‌هایتان را ندارد.

برای گیمینگ نیز همین مسئله صادق است. اگر سیستم شما دارای کارت گرافیک مجزا باشد،‌ اجرای بازی‌ها به حافظه کارت گرافیک (به نام GDDR) وابسته خواهند بود.

به این نکته توجه داشته باشید که حافظه کارت گرافیک بخشی جدانشدنی از آن است و پس از خرید قابل ارتقاء نیست. پس در این مورد هم موقع خرید توجه داشته باشید که بیشترین حافظه را بخرید، نه سریع‌ترین.

حافظه GDDR

کارت‌های گرافیک حافظه‌ی مختص خود را دارند پس هنگام اجرای گیم‌ها، سرعت رم سیستم تأثیر زیادی ندارد.

سرعت بالای رم در سیستم‌هایی که گرافیک آن‌بورد دارند اندکی اهمیت پیدا می‌کند و موجب بهبود جلوه‌های بصری می‌شود. دلیلش هم این است که کارت گرافیک برای خود حافظه مجزا ندارد و برای پردازش‌های گرافیکی از حافظه رم سیستم استفاده می‌کند. غیر از این مورد، برای کاربران عادی اهمیت چندانی ندارد که سرعت رم زیاد باشد یا کم.

تفاوت بین DDR2 ،‌DDR3 و DDR4

حافظه‌های رم نسل‌های مختلفی دارند. هر چه نسل یک حافظه جدید‌تر باشد، سرعت دسترسی به اطلاعات نیز در آن افزایش پیدا می‌کند.

استاندارد DDR که مخفف Double Data Rate به معنی «سرعت دیتای دو برابر» است، در سال ۲۰۰۰ به جای استاندارد Single Data Rate معرفی شد و اکنون پس از گذشت ۱۷ سال به ورژن DDR4 رسیده‌ایم. استاندارد DDR3 که در سال ۲۰۰۷ معرفی شد، هم‌اکنون در سیستم‌های قدیمی وجود دارد و استفاده می‌شود.

هرچه جلوتر می‌رویم این استانداردها پیشرفت می‌کنند و سرعت بالاتری برای حافظه‌های رم به ارمغان می‌آورند. اما نکته مهم اینجا است که هیچ استانداردی قابلیت تطبیق‌پذیری با استاندارد بالاتر یا پایین‌تر از خود ندارد. به‌عنوان مثال اگر لپ‌تاپ یا مادربورد شما دارای استاندارد DDR3 باشد، نمی‌توانید رم‌های DDR2 یا DDR4‌ را روی آن نصب کنید.

آرایش پین های DDR3 و DDR4

در این تصویر به تفاوت آرایش پین‌های DDR3 و DDR4 دقت کنید.

اما در مورد سرعت‌های مختلف این‌طور نیست. شما می‌توانید بدون هیچ مشکلی از یک رم با سرعتی پایین‌تر از سقف مجاز مادربورد استفاده کنید. مثلا در یک مادربورد DDR4 که تا سرعت ۳۶۰۰ مگاهرتز را پشتیبانی می‌کند، می‌توانید رم DDR4 ۲۴۰۰ مگاهرتزی نیز نصب کنید.

هنگام نصب سخت‌افزار مختلف اگر متوجه شدید رده‌بندی‌های متفاوتی شبیه مثال بالا دارند، نیازی به نگرانی نیست. مادربرد شما به حدی هوشمند هست که بتواند بین قسمت‌های مختلف هماهنگی ایجاد کند.