دانلود مقاله CPU سی پی یو

- توانایی درک ساختمان CPU

1-1 آشنایی با تعریف عملیات CPU
CPU یا Processor اساسی‌ترین جزء یک کامپیوتر می‌باشد.

CPU یک آی- ‌سی یا تراشه یا Chilp است که از مدارات مجتمع فشرده زیادی تشکیل شده است.

بعبارت دیگر مهمترین آی- سی یک کامپیوتر زیر‌پردازنده یا CPU آن است.

محل قرار گرفتن آن روی برد داخلی و درجای ویژه‌ای از مادربرد قرار دارد.

در سراسر جهان شرکتهای زیادی به تولید این آی- سی پرداخته‌اند از معروفترین آنها می‌توان ریز‌پردازنده Motorolla-Intel و AMD و Cyrix را نام برد.
ریز‌پردازنده ، از واحدهای گوناگونی تشکیل شده که هر واحد وظیفه خاصی را انجام می‌دهد.

با قرار گرفتن این واحدها در کنار یکدیگر یک ریزپردازنده به صورت یک مجموعه مجتمع و فشرده تشکیل می‌شود.

هر ریزپردازنده از واحدهای زیر تشکیل شده است.
1- واحد محاسبه و منطق (ALU)
این واحد شامل مداراتی است که می‌تواند محاسبات برنامه‌های کامپیوتری را انجام دهد.

مثلاً مجموع دو عدد را بطور منطقی محاسبه می‌کند.

ALU مخفف کلمات Artimatic -Logic - Unit است.
2- واحد کنترل CU یا Control - Unit این واحد بر واحد ورودی و خروجی حافظه‌های گوناگونی نظارت می‌کند و چگونگی ورود و خروج آنها را کنترل می‌کند.
3- حافظه‌های ثابت یا Register
هر ریزپردازنده برای جمع‌آوری اطلاعات نیاز به یک محل موقت دارد تا داده‌ها را در داخل آنها قرار داده و در مواقع لزوم از آنها استفاده نماید، که این محلهای موقت را حافظه‌های ثابت یا Register می‌گویند.
4- حافظه‌های پنهان یا Cache
حافظه مخفی یا Cache یک حافظه سریع است که مورد استفاده CPU قرار می‌گیرد.بعبارت دیگر چون سرعت عملیات CPU زیاد است لذا اطلاعات نیز باید با سرعت زیاد از حافظه اصلی خوانده و پردازش شود ،‌اما سرعت حافظه اصلی کمتر از سرعت CPU است، لذا خواندن اطلاعات با مکث همراه می‌شود، این حالت انتظار باعث کند شدن سرعت کامپیوتر می‌گردد.

به منظور جبران این وضع از واحدی به نام Cache استفاده می‌کنندکه سرعت آن برابر سرعت CPU است.

در نتیجه مقداری از محتویات حافظه اصلی که مورد استفاده CPU است به حافظه Cache منتقل می‌گردد تا در موقع خواندن و نوشتن با سرعت CPU مطابقت داشته باشد.
پردازنده‌های کامپیوترهای شخصی معمولاً بصورت یک مستطیل یا مربع شکل است و بر روی آن حروف و ارقامی دیده می شود.
1- نام سازنده پردازنده
2- نسل پردازنده
3- مدل پردازنده
4- سرعت پردازنده
5- ولتاژ پردازنده و شماره سریال

2-1 آشنایی با تراکم عناصر ساختمانی در پردازنده
CPU از مجموع قطعات الکترونیکی مخصوصاً تراتریستورهای مختلف تشکیل یافته است.

مثلاً اولین بار شرکت AMD با قراردادن 500000 تراتریستور پردازنده‌های K6 را با به بازار عرضه نمود.

یا شرکت Intel پردازنده SL80386 را در آن 855000 تراتریستور بکار رفته و دارای 32 بیت خط حامل داخلی 16 بیت خط حامل خارجی بود به بازار عرضه نمود.

همچنین شرکت اینتل پروسسورهای 80586 را که بیش از یک میلیون تراتریستور تشکیل شده بود به بازار عرضه نموده است.

3-1 آشنایی با سرعت ساعت سیستم
سرعت پردازنده مستقیماً روی عملکرد آن اثر می‌گذارد.

یعنی هر چه سرعت بالا باشد تبادل اطلاعات پردازنده سریعتر است، معمولاً سرعت پردازنده بر حسب مگاهرتز بیان می‌شود.

و برخی از سازندگان پردازنده خود را با سرعت واقعی آن نام‌گذاری نمی‌کنند بلکه سرعت آنها را بصورت مقایسه‌ای با پردازنده‌های IBM می‌نویسند و آن را با PR نمایش می‌دهند مثلاً 100PR یعنی سرعت معادل 100 مگاهرتز است و اگر علامت + در جلوی عدد نوشته شود به مفهوم این است که از سرعت نوشته شده نیز بیشتر است مثلاً +PR133 یعنی سرعت پردازنده در مقایسه با پردازنده پنتیوم 133 نیز بیشتر است.

4-1 آشنائی با سرعت ساعت داخلی
هر پردازنده عملیات داخلی خود را بر اساس سیگنالهای ساعت داخلی انجام می‌دهد.

بعبارت دیگر سرعت داخل هر پردازنده تقریباً برابر همان سرعتی است که روی پردازنده ذکر شده.
1-4-1سرعت ساعت خارجی سیستم
بعضی از پردازنده‌ها نیاز به سیگنالهای ساعت خارجی دارند.

مثلاًZ80 که قبلاً در کامپیوترهای اولیه بکار می‌رفت نیاز به یک سیگنال ساعت خارجی که بین صفر تا 5 ولت نوسان کند،داشت یعنی نوسان ساز را در خارج از مدار با آی‌سی‌های (TTL) مانند 7404 و یک کریستال می‌ساختند و بعداً وارد مدار ریزپردازنده می‌نمودند.
اکنون نیز همان سیستم‌ها برقرار است ولی با پیشرفت تکنولوژی از روشهای بهتر و مداراتی که دارای تشعشع کمتر و انرژی تلف شده کمتری می‌باشند استفاده می‌کنند مثلاً در ریزپردازندهDX4 80486 ساخت شرکت اینتل از یک سیگنال ساعت داخلی با سرعت 100 مگاهرتز استفاده شده است.
اکنون نیز همان سیستم‌ها برقرار است ولی با پیشرفت تکنولوژی از روشهای بهتر و مداراتی که دارای تشعشع کمتر و انرژی تلف شده کمتری می‌باشند استفاده می‌کنند مثلاً در ریزپردازندهDX4 80486 ساخت شرکت اینتل از یک سیگنال ساعت داخلی با سرعت 100 مگاهرتز استفاده شده است.

توجه: چون سرعت پردازش در CPUها بسیار اهمیت دارد در نامگذاری کامپیوترها ضمن اسم بردن از پردازنده سرعت ساعت آنرا نیز بازگو می‌کنند مثلاً 100-P5 یعنی پردازنده این کامپیوتر پنتیوم (80586) و سرعت آن 100 مگاهرتز است یا P5-200/MMX یعنی پردازنده پنتیوم با سرعت 200 مگاهرتز یا تکنولوژی MMX می‌باشد.

5-1 آشنایی با مدیریت انرژی پردازنده بمنظور جلوگیری از انرژی تلف شده در پردازنده‌ها و کنترل توان مصرفی آنها در برنامه Setup سیستم، بخشی به نام Power management در نظر گرفته شده است.

تا در زمان استفاده نکردن از کامپیوتر پس از مدت زمانی که در تنظیم Setup وجود دارد سیستم بحالت خاموش یا Reset می‌رود.

بدیهی است بمحض استفاده از کامپیوتر مجدداً بحالت فعال درآمده و عملیات خود را انجام می‌دهد.

توجه: در برنامه‌های NU و NC نیز گزینه‌های مانند Configure وجود دارد که می‌توان انرژی سیستم و پردازنده و مانیتور را مدیریت و کنترل نمود.

6-1 آشنایی با ولتاژ عملیات پردازنده پردازنده‌های پنتیوم سری P54C با یک ولتاژ کار می‌کرد.

ولی پردازنده‌های P55C به علت تغییر در جریان برق تغذیه کننده، تکنولژی دوگانه به کار رفته است.

این پردازنده جهت کاهش حرارت به 2 ولتاژ مختلف یکی 8/2 ولت برای هسته و دیگری 3/3 ولت برای بخش ورودی/خروجی نیاز دارد.

بطور کلی یکی از تکنولوژی‌های تولید پردازنده‌ها این است که سیم‌کشی‌های درورن آن نازکتر باشند که در این صورت پردازنده‌ به ولتاژ و جریان کمتری نیاز خواهد داشت.

و همین مسئله باعث می‌شود که پردازنده‌ها با سرعت بیشتری کار کرده و گرمای کمتری تولید کنند.

به همین دلیل پردازنده‌های با ولتاژ دوگانه طراحی شده است.ولی بخش ورودی / خروجی (I/O) به 3/3 ولت نیاز دارد که در مادربردهای جدید Soket7 بکار رفته و هر کارخانه سازنده با ولتاژهای مختلفی کار می‌کنند که در زیر، ولتاژ چند پردازنده مختلف بعنوان نمونه ذکر شده است.

7-1 آشنایی با خاصیت در پردانده‌ها تکنولوژی است که در ژانویه 1997 به بازار آمد و هدف آن افزایش سرعت و کیفیت کارهای مالتی مدیا ( چندرسانه‌ای ) می‌باشد که در این پردازنده‌ها یک سری دستورالعملهای جدید ایجاد شده که حدوداً 57 دستورالعمل است.

یعنی 4 نوع داده (data type) جدید و 8 ریجیستر 64 بیتی به پردازنده‌های قبلی اضافه شده است که توانایی پردازنده‌ را بالا برده و برنامه نویسان حرفه‌ای می‌تواند در برنامه‌هایشان از این دستورالعمل‌ها استفاده نمایند تا سرعت اجرای برنامه افزایش یابد.

برنامه‌هایی که با استفاده از دستورات نوشته می‌شوند در پردازنده‌ها معمولی نیز اجرا می‌شوند ولی سرعت اجرای برنامه کمتر می‌باشد.CPUهای به P55C معروف می‌باشند.

شناسایی اصول بررسی لوازم روی مادربردها سوکت ZIF شکاف Slot 1 معماری جامپرها و Dip - Switchها فن خنک کننده پردازنده بانکهای حافظه RAM 72 پین و 168 پین شناسایی اصول نصب کارتهای شکاف‌ها شکاف‌ ISA شکاف EISA شکاف MCA شکاف PCI شکاف AGP نصب کارت I/O بر روی شکاف I/O شکاف LPT‌ و Com شکافهای IDE و FDC شناسایی پایه‌های کنترل مادربرد AT ، ATX پایه‌های کنترل Turbo - Power - soft شناسایی پایه‌های خبری PowerLED/TurboLED Speaker LED روش نصب مادربرد لوازم مورد نیاز مادربرد رعایت نکات ایمنی مراحل برق‌دهی مادربرد روش ارتقاء Bios ‌ لوازم مورد نیاز جهت ارتقاء Bios تعیین نوع Bios نحوه ارتقاء 2- توانایی روش نصب مادربرد قبل از مادربرد لازم است در جعبه ابزار کامپیوتر وسایل زیر را داشته باشید.

پیچ‌گوشتی تحت دو سو و چهارسو در اندازه‌های مختلف دم‌باریک و انبردست کوچک یک سری آچار در اندازه‌های مختلف چند نوع انبرک یک سری ابزار آی - سی در آر و آی - سی نصب کن یک شیشه کوچک الکل و مقداری کهنه برای پاک کردن یک دفترچه یادداشت جهت نوشته رنگ سیمهای رابط و یا محل قطعات باز شده قبلی و یا شماره پایه‌های ارتباطی و غیره ...

بمنظور حفاظت و ایمنی بیشتر ، میز و صندلی کار را به سیم اتصال به زمین مجهز نمایید.

یک مولتی متر ساده که بتوان ولتاژهای AC و DC را اندازه گرفت.

10- استفاده از کتاب راهنمای مادربرد خریداری شده .

روش نصب یک مادربرد: مادربرد آماده را به آرامی در داخل قاب طوری قرار دهید که رابط صفحه کلید با سوراخ صفحه کلید در پشت قاب هماهنگ باشد سپس مادربر را روی پایه‌های پلاستیکی مقابل سوراخهای آن به نجوی که هیچ قسمت مدار به قاب فلزی اتصال نداشته باشد محکم نمایید .

بعداً سوئیچها را طبق کتاب راهنمای دستورالعمل نوع CPU تنظیم نمایید .

بدیهی است اگر در این کار اشتباه کنید احتمالاً سرعت CPU تغییر خواهد کرد و مواظب باشید در موقع کار گذاشتن مادربرد خمیدگی در صفحه آن پیش نیاید و ضمناً در موقع بستن پیچ‌ها ، از واشرهای پلاستیکی یا کاغذی استفاده نمایید تا اتصالی بین آنها ایجاد نشود.

سعی کنید این عملیات را با آرامش و به آرامی انجام دهید چون یک اشتباه ممکن است موجب سوختن مادربرد شود.

1-2 شناسائی اصول بررسی لوازم روی مادربردها 1-1-2 سوکت ZIF سوکت ZIF یا (Zero In Force) یک سوکت CPU است که در بسیاری از مادربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد و با این سوکت می‌توان براحتی ریزپردازنده را از جای خود خارج و یا آنرا تعویض نمود.

لازم به یادآوری است که در موقع تعویض CPU لازم است گیره Zif را بطرف بالا بکشید تا پین‌ها سوکت کاملاً باز شود.

2-1-2 شکاف Slot1 تمام نقل و انتقال‌های داده‌ها داخل کامپیوتر از طریق گذرگاهها ایجاد می‌گیرد.گذرگاهها به طور کلی به دو نوع تقسیم می‌شود.

1- گذرگاههای سیستم که پردازنده‌ را به RAM ( حافظه) متصل می‌نماید.

2- گذرگاههای ورودی و خروجی (I/O) که پردازنده را قسمتهای دیگر متصل می‌نماید گذرگاه سیستم روی مادربرد و متناسب با نوع پردازنده آن بر روی سیستم نصب می‌گردد.

سوکتی که پردازنده بر روی آن نصب می‌گردد گذرگاه سیستم می‌نامند.که در سیستم‌های 386 سوکت بود و مادربردهایی که پردازنده آنها DX 386 و یا بعضی از پردازنده‌های 486 بود، سوکت استفاده می‌گردید.

در سیستم‌هایی که برای پردازنده‌های 486 و پنتیوم (Pentium I) استفاده می‌گردید، سوکت پردازنده‌ از نوع ZIF می‌باشد.

در سیستم‌هایی که از پردازنده‌های سری Pentium II و بالاتر استفاده می‌گردد سوکتی که برای نصب پردازنده استفاده می‌گردد به Slot one معروف است.

3-1-2 معماری جامپرها و (Dip-Switch)ها جامپر یا جافنرها پین‌هایی روی مادربرد می‌باشند که با تنظیم جامپرها و یا تغییر محل روکش پلاستیکی و قراردادن آنها در موقعیت‌های مختلف اعمال متفاوتی انجام می‌دهند از جمله تنظیم‌هایی که توسط جابه‌جایی جامپرها انجام می‌گیرد.

تغییر نوع پردازنده بر روی مادربرد تنظیم مقدار ولتاژ لازم برای CPU خاص انتخاب اندازه RAM در بعضی از مادربردها تعیین مقدار حافظه کش (Cache) پاک کردن اطلاعات و ...

که در محل قرارگیری صحیح جامپرها در دفترچه راهنمای مادربرد که همراه مادربرد است عرضه می‌گردد.

برای مثال تنظیم سوئیچ‌های کامپیوتر - PC - XT بصورت زیر است.

سوئیچ1 خاموش ( روی صفر) سوئیچ2 خاموش ( روی صفر) اگر کمک پردازنده نصب شده باشد.

(روشن روی یک).

سوئیچ3و4 دقیقاً با مقدار حافظه نصب شده ارتباط دارد که از کتاب راهنما کمک بگیرید.

سوئیچ5و6 مربوط به نوع مونیتور است مثلاً اگر از نوع باشد 5 روشن و 6 خاموش است و اگر تک رنگ باشد 5 و6 هر دو خاموش است.

سوئیچ7و8 این سوئیچ‌ها مربوط به درایوهای فلاپی دیسک‌ها است یعنی 7 روشن و 8 خاموش به معنی یک فلاپی دیسک یا 7 خاموش و 8 روشن به معنی دو فلاپی دیسک است.

ممکن است در بعضی از مادربردها سوئیچ‌ها بصورت کشوئی یا بصورت الاکلنگی باشد و ممکن است صفر و یا یک علامت‌گذاری شده باشد که یک نشاندهنده روشن و صفر نشاندهنده خاموش است.

4-1-2 فن خنک‌کننده پردازنده با توجه به افزایش سرعت در پردازنده‌ها و گرم شدن آنها نیاز به خنک‌کردن آنها می‌باشد.یکی از روشهای قدیمی گذاشتن فن در پشت (case) است که با روشن شدن کامپیوتر راه‌اندازی شده و موجب خنک شدن محیط سیستم می‌شود ولی اخیراً در کامپیوترهای پیشرفته این فن خنک کننده را توسط گیره روی CPU نصب می‌کنند.

و بعضی شرکتها به منظور خنک‌کردن پردازنده بجای استفاده از سوکت سرامیکی از سوکت‌های شبکه پلاستیکی استفاده کرده و سیمهای اتصال آن را از آلیاژ مس و کادمیم انتخاب می‌کنند که عمل هدایت سریعتر انجام گیرد.

5-1-2 بانکهای حافظه RAM ( 72 پین و 168 پین ) بانک‌های حافظه 72 پین حافظه‌‌های دنیامیکی 72