cpu

CPU คืออะไร

อุปกรณ์ตัวหนึ่งที่มีความสำคัญและจำเป็นในการทำงานของคอมพิวเตอร์ และใช้ในหน่วยประมวลผลและเป็นตัวควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ที่อยู่ในคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต่อร่วมกับคอมพิวเตอร์

CPU ทำหน้าที่อะไร

                CPU หรือ Central Processing Unit เป็นหัวใจหลักในการประมวลของคอมพิวเตอร์ โดยพื้นฐานแล้วซีพียูทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลเชิงคณิตศาสตร์และข้อมูลเชิงตรรกะเท่านั้น แต่ทำไมการคำนวณขนาดนี้ ต้องมีการพัฒนาซีพียูกันไม่หยุดหย่อน ย้อนกลับไปปี 1946 คอมพิวเตอร์ยุคแรกที่มีชื่อที่พอจะจำได้ก็คือ ENIVAC นั้นทำงานโดยใช้หลอดไดโอด ซึ่งสถานะการทำงานของหลอดพวกนี้ มีสองอย่าง คือ 1 กับ 0 จะมีค่าเป็น 1 เมื่อมีกระแสไหลผ่านและเป็น 0 เมื่อไม่มีกระแสไหลผ่าน นั่นจึงเป็นเหตุผลให้คอมพิวเตอร์ใช้เลขฐาน 2 ในการคำนวณ ครั้นต่อมาวิทยาการก้าวหน้าขึ้นเรื่อยๆ จากหลอดไดโอดก็พัฒนาเป็นทรานซิสเตอร์ และจากทรานซิสเตอร์ก็พัฒนาเป็นวงจรขนาดเล็ก ซึ่งรู้จักกันในชื่อของ IC และในที่สุดก็พัฒนาเป็น Chip อย่างที่เรารู้จักกันมาจนปัจจุบันนี้
                   สิ่งที่ผู้ผลิตซีพียูพยายามเพิ่มก็คือ ประสิทธิภาพในการประมวลผลของซีพียู เมื่อกล่าวถึงซีพียูและการประมวลผล สิ่งหนึ่งที่เราต้องเข้าใจคือภายในซีพียูไม่มีหน่วยเก็บข้อมูลสำหรับเก็บข้อมูลปริมาณมากๆ และซีพียูในยุคแรกๆ ก็ไม่มี Cache ด้วยซ้ำไป ปัจจัยที่มีผลต่อความเร็วของซีพียูก็คือ ความเร็วในการประมวลผลและความเร็วในการโอนย้ายข้อมูล ซีพียูในยุคแรกๆ นั้นประมวลผลด้วยความเร็ว 4.77 MHz และมีบัสซีพียู (CPU BUS) ความกว้าง 8 บิต เรียกกันว่าซีพียู 8 บิต (Intel 8080 8088) นั้นก็คือซีพียูเคลื่อนย้ายข้อมูลครั้งละ 1 ไบต์ ยุคต่อมาเป็นซีพียู 16 บิต 32 บิต และ 64 บิต ปัจจุบันโดยเฉพาะซีพียูรุ่นใหม่ๆ เคลื่อนย้ายข้อมูลครั้งละ 128 บิต ในการเคลื่อนย้ายข้อมูลนั้น เกิดขึ้นจากการควบคุมสัญญาณนาฬิกา ซึ่งนับสัญญาณเป็น Clock 1 เช่น ซีพียู 100 MHz หมายความว่าเกิดสัญญาณนาฬิกา 100 ครั้งต่อวินาที

ชนิดของ CPU 

ชนิดของ CPU มี 2 ชนิดคือ แบบซ็อเก็ต และ แบบสล็อต

 แบบที่ 1 ช็อคเก็ต ( Socket )

CPU ประเภทนี้จะบรรจุในรูปแบบของสี่เหลี่ยมจัตุรัส ทำด้วยพลานสติกหรือเซรามิก  หากมองจากด้านบน CPU จะพบตัวอักษรที่เป็นรายละเอียดต่างๆไม่ว่าจะเป็น ยี่ห้อ ความเร็ว ค่าแรงไฟ ค่าตัวคูณ และอีกหลายๆอย่าง

แบบที่ 2 แบบสล็อต

CPU มีการพัฒนาออกมาแบบแหวกแนว มีลักษณะเป็นแผ่นวงจรลี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดใหญ่ มีพลาสติกสีดำ ห่อหุ้มไว้เป็นตลับ

ความแตกต่างของ ซ็อคเก็ตและสล็อตแบบซ็อคเก็ตคือ ซ็อคเก็ตจะอยู่ในตลับและถูกครอบด้วยพัดลมเพื่อระบายความร้อน
แบบสล็อตคือ จะเป็นแผ่นพลาสติกบางๆประกบกันและจะเสียบ CPU ลงไปอีกทีหนึ่ง

ชนิดของซีพียูที่แบ่งตามจำนวนของแกนการประมวลผล

แกนเดี่ยว    ลักษณะเป็นซีพียูที่มีแกนประมวลผลเพียงแกนเดียวอยู่ในชิป

หลายแกน   ลักษณะเปรียบเสมือนมีซีพียู 2 ตัว เพื่อช่วยกันทำงาน
ซีพียูแบบแกนคู่   ลักษณะเป็นซีพียูที่มีแกนประมวลผล 2 แกนอยู่ในชิปตัวเดียวกัน

ซีพียูแบบสามแกน  ลักษณะเป็นซีพียูที่มีแกนประมวลผล 3 แกนอยู่ในชิปอันเดียวกัน

ซีพียูแบบสี่แกน  ลักษณะเป็นซีพียูที่มีแกนประมวลผล 4 แกน โดยแต่ละเเกนจะแยกการทำงานกันอย่างอิสระเพิ่มขี้นถึง 4 เท่า

หลักการทำงานของ CPU

 มีหน่วยสำคัญอยู่  2  หลักการคือ

  1. หน่วยควบคุม

        คือ  เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ประสานงานและควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ ควบคุมให้อุปกรณ์รับข้อมูล ส่งข้อมูลไปที่หน่วยความจำ ติดต่อกับอุปกรณ์แสดงผลเพื่อสั่งให้นำข้อมูลจากหน่วยความจำไปยังอุปกรณ์แสดงผล

 2. หน่วยคำนวณและตรรกะ

        คือ  เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ในการคำนวณต่างๆทางคณิตศาสตร์ ได้แก่ บวก  ลบ  คูณ  หาร

หลักการทำงานของ CPUโดยวงรอบของการทำคำสั่งของซีพียูประกอบด้วยขั้นตอนการทำงานพื้นฐาน 4 ขั้นตอนดังนี้

        1. ขั้นตอนการรับเข้าข้อมูล  ( fatch )เริ่มแรกหน่วยควบคุมรับรหัสคำสั่งและข้อมูลที่จะประมวลผลจากหน่วยความจำ

        2. ขั้นตอนการถอดรหัส ( decode )

เมื่อรหัสคำสั่งเข้ามาอยู่ในซีพียูแล้ว หน่วยควบคุมจะถอดรหัสคำสั่งแล้วส่งคำสั่งและข้อมูลไปยังหน่วยคำนวณและตรรกะ

        3. ขั้นตอนการทำงาน ( execute )
หน่วยคำนวณและตรรกะทำการคำนวณโดยใช้ข้อมูลที่ได้รับการถอดรหัสคำสั่ง และทราบแล้วว่าต้องการทำอะไร ซีพียูก็จะทำตามคำสั่งนั้น

        4. ขั้นตอนการเก็บ ( store )
หลังจากทำคำสั่ง ก็จะเก็บผลลัพธ์ที่ได้ไว้ในหน่วยความ