ซีพียู (CPU)

ซีพียู (CPU) คือ หน่วยประมวลผลกลาง ถือเป็นหัวใจหลักในการทำงานของคอมพิวเตอร์ ทำหน้าที่ในการควบคุมการทำงานต่างๆ ของระบบ ตลอดจนการจัดลำดับความสำคัญของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการทำงาน คอยตรวจสอบความพร้อมของ ชุดคำสั่งและอุปกรณ์ต่างๆ พร้อมส่งต่อการทำงานให้ลื่นไหลต่อเนื่องไม่ติดขัด

CPU3D

กลไกการทำงานของซีพียู

     การทำงานของคอมพิวเตอร์ ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่หน่วย ความจำ ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปลความหมายและกระทำตามเรียงกันไปทีละคำสั่ง หน้าที่หลักของซีพียู คือ ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ ตลอดจนทำการประมวลผล
กลไกการทำงานของซีพียู มีความสลับซับซ้อน ผู้พัฒนาซีพียูได้สร้างกลไกให้ทำงานได้ดีขึ้น โดยแบ่งการทำงานเป็นส่วน ๆ มีการทำงานแบบขนาน และทำงานเหลื่อมกันเพื่อให้ทำงานได้เร็วขึ้น

ปัจจัยที่มีผลต่อความเร็วของซีพียู

ความสามารถในการประมวลผล (Processing Power) คือประสิทธิภาพและความเร็วในการทำงานของซีพียู ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดหรือรุ่นของซีพียู เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer) โดยทั่วไปจะใช้ซีพียูในตระกูลของอินเทล เช่น Pentium core i3,i5,i7 หรือทางฝั่งเอเอ็มดี เช่น Althon XP, FX , A ส่วนเครื่องคอมพิวเตอร์อื่นจะใช้ซีพียูที่ต่างกันออกไป
คอมพิวเตอร์ทำงานด้วยความเร็วที่แตกต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ดังนี้
• รีจิสเตอร์ (Register)
• หน่วยความจำภายนอก (External Memory)
• สัญญาณนาฬิกา เป็นจังหวะ สัญญาณ (Pulse) ในหนึ่งรอบสัญญาณ (Clock Cycle) คอมพิวเตอร์จะคำนวณหนึ่งครั้ง ส่วนความเร็วของรอบสัญญาณ คือจำนวนรอบของสัญญาณต่อวินาที ซึ่งมีความเร็วมากกว่า 100 ล้านรอบต่อวินาที (100 Megahertz) (แอนนา 2540: 9)
• บัส
• หน่วยความจำแคช (Cache)
• Passing Math Operation

โครงสร้างการทำงานของซีพียู (ค.ศ.2011)

intel_techno

ภาพ  แสดงพัฒนาการใช้เทคโนโลยีการผลิตซีพียู อินเทล

                มองถึงการพัฒนาการในยุคระหว่างรอยต่อของเทคโนโลยี Sandy Bridge กับ Ivy Bridge ซึ่งเป็นรุ่นที่ใกล้ตัวเรามากที่สุดถือว่าเป็นช่วยของการปรับเปลี่ยนที่ใกล้กันมากมีการพัฒนาระบบหลายๆส่วนเพื่อให้การทำงานหลัดๆของซีพียูนั้นมีคุณภาพเพิ่มสูงขึ้นเพื่อรองรับความต้องการการใช้งานที่มีสูงขึ้นตามไปด้วยถือเป็นการพัฒนาจากยุคที่ 2 เข้าสู่ยุคที่ 3 ที่ยังคงมีความต่อเนื่องในส่วนของเทคโนโลยีต่างๆ มากมาย บางส่วนก็ยังคงอยู่ในรูปแบบเดิม

เทคโนโลยี Sandy Bridge

ในส่วนของเทคโนโลยี Sandy Bridge จากค่าย Intel นั้นได้มีการปรับรูปแบบและโครงสร้างทางสถาปัตยกรรมมากมาย หากมองไปแล้วก็จะพบได้ว่าการมุ่งพัฒนาในสภาพการณ์ปัจจุบันก็เพื่อตอบสนองความต้องการทางการตลาดเป็นส่วนใหญ่โดย Intel เองก็ได้พยายามมุ่งพัฒนาทางด้านเทคโนโลยีใหม่ๆเข้ามาหลายส่วนเพื่อเพิ่มขีดความสามารถ และได้เดินสายพานการผลิตออกสู่ตลาดอย่างเร่งด่วนเพื่อตอกย้ำความสำเร็จของตนเอง และในขณะเดียวกันคู่แข่งจากค่าย AMD ซึ่งได้พัฒนาเทคโนโลยีไปก่อนหน้าแล้ว

โดยทางเทคโนโลยีของ Intel ที่พยายามพัฒนามีดังนี้

Intel® Turbo Boost Technology 2.0

Improved Platform Power Management Capabilities

Intel AES-NI improvements

More robust Intel TXT solutions

Intel® Advanced Smart Cache

Intel® Smart Memory Access

Intel® Advanced Vector Extensions (Intel® AVX)

Extension to 128-bit SSE Instruction

Support for 256-bit wide vectors and SIMD register set

Targets floating point operations

Benefits these applications:

  • Engineering
  • Visual processing/recognition
  • Data-mining
  • Physics
  • Cryptography

Optimized platforms for:

  • Performance
  • Smaller Form Factors
  • Best value

แนวโน้นในการพัฒนาในอนาคต

intel_techno2

ภาพ  แสดงแนวทางการพัฒนาเทคโนโลยีสู่อนาคต

ดูเพิ่มเติมได้ที่

– http://www.youtube.com/watch?v=XPBX3cl_clE

– http://www.youtube.com/watch?v=ptnotrfmA1E

– http://www.youtube.com/watch?v=bE9EbQOeb_U

– http://www.youtube.com/watch?v=gqZrarZiHp8

– http://www.youtube.com/watch?v=ARoJDo6utz4

– http://www.youtube.com/watch?v=FCTEZ-lmNlI

– http://www.youtube.com/watch?v=NHkpMlL0bZ8

เทคโนโลยีการผลิตซีพียูของ เอเอ็มดี (AMD technology)

                AMD FX Processors การพัฒนาโครงสร้างของซีพียูจากค่าย AMD ได้เข้ามาสู่การพัฒนารุ่นใหม่ๆมุ่งเข้าสู่ยุคที่เพิ่มขีดความสามารถให้กับ CPU ของ AMD ถึง 8 core ในรุ่นที่เรียนว่า Black Edition ซึ่งทาง AMD ได้ทำการปลดล๊อก เพื่อรองรับผู้ใช้ที่ต้อการการ Overclock เพื่อรองรับการทำงานอย่างชาญฉลาดในงานที่เป็นมัลติทากส์กิง ได้ทำการเพิ่มพลังในการทำงานของแต่ละคอร์ โดยใช้เทคโนโลยีขนาด 32 นาโนเมตร ทาง AMD ได้เพิ่มเทคโนโลยีใหม่ๆเข้ามา เช่น AMD Turbo CORE, AMD OverDrive และ โปรแกรมในชุด AMD Catalyst Control Center

เทคโนโลยีต่างๆที่เพิ่มเข้ามา ในรุ่นของ AMD FX 8-Core Processors

  • เป็นครั้งแรกของซีพียูของเครื่องคอมพิวเตอร์แบบเดสท๊อป(PC) ที่สามารถรองรับการทำงานแบบ 8-Core ด้วยเทคโนโลยีใหม่อันทรงพลังภายใต้โครงสร้างทางสถาปัตยกรรมใหม่ที่ชื่อ “Bulldozer”
  • ด้วยเทคโนโลยีใหม่ 32 นาโนเมตร

AMD Turbo CORE Technology

  • ถือเป็นเทคโนโลยีที่พยายามเพิ่มขีดความสามารถช่วยให้โปรแกรมต่างๆที่รองรับการทำงานสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

New Instruction Capabilities

  • AVX (Advanced Vector Extensions)
    • เพิ่มส่วนของการประมวลผลแบบเวกเตอร์ทำงานในแบบขนาน และเหมาะกับการประมวลผลแบบ 3 มิติ สามารถรองรับการคำนวณที่หนักหน่วงได้เป็นอย่างดี
  • FMA4 and XOP
    • รองรับการประมวลผลในรูปแบบ Floating Point ครั้งละหลายๆเวกเตอร์ และยังสามารถรองรับการประมวลผลแบบนี้ได้หลายๆเวกเตอร์
  • AES (Advanced Encryption Standard)
    • รองรับกระบวนการเข้ารหัสในรูปแบบมาตรฐานชนิดพิเศษ

AMD Balanced Smart Cache

Shared L3 cache ( up to 8MB)

    • Improved scheduling and pre-fetch capabilities
    • 64-ways (16-ways/sub-cache)
    • Increased data queue sizes
    • Coherency for 8-cores

AMD Wide Floating Point Accelerator

  • Shared FP Scheduler
  • Dual 128-bit Floating point engines – capable of teaming together for 256-bit AVX instructions or operating separately with each core.

Hyper Transport™ Technology

  • One 16-bit link at up to 5600MT/s
  • Up to 8.0GB/s Hyper Transport™ I/O bandwidth
  • Up to 16GB/s in Hyper Transport Generation 3.0 mode
  • Up to 37GB/s total delivered processor-to-system bandwidth (Hyper Transport bus + memory bus)

Benefit: Quick access times to system I/O for better performance.

Integrated DRAM Controller with AMD Memory Optimizer Technology

  • A high-bandwidth, low-latency integrated memory controller
  • Supports up to DDR3-18662
  • Supports new low voltage memories of 1.35V and 1.2V
  • Up to 29.9GB/s memory bandwidth for DDR3
  • New Pre-Fetcher improvements
  • Direct communications to each core in Dual-Core module (APIC registers in each core)

Benefit: Optimized memory controller to feed more cores

AMD Virtualization™ (AMD-V™) Technology with IOMMU

  • Silicon feature-set enhancements designed to improve the performance, reliability, and security of existing and future virtualization environments by allowing virtualized applications with direct and rapid access to their allocated memory.
  • IOMMU is an extension to AMD64 architecture to support address translation and access protection on DMA transfers
    • Security for User Level application and Virtual Machine guest operating system
      • Address translation and access control
      • Device isolation
      • Device assignment in virtualized systems
      • Security & trusted boot support
      • Unified interrupt management

Benefit: Helps virtualization software to run more securely and efficiently enabling a better experience when dealing with virtual systems

AMD Power Now!™ Technology (Cool’n Quiet™ Technology)

  • Enhanced power management features which automatically and instantaneously adjusts performance states and features based on processor performance requirements
  • C6 power state for cache flush, and voltage down individual core
  • CC6 power state allows all cores in C6 to power even lower
    • For quieter operation and reduced power requirements
  • Separate memory controller power control
  • IO-based c-state interface
  • Works automatically without the need for drivers or BIOS enablement.
  • Power can be switched on or off within a single clock cycle, saving energy with no impact to performance.

Benefit: Helps users get more efficient performance by dynamically activating or turning off parts of the processor.

– http://www.youtube.com/watch?v=6kvGF3xb-KY

– http://www.youtube.com/watch?v=xLsQsu_nPR8

– http://www.youtube.com/watch?v=xLCqvEfSrc0

– http://www.youtube.com/watch?v=cNN_tTXABUA (How to CPU work?)

Timeline of Intel processor codenames includin...

Timeline of Intel processor codenames including released, future and canceled processors. (Photo credit: Wikipedia)

English: CPU AMD AM9080 (= Intel i8080)

English: CPU AMD AM9080 (= Intel i8080) (Photo credit: Wikipedia)

Die of an Intel 80486DX2 microprocessor (actua...

Die of an Intel 80486DX2 microprocessor (actual size: 12×6.75 mm) in its packaging. (Photo credit: Wikipedia)

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

%d bloggers like this: