หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU)

หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU)

     หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า โปรเซสเซอร์ (Processor) หรือ ชิป (chip) นับเป็นอุปกรณ์ ที่มีความสำคัญมากที่สุด ของฮาร์ดแวร์เพราะมีหน้าที่ในการประมวลผลข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อน เข้ามาทางอุปกรณ์อินพุต ตามชุดคำสั่งหรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการใช้งาน หน่วยประมวลผลกลาง ประกอบด้วยส่วนประสำคัญ 3 ส่วน คือ

1. หน่วยคำนวณและตรรกะ (Arithmetic & Logical Unit : ALU)
     หน่วยคำนวณตรรกะ ทำหน้าที่เหมือนกับเครื่องคำนวณอยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์โดยทำงานเกี่ยวข้องกับ การคำนวณทางคณิตศาสตร์ เช่น บวก ลบ คูณ หาร นอกจากนี้หน่วยคำนวณและตรรกะของคอมพิวเตอร์ ยังมีความสามารถอีกอย่างหนึ่งที่เครื่องคำนวณธรรมดาไม่มี คือ ความสามารถในเชิงตรรกะศาสตร์ หมายถึง ความสามารถในการเปรียบเทียบตามเงื่อนไข และกฏเกณฑ์ทางคณิตศาสตร์ เพื่อให้ได้คำตอบออกมาว่าเงื่อนไข นั้นเป็น จริง หรือ เท็จ เช่น เปรียบเทียบมากว่า น้อยกว่า เท่ากัน ไม่เท่ากัน ของจำนวน 2 จำนวน เป็นต้น ซึ่งการเปรียบเทียบนี้มักจะใช้ในการเลือกทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ จะทำตามคำสั่งใดของโปรแกรมเป็น คําสั่งต่อไป

2. หน่วยควบคุม (Control Unit)
     หน่วยควบคุมทำหน้าที่คงบคุมลำดับขั้นตอนการการประมวลผลและการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ภายใน หน่วยประมวลผลกลาง และรวมไปถึงการประสานงานในการทำงานร่วมกันระหว่างหน่วยประมวลผลกลาง กับอุปกรณ์นำเข้าข้อมูล อุปกรณ์แสดงผล และหน่วยความจำสำรองด้วย เมื่อผู้ใช้ต้องการประมวลผล ตามชุดคำสั่งใด ผู้ใช้จะต้องส่งข้อมูลและชุดคำสั่งนั้น ๆ เข้าสู่ระบบ คอมพิวเตอร์เสียก่อน โดยข้อมูล และชุดคำสั่งดังกล่าวจะถูกนำไปเก็บไว้ในหน่วยความจำหลักก่อน จากนั้นหน่วยควบคุมจะดึงคำสั่งจาก ชุดคำสั่งที่มีอยู่ในหน่วยความจำหลักออกมาทีละคำสั่งเพื่อทำการแปล ความหมายว่าคำสั่งดังกล่าวสั่งให้ ฮาร์ดแวร์ส่วนใด ทำงานอะไรกับข้อมูลตัวใด เมื่อทราบความหมายของ คำสั่งนั้นแล้ว หน่วยควบคุมก็จะส่ง สัญญาณคำสั่งไปยังฮาร์แวร์ ส่วนที่ทำหน้าที่ ในการประมวลผลดังกล่าว ให้ทำตามคำสั่งนั้น ๆ เช่น ถ้าคำสั่ง ที่เข้ามานั้นเป็นคำสั่งเกี่ยวกับการคำนวณ หน่วยควบคุมจะส่งสัญญาณ คำสั่งไปยังหน่วยคำนวณและตรรกะ ให้ทำงาน หน่วยคำนวณและตรรกะก็จะไปทำการดึงข้อมูลจาก หน่วยความจำหลักเข้ามาประมวลผล ตามคำสั่งแล้วนำผลลัพธ์ที่ได้ไปแสดงยังอุปกรณ์แสดงผล หน่วยคงบคุมจึงจะส่งสัญญาณคำสั่งไปยัง อุปกรณ์แสดงผลลัพธ์ ที่กำหนดให้ดึงข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก ออกไปแสดงให้เห็นผลลัพธ์ดังกล่าว อีกต่อหนึ่ง

3. หน่วยความจำหลัก (Main Memory)
     คอมพิวเตอร์จะสามารถทำงานได้เมื่อมีข้อมูล และชุดคำสั่งที่ใช้ในการประมวลผลอยู่ในหน่วยความ จำหลักเรียบร้อยแล้วเท่านั้น และหลักจากทำการประมวลผลข้อมูลตามชุดคำสั่งเรียบร้อบแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้ จะถูกนำไปเก็บไว้ที่หน่วยความจำหลัก และก่อนจะถูกนำออกไปแสดงที่อุปกรณ์แสดงผล

• 
• การทำงานของคอมพิวเตอร์ ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่หน่วยความจำ ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปลความหมายและกระทำตามเรียงกันไปทีละคำสั่ง หน้าที่หลักของซีพียู คือควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ ตลอดจนทำการประมวลผล
• กลไกการทำงานของซีพียู มีความสลับซับซ้อน ผู้พัฒนาซีพียูได้สร้างกลไกให้ทำงานได้ดีขึ้น โดยแบ่งการทำงานเป็นส่วน ๆ มีการทำงานแบบขนาน และทำงานเหลื่อมกันเพื่อให้ทำงานได้เร็วขึ้น

<< ย้อนกลับ   |< กลับหน้าแรก >|    หน้าต่อไป >>

หน่วยประมวลผลกลาง

หน่วยประมวลผลกลาง

หน่วยประมวลผลกลาง (อังกฤษ: central processing unit) หรือย่อว่า ซีพียู (CPU) เป็นวงจรอิเลคทรอนิกส์ที่ทำงาน หรือประมวลผล ตามชุดของคำสั่งเครื่องจากซอฟต์แวร์ คำนี้เริ่มใช้ในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ต้นศตวรรษ 1960s

หน่วยประมวลผลเปรียบเสมือนเป็นสมองของคอมพิวเตอร์ ในการทำหน้าที่ตัดสินใจหรือคำนวณ จากคำสั่งที่ได้รับมา เช่น การเปรียบเทียบ การกระทำการทางคณิตศาสตร์ ฯลฯ

โดยมีกระบวนการพื้นฐานคือ

• อ่านชุดคำสั่ง (fetch)
• ตีความชุดคำสั่ง (decode)
• ประมวลผลชุดคำสั่ง (execute)
• อ่านข้อมูลจากหน่วยความจำ (memory)
• เขียนข้อมูล/ส่งผลการประมวลกลับ (write back)

สถาปัตยกรรมของหน่วยประมวลผลกลาง ประกอบไปด้วย ส่วนควบคุมการประมวลผล (control unit) และ ส่วนประมวลผล (execution unit) และจะเก็บข้อมูลระหว่างการคำนวณ ไว้ในระบบเรจิสเตอร์

CPU คืออะไร มีหน้าที่อย่างไร

       CPU หรือ Central Processing Unit คือหัวใจหลักในการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์จึงขาดซีพียูไม่ได้ ซีพียู เป็นตัวควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ที่อยู่ในคอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต่อร่วมกับคอมพิวเตอร์

กลไกการทำงานของซีพียู
การทำงานของคอมพิวเตอร์ ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่ หน่วยความจำ ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปลความหมายและกระทำตามเรียงกันไปทีละคำสั่ง หน้าที่หลักของซีพียู คือควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ ตลอดจนทำการประมวลผล
ประสิทธิภาพและความเร็วในการทำงานของซีพียู หรือ ความสามารถในการประมวลผล (Processing Power) นั้นขึ้นอยู่กับชนิดหรือรุ่นของซีพียู

โปรแกรมที่ไว้ตรวจสอบแสดงรายะละเอียด อุปกรณ์ ในเครื่องคอมพิวเตอร์ CPU-Z

                        

มารู้จักรกับ CPU Intel รุ่นต่างๆ ตั้งแต่ Pentium 4 ขึ้นไป

บริษัท Intel เป็นผู้ผลิตซีพียูสำหรับเครื่องพีซีรายใหญ่ที่สุดของโลก บริษัท Intel ได้ผลิตซีพียู มาตั้งแต่คอมพิวเตอร์รุ่นแรกจนพัฒนาต่อมาเรื่อยๆ จากยุค 386, 486 จนมาใช้ชื่อ Pentium, Pentium Pro, Celeron, Pentium 2, Pentium 3 จากนั้นก็มาถึงยุคของ Pentium 4 แม้ในช่วงที่ AMD เปิดตัว Athlon 64 มาในราคาที่ถูกกว่าและดึงส่วนแบ่งตลาดไปได้มาก แต่ครั้งนี้ Intel กลับมายึดตลาดซีพียูคืนด้วย Core 2 Duo ซึ่งเป็นซีพียูที่มีประสิทธิภาพสูงแต่ใช้พลังงานน้อย จึงมีความร้อนน้อยกว่า Pentium D เป็นอย่างมาก ซึ่งรายละเอียดตัวอย่าง ซีพียู ของ บริษัท intel มีดังนี้

1. ซีพียูตระกูล Pentium 4

2. ซีพียูตระกูล Pentium D

3. ซีพียูตระกูล Pentium Extreme

4. ซีพียูตระกูล Pentium Dual Core

5. ซีพียูตระกูล Core 2 Duo

6. ซีพียูตระกูล Core 2 Extreme Processor

7. ซีพียูตระกูล Core i7

8. ซีพียูตระกูล Core i7 Extreme

1. ซีพียูตระกูล Pentium 4

670, 661, 660, 651, 650, 641, 640, 631, 630, 551, 541, 531, 521 [มี Hyper-Threading]524, 519K, 516, 511, 506 [ไม่มี Hyper-Threading] CPU Single-core มีความเร็วตั้งแต่ 2.66 - 3.80GHz มี Cache L2 ตั้งแต่ 1 - 2MB มี FSB ตั้งแต่ 533 – 800MHz มีระบบประหยัดพลังงาน Intel SpeedStep (ยกเว้น Pentium 551, 541, 531, 521, 524, 519K, 516, 506) รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 90 และ 65นาโนเมตร บน LGA775

2. ซีพียูตระกูล Pentium D

960, 950, 945, 940, 930, 925, 920, 915, 840, 830, 820, 805 CPU Dual-core มีความเร็วตั้งแต่ 2.8 - 3.60GHz มี Cache L2 ตั้งแต่ 2 - 4MB มี FSB 800MHz ไม่มี Hyper-Threading มีระบบประหยัดพลังงาน Intel SpeedStep (ยกเว้น PentiumD820,805) รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 90 และ 65นาโนเมตร บน LGA775

3. ซีพียูตระกูล Pentium Extreme

965, 955, 840 CPU Dual-core มีความเร็วตั้งแต่ 3.20 - 3.73GHz มี Cache L2 ตั้งแต่ 2 - 4MB มี FSB ตั้งแต่ 800 - 1066MHz มีเทคโนโลยี Hyper-Threading ไม่มีระบบประหยัดพลังงาน รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 90 และ 65นาโนเมตร บน LGA775

4. ซีพียูตระกูล Core 2 Duo

E6700, E6600, E6400, E6300, E7600, E7500, E7400, E7300, E7200, E8600, E8500, E8400 CPU Dual-core มีความเร็วตั้งแต่ 1.86 – 3.33GHz มี Cache L2 ตั้งแต่ 2 - 4MB FSB ตั้งแต่ 1333 - 1066MHz ไม่มี Hyper-Threading มีระบบประหยัดพลังงาน Intel SpeedStep รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 45นาโนเมตร บน LGA775

5. ซีพียูตระกูล Core 2 Quad

โปรเซสเซอร์ Intel® Core™2 Quad ซึ่งมีพื้นฐานจากการปฏิวัติทางนวัตกรรมของ Intel® Core™ microarchitecture มอบ หน่วยประมวลผลสี่แกนหลักในโปรเซสเซอร์ตัวเดียว นำมาซึ่งประสิทธิภาพและการตอบสนองที่รวดเร็วอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนสำหรับ การใช้งานแบบมัลติเธรดและมัลติทาสกิ้งในสภาพแวดล้อมการทำงานที่บ้านและใน สำนักงานเวอร์ชั่นล่าสุดของโปรเซสเซอร์นี้สร้างขึ้นจากเทคโนโลยีการผลิต 45nm ของ Intel ที่จะนำประโยชน์ที่แตกต่างมากให้กับคุณ เทคโนโลยีนี้ใช้ทรานซิสเตอร์ hafnium-infused Hi-k ซึ่ง ช่วยให้โปรเซสเซอร์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นโดยการเพิ่มความหนาแน่นของ ทรานซิสเตอร์เป็นสองเท่า เป็นการช่วยเพิ่มสมรรถนะและความเร็วเมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า และช่วยเพิ่มขนาดแคชเพิ่มขึ้นสูงสุดถึง 50 เปอร์เซ็นต์ เทคโนโลยีการผลิต 45nm ของ Intel ช่วยให้โปรเซสเซอร์ Intel Core 2 Duo มอบประสิทธิภาพที่เหนือกว่าโดยไม่ได้ใช้พลังงานมากขึ้น โปรเซสเซอร์ Intel® quad-core นี้เป็นตัวแทนของความเป็นผู้นำอย่างต่อเนื่องของ Intel และเป็นการช่วยผลักดันการใช้งานหน่วยประมวลผลแบบมัลติคอร์

6. ซีพียูตระกูล Core 2 Extreme

CPU Dual-core ความเร็ว 2.93GHz มี Cache L2 ขนาดใหญ่ถึง 4MB FSB 1066MHz ไม่มี Hyper-Threading มีระบบประหยัดพลังงาน Intel SpeedStep รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 45 นาโนเมตร บน LGA775

7. ซีพียูตระกูล Core i7

Intel Core i7 รุ่นธรรมดา มี 2 รุ่น คือ

1. Intel Core i7 920

= 2.67 GHz ,

= L2 Cache 256x4KB,L3Cache 8MB Share,

= Multiplier 20x

= BusSpeed 133.3 MHz

= QPI 2.4GHz = TDP 130 w

= Socket B LGA 1366

= MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSSE3,SSE4.1,SSE4.2,EMT64T

2. Intel Core i7 940

= 2.93 GHz ,

= L2 Cache 256x4KB,L3Cache 8MB Share,

= Multiplier 22x

= BusSpeed 133.3 MHz

= QPI 2.4GHz = TDP 130 w

= Socket B LGA 1366

= MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSSE3,SSE4.1,SSE4.2,EMT64T

8. ซีพียูตระกูล Core i7 Extreme

Intel Core i7 Extreme มี 1 รุ่น ดังนี้

Intel Core i7 920

= 3.20 GHz ,

= L2 Cache 256x4KB,L3Cache 8MB Share,

= Multiplier 24x

= BusSpeed 133.3 MHz

= QPI 3.2GHz

= TDP 130 w

= Socket B LGA 1366

= MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSSE3,SSE4.1,SSE4.2,EMT64T