وب سايت جامع مقالات مهندسی

در بسیاری از تبلیغ‌ها، بر روی سرعت پردازنده‌ی یک کامپیوتر تأکید می‌شود. چنین آگهی‌هایی مانند تبلیغ‌یک ماشین است که کاملاً بر روی موتور ماشین تأکید کرده و به سرعت آن می‌پردازند.

در بسیاری از تبلیغ‌ها، بر روی سرعت پردازنده یک کامپیوتر تأکید می‌شود. چنین آگهی‌هایی مانند تبلیغ ‌یک ماشین است که کاملاً بر روی موتور ماشین تأکید کرده و به سرعت آن می‌پردازند و درباره عملکرد سایر قسمت‌های آن اطلاعات زیادی ارائه نمی‌دهند.

همانطور که عملکرد کلی یک ماشین دربرگیرنده عملکرد تمام اجزای سازنده آن مانند جعبه دنده، وزن، آیرودینامیک بودن، قدرت و غیره است؛ سرعت یک PC نیز به فن‌آوری‌های گوناگونی بستگی دارد که بسیاری از مردم به آنها توجه نمی‌کنند. البته سرعت پردازشگر بسیار مهم است اما نباید این بخش از کامپیوتر سایر مشخصات و اجزای آن را تحت شعاع قرار دهد،

خصوصاً وقتی که کامپیوتر خودتان را با کامپیوتر کس دیگری مقایسه می‌کنید. برای مثال شاید به تازگی کامپیوتری با پردازشگر Mhz3600 خریده باشید؛ اما با وجود جدید بودن کامپیوترتان، سرعت اجرای بازی‌ها در آن در مقایسه با سرعت اجرای برنامه‌ها در کامپیوتر دوستتان با پردازشگرMhz 3000 ، کم است. در اینجا به برخی از نقص‌های ممکن در اجزای PC که می‌توانند بر سرعت آن تأثیر بگذارند، اشاره می‌کنیم. پس از مطالعه‌ این مطالب درخواهید یافت که برای داشتن یک PC با سرعت بالا لزومی ندارد که پردازشگر آن آخرین مدل موجود باشد. اگر احساس می‌کنید که PC سرعت لازم را ندارد، می‌توانید تنها با ارتقاء برخی از اجزای آن؛ سرعتش را افزایش دهید.

البته در بسیاری موارد این کار با مشکلات زیادی همراه است. قبل از استفاده از نسخه‌های سریع‌تر یک جزء کامپیوتری بایست بدانید که چه نوع اجزا و فن‌آوری‌هایی با یکدیگر بهتر کار می‌کنند و ارتقاء چه اجزایی آسان و چه اجزایی سخت است.

CPU

CPU قلب هر کامپیوتری محسوب می‌شود و در سرعت یک PC نقش به سزایی دارد. البته هنگام تهیه‌ PC نیز، اولین جزیی است که مشتاقان سرعت به آن توجه می‌کنند. افرادی که از برنامه‌های بازی استفاده می‌کنند، بیش از دیگران به کارت تصویر و کارت‌های صوتی علاقه‌ نشان می‌دهند چرا که این کارت‌ها می‌توانند عمل پردازش صدا و گرافیک پیشرفته را انجام داده و در آن صورت CPU می‌تواند به اجرای موتور اصلی بازی‌و کنترل موارد هوشمندانه و فکری آن بپردازد.

یک پردازشگر استاندارد Mhz3000 می‌تواند 3000 میلیون دور در ثانیه بگردد، در حالی که سرعت CPU های جدید 4 گیگاهرتزی به 4 بیلیون دور در ثانیه می‌رسد.

گرچه تعداد دور در ثانیه یکی از جنبه‌های عملکردی CPU به شمار می‌رود اما شما می‌بایست پهنا و سرعت‌گذرگاه، مقدار حافظه‌ پنهانی مورد استفاده و معماری کلی پردازنده‌تان را نیز، در نظر بگیرید. پردازشگر اطلاعاتی را که به دفعات برای دستیابی از آنها استفاده می‌شود در مکانی از حافظه‌ پنهانی که بر روی CPU و یا در جایی بسیار نزدیک به آن قرار دارد، می‌گذارد. هنگام انتخاب CPU به سرعت حافظه‌ پنهانی آن دقت کنید. حافظه‌های پنهانی که سرعتشان با سرعت CPU یکسان است، بسیار کارآمدتر از حافظه‌هایی هستند که سرعت آنها نصف سرعت CPU است. همچنین حافظه‌های پنهانی که بر روی CPU قرار دارند- که به آنها حافظه پنهانی On-die گفته می‌شود- سریع‌تر از حافظه‌های پنهانی خارجی عمل می‌کنند. بنابراین یک CPU ایده‌آل دارای حافظه پنهانی‌ای است که بر روی خودش قرار گرفته و سرعتش با سرعت خود CPU برابر باشد.

چنانچه گفتیم هنگام انتخاب CPU به سرعت حافظه‌ پنهانی آن دقت کنید. حافظه‌های پنهانی که سرعتشان با سرعت CPU یکسان است، بسیار کارآمدتر از حافظه‌هایی هستند که سرعت آنها نصف سرعت CPU است و یک CPU ایده‌آل دارای حافظه پنهانی‌ای است که بر روی خودش قرار گرفته و سرعتش با سرعت خود CPU برابر باشد.

متداولترین راه برای افزایش سرعت یك پردازنده ، بالا بردن فركانس آن می باشد اما راه های دیگری نیز وجود دارد كه به وسیله آن می توان مقدار قابل توجهی كارایی یك پردازنده را افزایش داد راه هایی چون استفاده از Pipelining

Pipelining ، روشی می باشد كه مدت زیادی است در پردازنده ها از آن استفاده می شود در این روش پردازنده ها كمی باهوش تر عمل می كند.

برای واضح تر شدن موضوع Pipelining ، مثالی از اجرای یك دستور در CPU را شرح می دهیم؛ یك پردازنده را در نظر بگیرید كه در هر پالس یك دستورالعمل را اجرا می كند. در اولین پالس ، دستور را از داخل حافظه اصلی ( RAM ) به داخل CPU  انتقال داده می شود. در پالس بعدی CPU  دستور را Decode و در پالس سوم دستور اجرا می شود . در پالس چهارم نتیجه عمل ذخیره می گردد كه این چرخه به صورت متوالی ادامه پیدا خواهد كرد.

در صورتیكه یك پردازنده دارای قابلیت Pipelining باشد می تواند چند عمل را در یك زمان و به صورت موازی انجام دهد بدین ترتیب كه :

• در پالس اول ، دستور اول از حافظه اصلی خوانده  می شود.

• در پالس دوم ، دستور اول Decode گشته و همزمان دستور العمل دوم از حافظه اصلی خوانده  می شود.

• در پالس سوم ، دستور العمل اول اجرا ، همزمان دستورالعمل دوم Decode و دستور العمل سوم از حافظه اصلی خوانده  می شود.

بدین ترتیب این كارها همگی در یك زمان انجام می گیرند كه به Pipelining معروف می باشد. طراحان و كارشناسان با انجام تغییر در معماری CPU ها توانستند با تكنولوژی Pipelining كارایی پردازنده را تا 4 برابر افزایش دهند.

نتیجه ای كه از این قسمت می توان گرفت اینست كه سرعت در پردازنده ها فقط به عامل فركانس بستگی ندارد بلكه فركانس فقط یكی از عوامل مهم در سرعت آنها می باشد.چون CPUها خیلی گران هستند. خصوصاً وقتی که به تنهایی خریداری شوند و حتی گاهی می‌توانید با پولی که برای خرید یک CPU جدید صرف می‌کنید، یک کامپیوتر کامل تهیه نمایید (جدیدترینCPU ها حدود 400 دلار قیمت دارند). به هنگام تعویض پردازشگر قدیمی با پردازشگر جدید، می‌بایست درباره عوامل متغیری مانند سرعت، رابط‌ها، ولتاژ و دیگر عوامل تحقیق کنید و از میزان پشتیبانی برد اصلی‌تان اطلاع داشته باشید. CPUها در آینده‌ای نزدیک دچار تغییرات چشمگیری خواهند شد. شرکت‌هایIntel و AMD در نظر دارند نسل جدیدی از پردازنده‌ها را که دارای معماری داخلی جدید و سایر ویژگی‌های پیشرفته هستند، وارد بازار نمایند.

گذرگاه‌ها PCهای معمولی دارای گذرگاه‌های بسیاری هستند، از گذرگاه کارت تصویر گرفته تا گذرگاه مربوط به شیار کارت‌های گسترده. این گذرگاه‌ها مجرایی برای اتصالات داخلی به شمار رفته و می‌توانند به طور جدی بر عملکرد PC مؤثر باشند. گذرگاه اصلی System Bus (گذرگاه سیستم) یا FSB نامیده می‌شود. درحقیقت این گذرگاه حافظه‌ PC را به CPU وصل می‌کند. هرچه گذرگاه‌های سیستم بهتر باشند به همان نسبت افزایش سرعت بیشتری خواهیم داشت. یکی از ویژگی‌هایی که گذرگاه‌ها بر اساس آن با هم مقایسه می‌شوند Band Width (پهنای باند) است. عدد پهنای باند بر حسب مگابایت در ثانیه (MBPS) بیان می‌شود.

سرعت گذرگاه که برحسب مگاهرتز(Mhz) بیان می‌شود، از جمله ویژگی‌هایی است که در ارتباط با گذرگاه سیستم با آن مواجه می‌شوید پنتیوم‌های قدیمی‌تر از گذرگاه سیستمی استفاده می‌کنند که سرعت آن Mhz۶۶ می‌باشد اما سیستم‌های جدیدتر از گذرگاه MHz ۱۰۰ و یا Mhz۱۳۳ استفاده می‌کنند و البته بزودی گذرگاه‌هایی باسرعت‌های بیشتر نیز وارد بازار خواهند شد. بعضی از گذرگاه‌ها مانند گذرگاه تصویری AGP می‌توانند دو یا چهار دستور را در هر ثانیه بفرستند که همین امر موجب می‌شود، سرعت اجرای یک برنامه کاربردی به هنگام استفاده از این فن‌آوری دو یا چهار برابر شود.

پهنای گذرگاه تعداد بیتی است که یک گذرگاه در هر ثانیه می‌تواند آدرس‌دهی کند. در یک مقایسه می‌‌توان به این نتیجه رسید که افزایش پهنای گذرگاه مانند افزودن خطوط بیشتر به یک آزاد راه است و افزایش سرعت گذرگاه مانند افزایش سرعت مجاز در یک آزاد راه می‌باشد. همان‌طور که در یک آزاد راه امکان دارد از تمام خطوط استفاده نشود و یا ماشین‌ها با ‌آخرین سرعت مجاز حرکت نکنند، در یک سیستم هم همواره از تمام پهنای گذرگاه و یا نهایت سرعت گذرگاه استفاده نمی‌شود، ولی وجود پهنای گذرگاه بیشتر و سرعت بالاتر موجب می‌شود وقتی میزان استفاده از گذرگاه افزایش می‌یابد، ترافیک داده‌ای پدید نیاید. برای مثال اگر شما از گذرگاه ۶۴ بیتی استفاده می‌کنید این بدان معنا نیست که CPU شما نیز ۶۴ بیتی باشد.

در بسیاری از تبلیغ‌ها، بر روی سرعت پردازنده یک کامپیوتر تأکید می‌شود. چنین آگهی‌هایی مانند تبلیغ یک ماشین است که کاملاً بر روی موتور ماشین تأکید کرده و به سرعت آن می‌پردازند.

در قسمت اول و دوم در زمینه CPU بحث کردیم و باید نیز بدانید که پهنای باند سیستم و حافظه Ram هم در میزان سرعت کامپیوتر بسیار حائز اهمیت است

 

محاسبه پهنای باند

برای محاسبه پهنای باند یک گذرگاه ابتدا پهنای گذرگاه (Bus Width) را بر هشت تقسیم کرده، سپس در عدد سرعت گذرگاه ضرب نمایید. حاصل تقریباً پهنای باند گذرگاه را بر حسب MBPS نشان می‌دهد. برای مثال اگر شما از یک گذرگاه ۶۴بیتی استفاده می‌کنید که سرعت اجرای‌آن Mhz ۱۳۳ است، در آن صورت پهنای باندی حدود MBPS۱۰۶۴ خواهید داشت. با توجه به مطالب بالا متوجه می‌شوید که پهنای باند به پهنای گذرگاه و سرعت آن بستگی دارد. برای مثال در دو سیستم که دارای گذرگاه یکسانی هستند اما سرعتشان متفاوت است، پهنای باند سیستمی بیشتر است که سرعتش بیشتر باشد. برای افزایش سرعت گذرگاه‌های سیستم لازم است برد اصلی جدیدی را نصب کنید و پس از نصب یک برد جدید، لازم است که اجزای دیگر آن را ارتقاء دهید که البته در چنین مواردی به نظر می‌رسد تهیه یک کامپیوتر جدید با صرفه‌تر باشد.

حافظه RAM

حافظه RAM یكی از انواع حافظه ها و البته پر كاربردترین آنهاست. RAM مخفف اصطلاح Random Access Memory یا حافظه با دستیابی تصادفی بوده و حافظه‌ای قابل خواندن و نوشتن می‌باشد. توجه داشته باشید که وقتی ما از حافظهءاصلی كامپیوتر حرف‌می‌زنیم، منظور همان RAM است. این حافظه به ‌صورت غیرمستقیم در اختیار كاربر یا User قرار می گیرد .

اصولاً اطلاعات و داده‌های مربوط به هر برنامه‌ای كه می‌خواهد اجرا شود، روی RAM قرار می‌گیرد. دلیل انجام این عمل ایجاد تعادل بین سرعت CPU و دیسك سخت می‌باشد. از آنجایی كه سرعت CPUها بسیار زیاد است و سرعت دیسكهای سخت نسبت به آنها پایین می‌باشد، RAM می‌تواند با قرارگیری بین این دو یك تعادل سرعت ایجاد نماید. بنابراین مقدار RAM در مواقعی كه كاربر نیاز به اجرای چندین برنامه به طور همزمان را دارد و یا از برنامه‌های پر حجم استفاده می‌كند تأثیر به سزایی در سرعت كامپیوتر خواهد داشت.

در حال حاضر دو نوع RAM در بازارهای كامپیوتر یافت می‌شود. یك نوع SDR و دیگری DDR.

قبل از این دو مدل  رم RDRAM وجود داشت که دارای سرعت  بین Mhz۴۰۰ تا Mhz۸۰۰ بوده و گذرگاه آن ۱۶ بیتی بود اما این مدل رم ها از دور خارج شده است و دیگر مورد استفاده نیست

RAMهای SDR دارای خطوط انتقال یا BUS ضعیف‌تری هستند و در نتیجه سرعت كمتری دارند، مقدار ظرفیت این RAMها تا چند سال گذشته 16، 32و 64 مگابایت بود و در حال حاضر بیشتر ظرفیت‌های موجود ، در رِنجِ 128، 256 و 512 مگابایت هستند. گفتنی است BUS این نوع RAM در محدودة 66، 100و 133مگاهرتز است.

RAMهای DDR دارای BUS، 266، 300، 333 و 400 مگاهرتز بوده و به همین دلیل سرعت بیشتری نسبت به RAMهای SDR دارند، مقدار ظرفیت این نوع RAMها به دلیل حضور نسبتا تازه در بازار، 256 و 512 مگابایت و یك گیگابایت است.

تفاوت ظاهری این دو نوع RAM در برشهایی است كه روی پایه‌های آنها مشاهده می‌شود، SDRAMها دارای 2 برش روی پایه‌هایشان هستند در حالیكه RAMهای DDR تنها یك برش بر روی پایه دارند.

هنگامی‌که می‌خواهید یک RAM بخرید، قبل از انتخاب RAM ، باید Main Board انتخاب شده‌باشد . سپس براساس نوع پشتیبانی RAM توسط Main Board ، نوع RAM را که DDR یا SDR می باشد مشخص می نماییم . در مرحله بعد بایستی با توجه به مقدار Bus پشتیبانی شده از طرف مادربرد ، RAM را انتخاب نمود. بهترین حالت، انتخاب مقداری برابر برای RAM است. انتخاب مقدار بیشتر برای RAM ، تفاوتی در میزان کارایی سیستم ندارد و انتخاب مقدار کمتر علاوه بر پایین آوردن کارایی کامپیوتر، گاهی ممکن است مشکلاتی را نیز از قبیل اشکال در عملکرد صحیح سیستم، به وجود می‌آورد.

ماژول های SDRAM دارای 168 پایه و ماژول های DDR SDRAM دارای 184 پایه می باشند و هر دو 64 بیتی هستند.

ولتاژ مصرفی DDR برابر 5/2 ولت و SDRAM برابر 5/3 ولت می باشد. سرعت انتقال اطلاعات رم های DDR با فرض برابر بودن فرکانس پایه ( به عنوان مثال 133 مگاهرتز) برابر رم های SDRAM می باشد.

از نظر ظاهری رم های SDRAM دارای دو شکاف و DDR SDRAM یک شکاف می باشند.

حداکثر فرکانس رم های SDRAM برابر با 133 مگاهرتز و سرعت انتقال اطلاعاتی معادل 1 گیگا بایت می باشد، اما آخرین مدل رم های DDR دارای 533 مگاهرتز و حداکثر سرعت انتقال اطلاعات آنها برابر با 4 گیگابایت می باشد.

شایان ذکر است که رم های 168 پایه ای به طور کامل از رده خارج شده اند.

 

ادامه دارد...

 

برگرفته از : کامپیوتر جوان و P30P30