CPU (سی پی یو) سرور چیست؟ انواع پردازنده سرور؟

سی پی یو سرور مهمترین بخش از سرور شما است. در زمانی که شما اقدام به خرید هر ابزار پردازش دیجیتالی می‌کنید (اعم از سرور، استوریج، فایروال، رایانه شخصی، لپ تاپ، تبلت، موبایل و حتی ساعت‌های هوشمند)، شما حتما نام «پردازنده» یا به اصطلاح انگلیسی Central Processing Unit (CPU) را شنیده اید. به صورت کلی اگر بگوئیم، سی پی یو سرور «مغز» یا «مرکز» اصلی تصمیم‌گیری‌ها بر روی رایانه شما است و آن تمام دستور العمل‌هائی که در رایانه شما انجام می‌شود را مدیریت می‌کند. همچنین تمامی پردازش‌های اطلاعاتی که باید توسط سرور و یا رایانه شما انجام شود نیز در این قسمت انجام می‌شود.

درک بهتری از صفر و یک

در زمانی که شما اقدام به راه اندازی یک سرور می‌کنید، چه بخواهید یک تصویر ساده به شما نشان داده شود، یا یک پردازش عظیم اطلاعاتی صورت گیرد، همه چیز باید بر اساس قوانین دیجیتال و پردازش‌های مرتبط به آن انجام شود.

پردازنده‌های سرور بر اساس اصول مهندسی الکترونیک و مواد بسیار پیچیده‌ای ساخته می‌شوند، اما در هسته اصلی تمامی آن‌ها همه چیز مبتنی بر اصول صفر و یک و کارکردهای منطقی است. در هر پردازنده‌ای اصول ساختاری ساده‌ای وجود دارد که با درک آن می‌توانیم به خوبی با سایر کارکردهای یک رایانشگر (چه ساعت هوشمند چه ابر تراشه‌های بزرگ) آشنا شویم.

برای درک بهتر کارکرد پردازنده‌ها ادامه این مقاله را با دقت بخوانید تا به نتایج قابل قبولی دست پیدا کنید.

اصول کار پردازنده

اگر به یک پردازنده نگاه کنیم، متوجه می‌شویم که پردازنده‌ها بسیار پیچیده هستند. اما اصلی ترین کارکرد هر پردازنده‌ای توسط بخش‌های سیلیکونی آن انجام می‌شود. هنگامی که حرف از قطعات سیلیکونی زده می‌شود، همه چیز بر اساس ابعاد میکرون (یک هزارم میلیمتر) تعیین می‌شود. چیزهائی که شاید با چشم غیرمسلح دیدنش امکان پذیر نباشد. به همین خاطر در زمانی که شما به یک پردازنده نگاه می‌کنید، شما میلیاردها قطعه ریز را می‌بینید که در کنار همدیگر قرار گرفته شده اند.

همانطور که در ادامه خواهیم دید هر کدام از این قطعات ریز (بخوانید ترانزیستور) وظیفه دارند که سیگنال‌های مشخصی را از خود عبور دهند. عبور این سیگنال‌ها (به شکل صفر و یک) و ترتیب و آرایش این سگینال‌ها چیزی است که پردازش‌های دنیای ما را شکل می‌دهند. در دنیای صفر و یک (یا باینری- Binary) همه چیز بر اساس سیگنال‌های صفر و یک و نیز کدهائی که در ترانزیستورهای پردازنده‌ها پردازش می‌شود بیان می‌شود. در هر پردازنده‌ای یک مجتمع بزرگ و پر تعداد از ترانزیستورها وجود دارند که وظیفه آن را دارند که این سیگنال‌های صفر و یک را پردازش کنند.

در سی پی یو سرور افزایش تعداد ترانزیستورها الزاماً به معنای افزایش سرعت پردازش نیست. هرچند در هر نسل با افزایش تعداد ترانزیستورهای موجود در سی پی یو های سرور، شاهد افزایش سرعت آن‌ها نیز واهیم بود. برای آنکه بتوانیم به سرعت بالاتری در پردازش سی پی یو ها درست پیدا کنیم باید از ساختارهای دیگری نیز استفاده کنیم که به مدیریت بهتر پردازش‌ها و جریان داده‌ها کمک می‌کند. ما در ادامه این مقاله به بررسی این موضوعات می‌پردازیم.

برای درک بهتر آنچیزی که سبب افزایش سرعت سی پی یو سرور و رایانه‌ها می‌شود، باید درک درستی از نحوه پردازش دستور العمل‌ها (Instruction set) داشته باشیم. هر دستورالعمل در واقع یک سری از آرایش‌های منطقی کدهای صفر و یک است که به پردازنده می‌گوید چه پردازش‌هائی را انجام دهد و چه نتایجی را برگرداند.

در سی پی یو های سرور و رایانه‌ها، ما مجموعه‌های مختلفی از دستورالعمل‌ها را داریم. دستورالعمل‌ها بر اساس معماری منطقی خودشان به صورت x86 یا x32 یا هر شکل دیگری نامگذاری می‌شوند. درباره علت این نام گذاری در ادامه توضیحاتی را به شما ارائه می‌کنیم.

درک مفهوم هسته، کش و گرافیک در سی پی یو

برای آنکه درک کنیم که یک سی پی یو سرور چطور تعداد بالائی از پردازنده‌ها را در خود جای می‌دهد و آن‌ها را مدیریت می‌کند، باید درک درستی از ساختار پردازنده‌های داشته باشیم.

درک پایه از هسته سی پی یو

در سی پی یو ها ترانزیستورها به خودی و خود و مستقل از هم کار نمی کنند. بلکه هر دسته از ترانزیستورها در مجموعه‌ای به نام «هسته یا Core» قرار می‌گیرند. در هر پردازنده بسته به نحوه و ساختار آن تعداد مشخصی از هسته‌ها (همیشه به صورت تعداد زوج) وجود دارند. هر هسته یک سری از دستورالعمل‌ها را دریافت می‌کند و پس از پردازش نتیجه را به ما بر می‌گرداند. در واقع تمامی پردازش‌هائی که در سی پی یو ها انجام می‌شود، در هسته‌ها رخ می‌دهند. در سی پی یو های سرور امروزی ما شاهده چندین هسته هستیم که پردازش‌ها را به صورت مجازی انجام می‌شود.

برای آنکه بتوانیم از تعداد هسته‌های درون یک پردازنده به صورت حداکثری استفاده کنیم ما از دو مفهوم پردازش رشته‌ای (Hyper-threading) و پردازش موازی (Simultaneous processing) استفاده می‌کنیم.

پردازش موازی به معنای آن است که هر هسته پردازنده در حین کار سایر هسته‌های موجود در سی پی یو اقدام به پردازش اطلاعات می‌کند. این کار سبب تسریع کار پردازنده و افزایش نرخ بازدهی یک پردازنده می‌شود. پردازش‌های موازی به ما این امکان را می‌دهند که بتوانیم به صورت همزمان چند نرم‌افزار را بر روی یک رایانه و یا سرور به اجرا در آوریم. همچنین بسیاری از فعالیت‌هائی که ما نمی بینیم در پشت صحنه انجام می‌شوند.

پردازش رشته ای، در واقع یک تکنیک برای بهره‌گیری بهتر از قدرت هر کدام از هسته‌ها است. در هر هسته زمان‌های مشخصی به دریافت، پردازش و ارسال پاسخ اختصاص دارد، در پردازش رشته‌ای ما از یک برنامه زمان بندی استفاده می‌کنیم که اطلاعات به صورت پیوسته به هسته ارسال شود. این کار می‌تواند تا دوبرابر و یا بیشتر (بسته به نوع برنامه ریزی و دستورالعمل) سرعت پردازش را افزایش دهد. به صورت معمول پردازنده‌ای که مثلاً هشت هسته دارد، با بهره‌گیری از پردازش رشته‌ای قدرت آن برابر با شانزده هسته خواهد بود. درباره این مسئله در ادامه مقاله توضیحات بیشتری را به شما خواهیم داد.

درک پایه‌ای از مفهوم کش کرد

مفهوم بعدی که به افزایش قدرت سی پی یو های سرور کمک می‌کند مسئله Caching یا کش کردن است. کش به معنای دریافت و ذخیره سریع اطلاعات برای پردازش است. در گذشته نزدیکترین حافظه به یک پردازنده حافظه رم (RAM Memory) بوده است. رم‌ها حافظه‌های بسیار سریعی هستند و حجم بالائی (تا ۸ گیگابایت و حتی بیشتر) اطلاعات را در خود جای می‌دهند. رم‌ها سرعت بسیار بالاتری نسبت به حافظه‌های دیگری نظیر‌هارددیسک‌ها یا حافظه‌های حالت جامد (SSD) دارند. با این حال حتی این رم‌های سریع نیز برای آنکه در کنار سی پی یو سرور بتوانند به کار خود ادامه دهند کند هستند. در سال‌های اخیر بهره‌گیری از حافظه‌های کش (Cache Memories) در پردازنده‌ها رونق گرفته است و اکنون شاهد استفاده از کش‌های سه سطحی در پردازنده‌های جدید هستیم. کش‌های جدید، این امکان و قابلیت را به هسته‌ها سی پی یو ها می‌دهند که بتوانند با سرعت اطلاعات خود را واکشی کرده و نتیجه را بلافاصله ذخیره کنند. سپس این اطلاعات با سرعت به حافظه رم و در نهایت به سخت‌افزار مربوطه ارسال می‌شود. هرچه مقدار فضای کش در یک پردازنده بیشتر باشد در آن صورت سرعت پردازشی آن نیز بیشتر خواهد بود. فضای کش‌ها اغلب بر اساس مگابایت (MB) مطرح می‌شود.

درک پایه‌ای از مفهوم گرافیک سی پی یو

یکی دیگر از مفاهیمی که باید در موضوع سی پی یو سرور به آن اشاره شود، بهره‌گیری زا واحد پردازش‌های گرافیکی یا Graphic Processing است. همانطور که گفته شده، هر سی پی سرور و یا رایانه برای پردازش‌های خود از هسته‌ها و ترانزیستورها استفاده می‌کند. در پردازنده‌های قدیمی همه مجموعه دستورالعمل‌ها به هسته‌ها ارسال شده و سپس پاسخ پردازش‌ها دریافت و به سخت‌افزار مربوطه ارسال می‌شد. این مورد در کارهای پردازشی و محاسباتی بسیار خوب است، اما در مورد پخش رسانه‌ها کمی مشکل ایجاد می‌شد. برای همین در سی پی یو های جدید، برای پردازش بهتر دستورالعمل‌های گرافیکی (مانند نمایش رابط گرافیکی، ویدئوها، رندرکردن بازی‌ها، و غیره) از یک واجد مجاز به نام «واحد پردازش گرافیکی – Graphic processing Unit» استفاده می‌کنند. این واحد در واقع اساساً برای پردازش دستورهای گرافیکی و کار بهتر با سخت‌افزارهای گرافیکی طراحی شده است. در پردازنده‌های نسل جدید داشتن واحد پردازش گرافیکی (GPU) یک الزام است. اگر شما قصد انجام کارهای گرافیکی (مانند استفاده از نرم‌افزار فتوشاپ و یا نرم‌افزار ۳DMax را داشته باشید یا حتی یک سیستم عامل ویندوز ساده) را اجرا کنید، داشتن بخش GPU کمک زیادی به افزایش راندمان سی پی یو سرور شما می‌کند.

در ادامه این مقاله و در بخش مرتبط به این موضوع ما توضیحات بیشتری را درباره پردازش‌های گرافیکی در پردازنده‌ها به شما بیان می‌کنیم.

نصب سی پی یو بر روی شاسی و مادربرد

برای آنکه سی پی یو سرور در شاسی و مادربرد سرور قرار گیرد باید از یک رابط به نام «سوکت- Socket» استفاده شود. سوکت‌ها قطعه‌ای جدا از مادربرد نیستند. در واقع این سوکت‌ها پل ارتباطی میان پردازنده و مادربرد هستند.

هر سوکت بر اساس معماری خاصی ساخته می‌شود. این معماری اجازه ارتباط با پردازنده‌های خاصی را به هر سوکت می‌دهد. در هر سوکت از تعداد مشخصی لنز (lanes) استفاده می‌شود. لنزها می‌توانند برآمدی‌های ساده، سوزنی شکل و یا صرفه صفحه‌های تماس فلزی باشند. اطلاعات از طریق لنزها به سمت پردازنده رفته و از آن به مادربرد بر می‌گردد.

بسته به نوع پردازنده و شاسی در هر سوکت از تعداد مشخصی از لنزها استفاده می‌شود. برای درک بهتر کارکرد لنزها باید درک بهتری از شیوه کار و پردازش اطلاعات در پردازنده‌ها داشته باشیم. برای این منظور بخش بعدی این مقاله را مطالعه بفرمائید.

سی پی یو سرور چطور کار می‌کند؟

تا اینجای مقاله با  بخش‌های مختلف سخت‌افزاری یک سی پی یو سرور یا رایانه آشنا شدیم. اما شاید برای شما هم  این پرسش مطرح شده باشد که چطور یک پردازنده می‌تواند کارهای پردازشی را انجام دهد. برای درک بهتر کارکرد یک سی پی یو در سرور و یا رایانه باید چند مفهوم را درک کنید.

مفهوم سیکل (Cycle) در رایانه

سرور و رایانه هر دو از مدارهای متعددی ساخته شده اند. در این مدارها حجم زیادی از اطلاعات در حال حرکت هستند. در زمانی که شما در حال خواندن این مقاله هستید، بخش‌های زیادی از اطلاعات باید به صورت منظم پردازش شوند. برای مثال اکنون تصویر مانیتور شما در هر ثانیه شصت بار تازه می‌شود. (البته شما متوجه این مقدار نمی شوید، زیرا چشم شما سرعت تغییر بیشتر از ۱۵ ثانیه را درک نمی کند). همچنین در هر باری که این صفحه را جابجا می‌کنید حجم زیادی از اطلاعات باید پردازش شود تا شما یک تصویر گرافیکی منظم و مرتبط را از آنچه که برای شما نوشته ام را درک کنید.

تمامی این فرایند‌ها با استفاده از روند‌های مختلف در یک رایانه انجام می‌شود. برای آنکه روند جابجائی و پردازش داده‌ها در یک پردازنده به شکل درستی انجام شود، ما نیازمند بهره‌گیری از مفهومی به نام «سیکل Cycle» هستیم. هر سیکل یک واحد زمانی مشخص است. در هر رایانه سیکل‌ها با استفاده از یک ریزتراشه که قدرت نشان دادن زمان در مقیاس میلی ثانیه (یک هزارم یک ثانیه) را دارد، تعیین می‌شود. (البته در رایانه‌های کنونی از بازه‌های زمانی کمتر ماند یک میلیونیوم ثانیه نیز استفاده می‌شود). در هر سیکل در رایانه ما به صورت سگینال‌هائی با بخش‌های مختلف گزارش می‌شود و در نتیجه تمام سخت‌افزارهای رایانه ما با همدیگر هماهنگ شده و بر اساس آن اقدام به ارسال و یا دریافت اطلاعات می‌کنند. این شکل کارکرد چه در سرورها و چه در رایانه‌های کوچکتر به همین شکل خواهد بود.

برای بیان مفهوم سیکل کاری از عباراتی مانند کلاک (Clock) استفاده می‌کنند. هرچه سرعت کلاک یک پردازنده بیشتر باشد، آن پردازنده در بازه‌های زمانی کوچکتری اطلاعات را دریافت می‌کند که در نتیجه می‌تواند به بیشتر شدن سرعت پردازش آن کمک کند. و بلعکس هرچه کلاک پائین تر باشد، پردازنده در بازه‌های زمانی بالاتری پردازش را انجام می‌دهد و در نتیجه سرعت پردازش آن پائین تر خواهد آمد.

بعد از آنکه حرکت داده‌ها بر اساس سیکل‌های زمانی مشخص تعیین شد. هر کدام از قطعات باید داده‌های مورد نظر خودشان را به پردازنده بفرستند تا بر مبنای دستورالعمل‌های مختلف درباره آن تصمیم‌گیری شود.

مفهوم فرکانس (Frequency)

هر سی پی یو می‌تواند در هر بازه زمانی مجموعه‌ای از اطلاعات را پردازش کند. برای راحتی کار و ایجاد یک استاندارد، در پردازنده‌ها از واحد «تعداد دستور پردازش شده بر مبنای ثانیه» استفاده می‌کنند. هرچه تعداد دستورات پردازش شده بر مبنای ثانیه بیشتر باشد، در این صورت پردازنده شما سریعتر خواهد بود. امروزه پردازنده‌ها می‌توانند تا چندین میلیارد دستور در ثانیه را پردازش کنند. برای نشان دادن تعداد دستورات پردازش شده در یک ثانیه از واحد گیگا (G)  استفاده می‌کنند. برای مثال اغلب پردازنده‌های کنونی دارای سرعت فرکانس برابر با ۲G/s هستند. که به معنای پردازش دو میلیارد دستور پردازشی در هر ثانیه است.

در سی پی یو های چند هسته‌ای و چند رشته‌ای بار پردازشی بین هسته‌های مختلف توزیع می‌شود و ممکن است که سرعت یادشده برای پردازنده الزاماً قابل دسترسی نباشد. با این حال هرچه سرعت فرکانس یک پردازنده بیشتر باشد، سرعت سرور و رایانه شما نیز بالا باشد.

در اینجا باید به این نکته اشاره شود که سرعت بالاتر در سرورها و یا مادربردها الزاماً وابسته به سرعت پردازش پردازنده نیست و عوامل متعدد دیگری نیز باید به درستی کار کنند تا نتیجه درست مورد نظر دریافت شود.

ساختار مادربرد

همه قطعاتی که بر روی یک سرور یا رایانه نصب می‌شوند، برای آنکه بتوانند اطلاعات خودشان را پردازش کنند باید این اطلاعات به سمت پردازنده ارسال کنند. ارسال اطلاعات از همه سخت‌افزارها به سمت پردازنده می‌تواند کار ما را دچار مشکل کند. برای همین پیش از آنکه اطلاعات به سمت سی پی یو سرور سرازیر شوند، از قطعات مختلفی استفاده می‌شوند که در جای خود باید آن‌ها را بررسی کنیم اما سه قطعه برای ما بسیار مهم هستند:

• پل شمالی (North bridge): این پل تمامی اطلاعات ورودی را سازماندهی می‌کند. در زمانی که شما بر روی کلیدی بر روی رایانه می‌زنید، اطلاعات صفحه کلیدی به سمت پل شمالی ارسال می‌شود. در اینجا کدهای دیجیتالی و کانال پردازشی مشخص می‌شود.
• حافظه رم (RAM Memory): در اینجا اطلاعات دیجیتالی صفحه کلیدی از پل شمالی دریافت می‌شود، همچنین دستورالعمل‌های مرتبط به صفحه کلید نیز فراخوان می‌شوند و منتظر پردازش می‌مانند.
• پل جنوبی (South Bridge): پس از آنکه اطلاعات به سمت پردازنده رفتند، پردازش شده، خروجی‌ها دوباره تحویل حافظه رم داده می‌شوند. حافظه رم این اطلاعات را به پل جنوبی ارسال می‌کند و پل جنوبی بر اساس خروجی مورد نظر اطلاعات را ارسال می‌کند. در اینجا برای مثال اگر شما حرف «ب» را از صفحه کلید زده باشید، اکنون حرف «ب» بر روی صفحه نمایشگر به شما نمایش داده می‌شود.

تا اینجا ورود و خروجی اطلاعات به سی پی یو سرور و رایانه را درک کردیم اما در درون خود سی پی یو چه اتفاقی می‌افتد و اطلاعات چطور پردازش می‌شوند؟ برای درک بهتر این موضوع بخش بعدی این مقاله را بخوانید.

مراحل کار سی پی یو

برای انجام یک فرایند پردازشی چند مرحله مهم در یک پردازنده باید انجام شود تا نتایج پردازشی به ما تحویل داده شوند. برای این منظور یک پردازنده باید چند مرحله کلی را طی کند که به صورت زیر هستند:

• مرحله واکشی (Fetch): در این مرحله اطلاعات از سمت حافظه رم به سمت حافظه‌های کش و سپس هسته‌های پردازنده هدایت می‌شود. در اینجا اطلاعات به صورت رمزنگاری شده است و تنها برای حافظه‌های میانی و هسته‌های واکشی کننده در سی پی یو قابل درک هستند.
• مرحله رمزگشائی (Decoding): در این مرحله بسته یا در اصطلاح «کلمه – Word» واکشی شده رمزگشائی می‌شود. این کلمه حاوی دستوراتی است که هسته سی پی یو باید آن‌ها را پردازش کند. این موارد شامل اطلاعات محتوائی و دستورالعمل‌های پردازشی برای آن‌ها است. کدها در اینجا به صورت مجموعه‌ای از صفر و یک‌ها و روابط منطقی بین آن‌ها هستند.
• مرحله پردازش (Processing): در این مرحله این اطلاعات بر اساس محتوا و دستورالعمل‌ها پردازش می‌شوند و نتایج حاصل از پردازش آماده ارسال می‌شوند. در این قسمت دستورها به وسیله ALU یا واحد پردازش منطقی (Arithmetic and Logic Unit) پردازش می‌شوند. چیزی که در اینجا پردازش می‌شود، هیچ شباهتی به آنچه که به شما نشان داده شده است ندارد. در واقع در اینجا همه چیز بر اساس معادلات منطقی (AND، OR و دیگر موارد) و صفر و یک هستند. اطلاعات به این شکل در سطح ترانزیستورهای پردازش می‌شوند.
• مرحله بازنویسی (Rewrite): در این مرحله پردازنده کار خود را انجام داده و اطلاعات نهائی خودش را به سمت حافظه‌های داخلی و سپس حافظه‌های خارجی مانند حافظه رم ارسال می‌کنند.

تمام این چهار مرحله در پردازنده‌ها به صورت دائمی و برای کوچکترین اقداماتی انجام می‌شود. برای مثال در زمانی که رایانه خودتان را روشن می‌کنید، بدون آنکه حتی کلیدی زده باشید و یا ماوس را تکان داده باشید، در پس زمینه دائماً در حال انجام است.

مشخصات یک سی پی یو سرور خوب

اکنون که با کارکرد یک سی پی یو سرور آشنا شدیم، وقت آن رسیده است که ببینیم چطور یک سی پی یو سرور خوب باید چه ویژگی‌های داشته باشد و کدام سی پی یو سرور مناسب کار ما است.

برند تولید کننده سی پی یو سرور

برند تولید کننده سی پی یو اولین نکته برای به کار‌گیری سی پی یو است. در اینجا شما با برندهای زیادی روبرو نیستید به صورت کلی دو برند Intel و AMD برای سرورها سی پی یو تولید می‌کنند. این برندها در زیرگروه‌های محصولی خودشان انواع گوناگونی از سی پی یو ها با معماری‌های متنوع را دارند که در جای خودشان به آن‌ها خواهیم پرداخت.

همخوانی معماری سی پی یو

یکی از مهمترین نکات در انتخاب سی پی یو مناسب همخوانی سی پی یو با معماری سرور شماست.

هر سرور از یک شاسی، مادربرد و سیستم سخت‌افزاری مشخص و یک فریمور نرم‌افزاری برای ارتباط با آن سخت‌افزارها استفاده می‌کند. اگر می‌خواهیم برای سرور خودمان یک سی پی یو مناسب تهیه کنیم، باید به مشخصات مادربرد و سیستم سخت‌افزاری (اعم از سوکت، سرعت کلاک و نیز توان پردازشی رم‌ها) توجه داشته باشیم. مهمترین مواردی که در اینجا باید به آن‌ها دقت کنید این موارد هستند:

• سوکت پردازنده: هر سخت‌افزار تطابق مشخصی با سوکت‌ها دارد. در بازار انواع مختلفی از سوکت‌ها وجود دارند. در زمان خرید یک پردازنده حتماً به شماره و مدل سوکت دقت کنید.
• سرعت کلاک مورد پشتیبانی مادربرد: سرعت فرکانس و یا کلاک مادربرد، تعداد دستور پردازش شده در دقیقه را مشخص می‌کند. در اینجا شما باید از سرکت کلاک نزدیک به هم استفاده کنید. زیرا اگر سرعت کلاک سی پی یو بیشتر باشد، توان آن به هدر می‌رود و اگر سرعت کلاک سی پی یو پائین باشد، صف پردازش اطلاعات تشکیل شده و امکان از دست رفتن اطلاعات و یا کند شدن سیستم وجود دارد.
• سرعت تراکنش حافظه‌های رم: حافظه‌های رم دارای یک سرعت تراکنش داده با پردازنده‌ها هستند. این سرعت بر اساس واحد میلیون تراکنش بر ثانیه (MT/S) نشان داده می‌شود. سی پی یو سروری که شما خریداری می‌کنید باید دارای تطابق کامل با این سرعت باشد. سرعت بالاتر به معنای هدر رفت توان پردازنده و سرعت پائین تر به معنای افت سرعت سیستم و یا حتی از کار افتادن آن است.
• تعداد کانال‌های ورودی: هر پردازنده می‌تواند تعداد کانال ورودی مشخصی را پشتیبانی کند. در پردازنده‌ها معمولاً این کانال‌ها بین چهار تا شش مورد است. بهتر است ک مطمئن شوید سوکت انتخابی امکان پوشش تمام کانال‌های ورودی را می‌دهد.
• با در نظر گرفتن این مشخصات می‌توانید بهترین سی پی یو سرور را برای رایانه‌های خودتان انتخاب کنید.
  

  خرید سی پی یو سرور

  در زمانی که برای خرید سی پی یو سرور به بازار و یا سایت‌های فروش مانند شاپینگ سرور مراجعه می‌کنید، با عبارت‌ها و کلمه‌های زیادی (اغلب هم به زبان انگلیسی) مواجه می‌شوید. برای راحتی در خرید ما برخی از مهمترین عبارت‌ها را در اینجا به شما توضیح می‌دهیم:

   

  شماره مدل سی پی یو (Processor Number)

  این شماره ترکیبی از مدل، نسل و سرعت پردازشی است. برای مثال شماره مدل سی پی یو Intel ® Core ™ i9 به صورت i9-12900HX نوشته می‌شود. توضیحات درباره مفهوم شماره مدل را در مقاله مرتبط به آن در وبلاگ شاپینگ سرور بیان کرده ایم که می‌توانید برای این موضوع به آن قسمت مراجعه کنید.

   

  تعداد هسته سی پی یو (Total Cores)

  همانطور که گفته شده، هر هسته متشکل از تعداد مشخصی از ترانزیستور و بخش‌های مدیریت و پردازشی است. تعداد هسته‌های سی پی یو همیشه به صورت یک عدد زوج بیشتر از دو است. هر چه تعداد هسته سی پی یو بیشتر باشد توان پردازشی موازی آن بیشتر است.

   

  امکان پردازش رشته‌ای (Total Threads)

  در بالا گفتیم که فناوری رشته‌ای این امکان را به هسته‌ها می‌دهد که بتوانند تا دو برابر قدرت خودشان توان پردازشی داشته باشند. اگر سی پی یو سروری که خریداری می‌کنید دارای چنین امکانی باشد این مقدار به صورت Threads نشان داده می‌شود. در برابر آن هم یا گزینه Yes یا Enable به معنای فعال بودن و دارا بودن ثبت می‌شود یا آنکه یک عدد ذکر می‌شود که نشان دهنده توان نهایی پردازنده است. این عدد اغلب دو برابر تعداد هسته‌های سی پی یو است.

   

  توان فرکانس (Base Frequency)

  توان پردازشی به تعداد دستورالعمل‌های قابل پردازش در یک ثانیه سی پی یو اشاره دارد. در سی پی یو های امروزی این مقدار بر مبنای گیگاهرتز (GHz) ذکر می‌شود که اشاره به تعداد در واحد میلیارد دستور پردازش شده در یک ثانیه است. اغلب پردازنده‌های کنونی بالاتر از ۲GHz توان پردازشی را در اختیار شما قرار می‌دهند. یعنی توان پردازشی آن‌ها برابر یا بیشتر از دو میلیارد پردازش دستوری در ثانیه است.

   

  توان فرکانس توربو (Turbo Frequency)

  در برخی از سی پی یو های سرور یک سرعت فرکانسی ثانویه به نام «فرکانس توربو  ذکر می‌شود. این فرکانس در زمانی قابل دسترسی است که بتوان حالت سریع یا توربو پردازنده را فعال کرد. در این شرایط توان سی پی یو شما به شدت افزایش پیدا می‌کند و به شما قدرتی معادل یا کمتر از دو برابر فرکانس پایه سی پی یو را می‌دهد. این کار اصلا خوب نیست و سبب استهلاک سریع پردازنده و یا حتی سوختن آن می‌شود و تنها باید برای مدت محدود و برای پشتیبانی از عملیات‌های پردازشی سنگین از آن استفاده شود.

   

  مقدار کش (Cache)

  کش (Cache) یک حافظه محدود اما سریع در دل خود پردازنده است. این حافظه امکان دریافت و ارسال سریع اطلاعات به هسته‌های سی پی یو را برایتان مهیا می‌کند. در پردازنده‌های کنونی از سه سطح کش به نام L1، L2 و L3 استفاده می‌شود. مقدار ظرفیت کش سطح یک (L1) اغلب در حد چند کیلوبایت است در حالی که کش‌های سطح سه (L3) دارای ظرفیت بالای چند مگابایت دارند. در زمانی که مقدار کش یک پردازنده اعلام می‌شود اغلب به ظرفیت کش سطح سوم (L3) اشاره دارد.

   

  میزان توان مصرفی سی پی یو (Power)

  میزان توان یا برق مصرفی در سی پی یو به دو دلیل اهمیت دارد. اول آنکه این قسمت دائماً در حال کار است و می‌توان گفت که بخش بزرگی از انرژی مصرف شده در سرور شما در این بخش مصرف می‌شود. دوم آنکه هرچه میزان برق مصرفی بالاتر باشد، لاجَرَم میزان اتلاف حرارتی و گرمای تولید شده در آن نیز بیشتر خواهد بود. توان برق مصرفی در پردازنده‌ها با واحد وات (W) نشان داده می‌شود. اغلب هم سه عبارت Base Power (میزان مصرف پایه)، Turbo Power  (میزان برق مصرفی در حالات توربو) و Assure Power (میزان برق مصرفی در حالت استندبای یا کم کار) با هم نشان داده می‌شود. شما برای انتخاب مادربرد مورد نظر و متناسب با پردازنده باید مبنای خودتان را جریان Turbo Power قرار دهید.

  پشتیبانی از حافظه

  اصلی ترین قسمتی که باید در زمان خرید سی پی یو سرور به آن توجه کنید حافظه رم (RAM Memory) است. هر سی پی یو می‌تواند تا یک میزان مشخص از پردازنده‌ها و انواع تعریف شده‌ای از آن‌ها را پشتیبانی کنند. در اغلب اوقات میزان پشتیبانی حافظه به صورت زیر عنوان می‌شوند:

  • Max Memory Size: حداکثر حافظه رم قابل پشتیبانی برای هر حافظه را به ما نشان می‌دهد. هرچه این میزان بیشتر باشد هسته‌های پردازنده می‌توانند حافظه‌های رم با ظرفیت بالاتری را پشتیبانی کنند.
  • Memory Types: هر سی پی یو می‌تواند با یک نوع از حافظه‌های رم کار کنند. اکنون حافظه‌های نوع DDR4 و DDR5 در بازار وجود دارند. با این حال ممکن است پردازنده‌ها علاوه بر این دو نمونه با حافظه‌های رم DDR3 و یا سایر مدل‌ها هم کار کند که در اینجا توضیحات آن داده شده است. در کنار این عبارت مقدار سرعت پایه تراکنش بر حسب (MT/s) نیز توضیح داده شده است. برای مثال در عبارت Up To DDR5 4800 MT/s به شما گفته می‌شود که سی پی یو انتخابی می‌تواند از حافظه‌های رم DDR5 تا حداکثر سرعت تراکنش ۴۸۰۰ MT/S پشتیبانی کند.
  • Memory Channels: هر حافظه رم برای ارتباط با پردازنده از کانال‌های ارتباطی مشخصی استفاده می‌کند. هرچه تعداد این کانال‌ها بیشتر باشد، سرعت تبادل داده‌ها بین سی پی یو و حافظه رم بیشتر است. این مقدار اغلب زوج و کمتر از ده است.
  • Memory Bandwidth: این عدد مقدار اطلاعات جابجا شده در یک ثانیه را نشان می‌دهد. هرچه این مقدار بیشتر باشد، سی پی یو با توان بیشتری می‌تواند اطلاعات را از حافظه رم دریافت کرده و یا به آن ارسال کند. این عدد با واحد GB/s نشان داده می‌شود.
  • ECC Memory Supported:فناوری ECC به معنای «فناوری اصلاح خطا» است. در اغلب تراکنش‌های بین حافظه رم و سی پی یو این امکان وجود دارد که داده‌های تراکنش شده دچار اختلال یا نقصان باشد. برای جلوگیری از ایجاد خطا از فناوری ECC در حافظه‌ها و پردازنده‌ها استفاده می‌شود. سی پی یو ها و حافظه‌های رمی که از این قابلیت پشتیبانی می‌کنند برای بازارهای مالی، بانک‌ها، خدمات ایمنی و سایر موارد حساس به کار گرفته می‌شوند.
    • تعداد لنز (ِDMI Lanes): این مقدار نشان دهنده تعداد پایه یا لنز تبادل در یک اسلات است. هرچه این مقدار بیشتر باشد شما امکان تبادل بهتری با سخت‌افزارهای جانبی متصل شده خواهید داشت.
    • نسل اسلات (PCI Express Revision): اسلات‌های توسعه نیز به مانند سایر قطعات سرور در حال توسعه هستند. این مقدار نسل مورد پشتیبانی اسلات در سی پی یو خریداری شده را نشان می‌دهد. حتماً در اینجا با همخوانی این عدد با اسلات‌های مورد پشتیبانی در مادربرد خودتان دقت کنید.
      

      پشتیبانی از گرافیک

      از مشخصه‌های مهم دیگری که در سی پی یو های سرور وجود دارد پشتیبانی از پردازش‌های گرافیکی است. پردازنده‌هائی که دارای این قابلیت باشند، به شما امکانات خوبی در زمینه پردازش‌های گرافیکی، پخش رسانه و انجام فعالیت‌های چند رسانه‌ای می‌دهند. اصلی ترین ویژگی‌هائی که در اینجا به آن اشاره می‌شوند عبارتند از:

      • نام پردازنده گرافیکی : این نام به صورت یک عبارت بلند برای مثال به صورت intel ® UHD Graphics for 12^th Gen Intel ® Processors عنوان می‌شود. اغلب این موارد اشاره به نسل، معماری و پشتیبانی از پردازنده اشاره دارد.
      • فرکانس حداکثر (Graphic Max Dynamic Frequency): به مانند فرکانس پایه در سی پی یو ها هرچه این مقدار بیشتر باشد، شما سرعت پردازشی بالاتری را در اختیار خواهید داشت.
      • خروجی گرافیکی (Graphics Output): این گزینه اشاره به نوع کانال‌های خروجی رسانه دارد. درباره کانال‌های خروجی رسانه در یک مقاله کامل مطالب را به شما توضیح خواهیم داد.
      • رزلوشن حداکثری (Max Resolution): توان نهائی خروجی گرافیکی از این طریق نشان داده می‌شود. طبیعی است که هر چه رزلوشن و فرکانس پردازشی بالاتر باشد، شما تصویر با کیفیت تر و بهتری خواهید داشت. این مقدار ممکن است برای استانداردهای HDMI، DP و eDP ذکر شود.
      • پشتیبانی از OpenCL: این کتابخانه دستوری برای مدیریت دستورات اجرائی به شکل موازی است. اگر پردازنده شما این قابلیت را داشته باشد، می‌تواند از API و الگوریتم‌های مرتبط به خوبی پشتیبانی کند.

       

      امکان توسعه (Expansion options)

      در یک مادربرد از انواع مختلفی از اسلات‌های توسعه‌ای (PCIe Slots) استفاده می‌شود. اسلات‌های توسعه‌ای در واقع امکان نصب سخت‌افزارهای مختلف به مادربرد و یا شاسی سرور را می‌دهند. در این جا چند مشخصه برای اسلات‌های توسعه سی پی یو ها نقل می‌شود که در زیر آن‌ها را توضیح داده ایم:

      مشخصات کلی سی پی یو ها

      در روی بسته سی پی یو ها چند مشخصه ویژه وجود دارد که بهتر است در زمان خرید به آن دقت کنید.

      • نوع سوکت مورد پشتیبانی (Socket Supprted): این عدد نشان دهنده سوکتی است که یک پردازنده می‌تواند به وسیله آن به مادربرد متصل شود. مدل‌ها اغلب ترکیبی از حروف و عدد هستند (برای مثل FCBGA1964) یکی از مهمترین مواردی که باید در اینجا به آن توجه کرد، همخوانی سوکت مادربرد با سوکت مورد پشتیبانی در سی پی یو است.
      • تعداد سی پی یو همکار (MAX CPU Configuration): این عدد نشان دهنده تعداد پردازنده‌هائی است که می‌توانند به صورت همزمان در یک سرور با هم کار کنند. در سی پی یو ها این مقدار می‌تواند به صورت یک، دو، چهار و هشت باشد. در این حالت سی پی یو سرور شما می‌تواند با قدرت خوبی به پشتیبانی از پردازش‌های پرداخته و آن را به همتای خودش به اشتراک بگذارد.
      • دمای قابل تحمل (T junction): دمای قابل تحمل حداکثر دمائی را نشان می‌دهد که سی پی یو سرور می‌تواند در آن دما به خوبی کار کند. هرچه این مقدار بالاتر باشد، در آن صورت سی پی یو شما توان تحمل بالاتری دارد. اغلب سی پی یو ها دمای کمتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل می‌کنند. دقت کنید که دمای سی پی یو نباید از این مقدار رد شود و همیشه باید در دمائی برابر با سه چهارم این عدد باشد تا به بهترین سطح ممکن دست پیدا کند.
      • اندازه سی پی یو (Package Size): این مقدار طول و عرض و گاهی ارتفاع سی پی یو سرور را بر حسب میلیمتر نشان می‌دهد.

در این مقاله ما با سی پی یو، مشخصات سی پی یو، ویژگی‌های سی پی یو سرور، نحوه کار سی پی یو و مشخصاتی خرید سی پی یو سرور آشنا شدیم. در مقالات بعدی در به صورت کامل به بررسی انواع مشخصات، ویژگی‌ها، فناوری‌ها و نکاتی که باید در زمان خرید سی پی یو سرور به آن‌ها توجه داشته باشید خواهیم پرداخت. همچنین اخبارهای هیجان انگیری را درباره انواع سی پی یو ها به شما ارائه خواهیم کرد.

پرسش‌های متداول

• سی پی یو چیست؟

سی پی یو یا پردازنده (Central Processing Unit) اصلی ترین پردازش کننده اطلاعات در رایانه و سرور است. سی پی یو مجموعه‌های مختلف از دستورالعمل‌ها را دریافت کرده و پس از پردازش نتیجه را در اختیار سخت‌افزارهای دیگر قرار می‌دهد.

• ترانزیستور چیست؟

ترانزیستور یک قطعه کنترل جریان است که وظیفه کنترل جریان‌های الکتریسیته بر اساس دستورات منطقی را دارد. در سی پی یو های سرور و رایانه ترانزیستورها با استفاده از ماده سیلیکون و در ابعاد مینیاتوری (بین ۵ تا ۱۴ میکرون) تولید می‌شود. در هر سی پی یو ما میلیاردها ترانزیستور کوچک را در اختیار داریم که به پردازش اطلاعات منطقی می‌پردازند.

• دستور العمل چیست؟

دستورالعمل (Instruction Set) مجموعه از محتوای و دستورهای منطقی است که به یک پردازنده داده می‌شود و سی پی یو با استفاده از آن اقدام به پردازش اطلاعات می‌کند. واحد دستورالعمل «کلمه – Word» است. هر کلمه می‌تواند بین ۸ تا ۵۲۶ بیت طول داشته باشد. دستورالعمل‌ها می‌توانند برای پردازش‌های منطقی ساده، پردازش‌های رسانه ای و پردازش‌های هوش مصنوعی به کار گرفته شوند.

• هسته سی پی یو چیست؟

هسته یا Core یک مجموعه از ترانزیستورها و بخش‌های مدیریتی جریان داده هستند که در یک پردازنده اصلی قرار می‌گیرند. به صورت معمول هر پردازنده دارای دو هسته و یا بیشتر است. هسته سی پی یو امکان پردازش موازی و سرعت بیشتر در پردازش‌ها را در اختیار ما قرار می‌دهد. تعداد هسته‌های سی پی یو همیشه بر حسب یک عدد زوج بیشتر از دو بیان می‌شود. هرچه تعداد هسته بیشتر باشد توان پردازشی سی پی یو نیز بیشتر خواهد بود.

• پردازش موازی چیست؟

پردازش موازی یا Parallel Processing یا Simultaneous Processing به معنای پردازش چند مجموعه دستوری به صورت همزمان در چند هسته یک سی پی یو است. پردازش‌های موازی هم سرعت پردازشی بالاتری را در اختیار ما قرار می‌دهند و هم امکان کار با چند نرم‌افزار به صورت همزمان را در اختیارمان می‌گذارند.

• پردازش رشته ای به چه معناست؟

پردازش رشته ای یا Hyper-threading به معنای بهره‌گیری از الگوریتم‌های پردازشی است که سبب افزایش توان هسته‌های سی پی یو می‌شود. این کار سبب می‌شود که قدرت هسته‌های سی پی یو تا دو برابر افزایش پیدا کند.

• کش سی پی یو چیست؟

کش (Cache) به حافظه‌های داخلی سی پی یو ها گفته می‌شود که امکان واکشی سریع اطلاعات و دریافت نتایج از هسته‌ها را مقدور می‌کنند. کش‌های داخلی سی پی یو به خاطر نزدیکی و سرعت زیاد امکان افزایش فوق العاده در سرعت پردازنده‌ها را به ما می‌دهند. این حافظه‌ها سریعتر از حافظه‌های رم و یا حافظه‌های ذخیره سازی دائمی مانند‌هاردها و SSD‌ها هستند. ظرفیت حافظه‌های کش سی پی یو اغلب بین چند مگابایت (کمتر از ۲۰۰ مگابایت) است.

• گرافیک سی پی یو چیست؟

واحد پردازش گرافیک (Graphic processing Unit) بخش پردازش گرافیکی است که در درون یک پردازنده وجود دارد. این واحد به خاطر دارا بودن معماری و توان پردازشی خود می‌تواند رسانه‌ها، رندرکردن تصاویر و پشتیبانی از فعالیت‌های گرافیکی را تسهیل کند. هرچقدر توان این بخش بیشتر باشد، پردازنده توان بهتری برای پشتیبانی از رسانه‌های گرافیکی دارد.

• سوکت مادربرد چیست؟

سوکت (Socket) مادربرد جائی است که سی پی یو از آن طریق به مادربرد متصل می‌گردد. هر پردازنده بر مبنای یک سوکت خاص طراحی و ساخته می‌شود و تنها می‌توان از آن بر روی سوکت مورد نظر استفاده کرد. سوکت‌ها داری مکانی برای نگهداشتن بدنه و پایه‌های برای تبادل جریان برق و داده هستند.

• فرکانس سی پی یو چیست؟

فرکانس سی پی یو یا CPU Base Frequency اشاره به سرعت پردازش دستورات در پردازنده‌ها در یک ثانیه دارد. هرچه تعداد دستورات پردازش شده در یک ثانیه بیشتر باشند، در نتیجه سرعت پردازش نیز افزایش پیدا می‌کند. مبنای این مقدار GHz یا گیگاهرتز است که به معنای میلیارد دستور در یک ثانیه است. پردازنده‌های کنونی دارای توان پردازشی بیشتر از ۲GHz یا بیشتر هستند.