מהו המעבד?
אין מי מאיתנו שלא נתקל במודעה מהסוג הבא:
"למכירה מחשב, מעבד אינטל 4GHz ..."
בשביל אלה שלא ראו אבל שמעו אין-ספור פעמים על "מעבד זה ומעבד ההוא", מדובר בחתיכת סיליקון (זה החומר העיקרי ממנו מכינים את המעבדים), בצורת ריבוע של 2-3 סנטימטרים על 2-3 סנטימטרים.
כשפותחים את המארז, המעבד אינו גלוי לעין. מה שבדרך כלל גלוי הוא המאוורר המכסה את גוף הקירור המכסה את המעבד. המעבד עצמו לחוץ בין גוף הקירור לתושבת של לוח האם (ניתן לראות תושבת של מעבד בתצלום המופיע
בפוסט הזה - התושבת מודגשת)
הנה סרטון המדגים כיצד לוחצים את המעבד ללוח האם.
מה תפקיד המעבד?
המעבד, כשמו כן הוא - "מ ע ב ד". מה הוא מעבד? פקודות. נכנסת פקודה לתוך המעבד, מתבצעת, מסתיימת ועוברים לפקודה הבאה.
מה עושה פקודה (או למעשה מה עושה המעבד כשהוא קורא פקודה?) - מפעיל חומרה. מפעיל כרטיס מסך, כותב לזיכרון, כותב לכונן הקשיח, מפעיל כרטיס קול וכולי
נתאר את התרחיש הבא:
המידע נשמר בכונן הקשיח כשהמחשב כבוי. כשהמחשב נדלק, המידע מועבר לזיכרון הראשי. המעבד קורא את המידע מהזיכרון הראשי. המידע שהמעבד קורא הוא למעשה רצף של "פקודות".
למה המעבד הראשי כל כך חשוב? כי הוא "המוח" של המחשב. אין שום דבר שמתבצע במחשב, ללא שפקודה מתאימה התקבלה במעבד.
מהן תכונות המעבד?
• מהירות (תדר) עבודה - המעבד הראשי הוא הרכיב המהיר ביותר שקיים במחשב (סייג אחד אפשרי הוא כרטיס המסך).
• זיכרון פנימי - למעבד יש זיכרון פנימי משלו שנועד לייעל את עבודתו. המעבד מקבל את המידע שלו (הפקודות) מהזיכרון הראשי. אבל הוא מאוד מאוד מהיר. אם הוא יצטרך לחכות כל פעם עד שהפקודה הבאה תהיה מוכנה לקריאה בזיכרון, הוא ימתין הרבה זמן (במונחי מחשב). בשביל זה יש לו זיכרון פנימי שהוא למעשה קורא ממנו. הזיכרון הזה דואג להישאר מעודכן כל הזמן מול הזיכרון הראשי. הוא מהיר מספיק שהמעבד לא "יחכה" לו. הזיכרון הזה מכונה זיכרון מטמון. באנגלית יש לזה מספר שמות - "cache" או "L1, L2". ניתן לראות את כמות הזיכרון הפנימית של מעבד במפרט של אותו מעבד.
• ליבת עיבוד (core) - מהי ליבה? בקצרה "מפעל עיבוד". נתאר תרחיש אחר (בתוך המעבד הפעם):בתוך המעבד יש מעין מפעל. בתוך המפעל הזה יש מעין קו עיבוד. הפקודות נכנסות מצד אחד, נקראות, מבוצעות ונמחקות בסוף.המפעל הזה הוא ליבת העיבוד.
• לקו העיבוד קוראים Thread.
• מה קורה כשיש יותר מקו עיבוד יחיד בליבה? יותר מ Thread יחיד? - מקבלים מצב שנקרא MultiThread.
• מה קורה אם ה Thread כל כך מהיר עד שנראה שהוא מוציא לפועל שתי פקודות במקביל? זה נקרא HyperThreading.
• מה קורה אם יש לנו יותר מליבה אחת? MultiCore.
(בכל המודעות שאנו רואים "מעבד כפול ליבה" או "מעבד ליבה מרובעת" הכוונה בדיוק לאותה ליבת עיבוד - שתי ליבות או ארבע ליבות בתוך המעבד)
יש עוד המון מידע על מעבדים (IInstruction Set, מפח זיכרון וכולי) והוא גדל ככל שהמעבד מתקדם יותר.
איך משווים בין מעבדים?
ישנן שתי שיטות:
• לפי מפרט - ניגשים לאתר של החברה, בוחרים את דגם המעבד ומקבלים את המפרט של המעבד. החיסרון בשיטה הזו היא העובדה שקשה להשוות בין שני מעבדים של חברות שונות שאמורים להיות שקולים. לכל חברה יש בדרך כלל את הטכנולוגיות שלה והשמות עלולים להיות שונים בין שתי טכנולוגיות של חברות שונות שמיישמות את אותו רעיון.
• לפי מבחן ביצועים - בונים שני מפרטים דומים המכילים את המעבדים שרוצים לבדוק. מריצים עליהם את אותם מבחני בדיקה (זה יכול משחק, מערכת הפעלה או כל תוכנת בדיקה אחרת) ובודקים ביצועים (מהירות תגובה, התחממות של המעבד וכוליי). גם כאן יש חיסרון בכך המפרטים דומים אך לא זהים (פרט למעבד כמובן). לא ניתן למשל לקחת מעבדים של שתי חברות שונות עם אותו לוח אם. יחד עם זאת, זוהי הבדיקה המקובלת כיום וניתן להשיג תוצאות השוואה במון אתרי אינטרנט.
סיכום
המעבד הוא ליבו של המחשב מכיוון שכל פעולה במחשב חייבת להיות מתורגמת לפעולת עיבוד של המעבד. מאחורי כל מעבד מסתתרות מאות אלפי שנות אדם של חוקרים ומהנדסים המייצגות את הטכנולוגיות שמיושמות באותו מעבד.
כיום יש שני חברות גדולות ששולטות בשוק המעבדים למחשבים הביתיים - אינטל ו AMD.
