Τι είναι η CPU; Η CPU ή η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας^{(Central Processing Unit)} είναι ο εγκέφαλος ενός υπολογιστή που τραβάει τους αριθμούς. Όλα όσα κάνει ένας υπολογιστής, από το να παίζει βιντεοπαιχνίδια^{(video games)} μέχρι να σας βοηθήσει να γράψετε ένα δοκίμιο, αναλύονται σε ένα σύνολο μαθηματικών οδηγιών. Η CPU παίρνει αυτές τις οδηγίες και τις εκτελεί. 

Οι λεπτομέρειες για το πώς το κάνει αυτό είναι, φυσικά, πολύ^{(much )} πιο περίπλοκες από αυτή την απλή εξήγηση. Το πιο σημαντικό πράγμα που πρέπει να γνωρίζετε είναι ότι η CPU είναι η κύρια μαθηματική μηχανή ενός υπολογιστή.

Η (Εξαιρετικά) Σύντομη Ιστορία των CPU^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

Η ιστορία των υπολογιστών είναι μακρά και πολύπλοκη. Πηγαίνει επίσης πιο πίσω στην ιστορία από την ψηφιακή τεχνολογία, τα ηλεκτρονικά ή ακόμα και τον ηλεκτρισμό. Ο άβακας είναι ένα είδος επεξεργαστή. Το ίδιο και οι μηχανικές αριθμομηχανές. Η μεγάλη διαφορά είναι ότι αυτές οι μηχανές μπορούν να κάνουν μόνο μία ή μερικές μαθηματικές εργασίες. Δεν είναι επεξεργαστές γενικής χρήσης^{(general purpose)} , για παράδειγμα η σύγχρονη CPU .

Αυτό που κάνει μια CPU μια συσκευή υπολογισμού γενικού σκοπού είναι η χρήση της λογικής. Το 1903 ο Νίκολα Τέσλα^{(Nikola Tesla)} κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ηλεκτρικά κυκλώματα γνωστά ως πύλες και διακόπτες. Χρησιμοποιώντας αυτά τα κυκλώματα, θα μπορούσατε να κατασκευάσετε συσκευές που εκτελούν λογικές λειτουργίες, όπου θα μπορούσατε να βάλετε το μηχάνημα να ενεργήσει υπό ορισμένες συνθήκες. 

Στα μέσα έως τα τέλη της δεκαετίας του 1940 οι William Shockley , John Bardeen και Walter Brattain εφηύραν και κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μια συσκευή που ονομάζεται τρανζίστορ, ενώ εργάζονταν στα εργαστήρια ^{(Laboratories)}Bell . Το τρανζίστορ είναι το βασικό δομικό στοιχείο μιας CPU . Τα τρανζίστορ είναι σχετικά μικροσκοπικά εξαρτήματα υπολογιστή. Το τρανζίστορ είναι μια τόσο σημαντική εφεύρεση που οι τρεις εφευρέτες τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ^{(Nobel Prize)} γι 'αυτό.

Στα τέλη της δεκαετίας του 1950, ο Robert Noyce^{(Robert Noyce)} και ο Jack Kilby^{(Jack Kilby)} προχώρησαν ένα τεράστιο βήμα παραπέρα και δημιούργησαν το πρώτο ολοκληρωμένο κύκλωμα που^{(integrated circuit)} λειτουργεί . Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι ένα σύνολο ηλεκτρονικών κυκλωμάτων ενσωματωμένων σε ένα ενιαίο κομμάτι υλικού ημιαγωγού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό το υλικό είναι πυρίτιο. Αυτό εννοούν οι άνθρωποι όταν λένε "μικροτσίπ". 

Μια CPU αποτελείται από ένα ή περισσότερα μικροτσίπ. Αυτή είναι μια σημαντική εφεύρεση γιατί δισεκατομμύρια τρανζίστορ μπορούν να συσκευαστούν σε μία μόνο CPU . Αυτό δημιουργεί απίστευτα ισχυρούς μαθηματικούς κινητήρες.

Χρησιμοποιώντας τις εφευρέσεις των λογικών πυλών, των τρανζίστορ και των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, ολόκληρος ο κόσμος έχει αλλάξει. Τα μικροτσίπ είναι σε όλα αυτές τις μέρες, όχι μόνο στον υπολογιστή σας. Και οι CPU^(CPUs) είναι τα πιο προηγμένα μικροτσίπ γενικής χρήσης που μπορούμε να φτιάξουμε.

Πώς λειτουργούν οι CPU;^{(How Do CPUs Work?)}

Ολόκληρη η αρχή μιας CPU βασίζεται σε δυαδικό κώδικα^{(binary code)} . Τα ανθρώπινα όντα τείνουν να αναπαριστούν αριθμούς χρησιμοποιώντας ένα σύστημα που ονομάζεται βάση 10^{(base 10)} ή δεκαδικό σύστημα. Οι τιμές θέσης κάθε ψηφίου σε έναν αριθμό αυξάνονται κατά δέκα. Άρα το "111" περιέχει εκατόν, δέκα και ένα.

Οι υπολογιστές και οι CPU^(CPUs) τους δεν μπορούν να καταλάβουν καθόλου τη βάση 10. Τα τρανζίστορ λειτουργούν με βάση την αρχή είτε είναι ενεργοποιημένο είτε απενεργοποιημένο. Που σημαίνει ότι οι λογικές πύλες που δημιουργείτε από αυτές μπορούν επίσης να λειτουργήσουν μόνο με αυτές τις δύο καταστάσεις. Αυτός είναι ο λόγος που, βασικά, οι CPU^(CPUs) λειτουργούν σε δυαδικό κώδικα^{(binary code)} . Αυτό το σύστημα αριθμών έχει διαφορετικές τοποαξίες. Αντί για 1, 10, 100, 1000 και ούτω καθεξής, οι τιμές θέσης είναι 1,2,4,8,16,32,64,128 και ούτω καθεξής. 

Έτσι, στο δυαδικό "111" θα ήταν 7 σε δεκαδικούς αριθμούς αφού προσθέτετε 1,2 και 4 μαζί. Εάν οποιοσδήποτε από τους αριθμούς είναι μηδέν, απλώς τον παραλείπετε και προσθέτετε την ονομαστική αξία του επόμενου 1. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να εκφράσετε οποιαδήποτε δεκαδική τιμή. Απλώς^(Just) σημειώστε ότι οι δυαδικοί αριθμοί διαβάζονται συχνά από τα δεξιά προς τα αριστερά, επομένως η τιμή θέσης "1" θα είναι στο άκρο δεξιά.

Ας το βάλουμε σε έναν πίνακα για να γίνει κρυστάλλινο:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Μπορείτε να δείτε γιατί αθροίζει τον αριθμό 7 στο δεκαδικό; Ας κάνουμε τον αριθμό 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

Άρα το 111 είναι "7", αλλά το "11101" είναι 23 επειδή η πέμπτη τιμή θέσης στο δυαδικό είναι 16. Πολύ^(Pretty) ωραίο, σωστά; Μπορείτε να εκφράσετε οποιονδήποτε πιθανό αριθμό που μπορεί να γραφτεί με δεκαδικό τρόπο. Αυτό σημαίνει ότι οι υπολογιστές που κατασκευάζονται από τρανζίστορ μπορούν επίσης να λειτουργήσουν με οποιονδήποτε αριθμό.

Πώς κατασκευάζονται οι CPU;

Η διαδικασία παραγωγής των σύγχρονων CPU^(CPUs) είναι επίσης, όπως θα περίμενε κανείς, αρκετά περίπλοκη. Η βασική διαδικασία περιλαμβάνει την ανάπτυξη μεγάλων κυλίνδρων κρυστάλλου πυριτίου. Οι ημιαγωγικές του ιδιότητες το καθιστούν ιδανικό για την κατασκευή ενός δυαδικού ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Αυτοί οι μεγάλοι κρύσταλλοι κόβονται σε λεπτές γκοφρέτες. Στη συνέχεια, οι γκοφρέτες "εμποτίζονται" με μια άλλη χημική ουσία για να ρυθμίσουν τις ιδιότητές τους. Το κύκλωμα νανοκλίμακας στη συνέχεια χαράσσεται στην επιφάνεια του πλακιδίου χρησιμοποιώντας φως χρησιμοποιώντας μια διαδικασία γνωστή ως φωτολιθογραφία^{(photolithography)} .

Σχεδιασμός και απόδοση CPU

Οι CPU^(CPUs) δεν είναι όλες ίσες. Ο πρώτος σωστός πρόγονος της σύγχρονης CPU , η Intel 8086 , είχε περίπου 29.000 τρανζίστορ στο ολοκληρωμένο κύκλωμά της. Σήμερα, ένας επεξεργαστής όπως ο Intel i99900K έχει λίγο περισσότερα από 1,7 δισεκατομμύρια^(billion) τρανζίστορ. Όσο πιο πυκνά είναι τα λογικά κυκλώματα μιας CPU , τόσο πιο πολύπλοκος και μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των εντολών που μπορεί να εκτελέσει ανά κύκλο ρολογιού. 

Υπομονή^(Hang) , «κύκλος ρολογιού»; Ναι, αυτό είναι το άλλο σημαντικό στοιχείο της απόδοσης της CPU . Μια CPU λειτουργεί σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, με κάθε παλμό του ρολογιού της CPU γίνεται ένας κύκλος υπολογισμών. Εάν πάρετε την ίδια CPU και διπλασιάσετε την ταχύτητα του ρολογιού, τότε (θεωρητικά) θα πρέπει να αποδίδει δύο φορές πιο γρήγορα. 

Αυτή η Intel 8086 του 1978 έτρεχε στα 5 Mhz όταν κυκλοφόρησε. Αυτό είναι πέντε εκατομμύρια κύκλοι ρολογιού ανά δευτερόλεπτο. Το Intel i9-9900K; Ξεκινά από τα 3,6 Ghz . ^{(starts )}Αυτά τα 3600 ^{(Ghz.That 3600)} Mhz , με την επιλογή να ανεβάζει τα πράγματα έως τα 5000 Mhz όταν είναι δυνατόν.

Για να προσθέσουμε ακόμη μια πτυχή στην απόδοση της CPU , οι σύγχρονες CPU^(CPUs) περιέχουν στην πραγματικότητα πολλούς «πυρήνες». Κάθε πυρήνας είναι στην πραγματικότητα μια ανεξάρτητη CPU . Είναι χαρακτηριστικό να υπάρχουν τουλάχιστον τέσσερις τέτοιοι πυρήνες αυτές τις μέρες, αλλά τον τελευταίο καιρό ο κανόνας ήταν οι κύριοι υπολογιστές να έχουν έξι ή οκτώ πυρήνες. Οι επαγγελματικοί υπολογιστές υψηλού επιπέδου μπορεί να έχουν πυρήνες  CPU περίπου 100 .

Η ύπαρξη πολλών πυρήνων σημαίνει ότι η CPU μπορεί να εκτελεί πολλαπλά σετ εντολών παράλληλα. Αυτό σημαίνει ότι οι υπολογιστές μας μπορούν να κάνουν πολλά πράγματα ταυτόχρονα χωρίς προβλήματα. Ορισμένες CPU^(CPUs) έχουν πυρήνες "πολυνηματικής". Αυτοί οι πυρήνες μπορούν οι ίδιοι να χειριστούν δύο ξεχωριστές εργασίες ο καθένας. Σε επεξεργαστές Intel^{(Intel CPUs)} αυτό χαρακτηρίζεται ως " hyperthreading ".

Έτσι, η συνολική απόδοση μιας CPU καταλήγει σε συνδυασμό:

• Είναι ο συνολικός αριθμός τρανζίστορ και πόσο προηγμένος είναι ο σχεδιασμός των λογικών κυκλωμάτων του
• Η συχνότητα του ρολογιού^{(clock frequency)}
• Ο αριθμός των πυρήνων^{(number of cores)}
• Ο αριθμός των νημάτων

Υπάρχουν, φυσικά, περισσότερα από αυτά τα τέσσερα κύρια σημεία. Ωστόσο, αυτά είναι τα τέσσερα κύρια ζητήματα για την καλή απόδοση μιας CPU .

Ο ρόλος^(Role) της CPU στον υπολογιστή σας^{(Your Computer)}

Το τελευταίο πράγμα που πρέπει να καλύψουμε είναι ποια δουλειά παίζει η CPU στον υπολογιστή σας. ^(CPU)Σε τελική ανάλυση, δεν είναι το μόνο μικροτσίπ ολοκληρωμένου κυκλώματος στον υπολογιστή σας. Για παράδειγμα, οι GPU^(GPUs) (μονάδες επεξεργασίας γραφικών) είναι συχνά ακόμη πιο πυκνές σε τρανζίστορ από μια CPU .

Χρειάζονται τη δική τους ψύξη και τροφοδοτικό, καθώς και μνήμη. Είναι σαν ένας μικρός επιπλέον υπολογιστής! Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για τα τσιπ που ελέγχουν την κυκλοφορία του ήχου, του USB και του σκληρού δίσκου. Γιατί λοιπόν η CPU είναι ειδική; Αυτοί είναι οι κύριοι λόγοι:

• Μπορεί να επεξεργαστεί ΟΠΟΙΑΔΗΠΟΤΕ^(ANY) οδηγία, μια GPU κάνει μόνο ορισμένους τύπους επεξεργασίας
• Συνδέει όλα τα άλλα εξαρτήματα μεταξύ τους, πιέζοντας και τραβώντας δεδομένα για να λειτουργήσει ο υπολογιστής σας
• Η CPU εμπλέκεται σε όλες τις εργασίες που καλείται να κάνει ο υπολογιστής σε κάποιο βαθμό

Εν ολίγοις, η CPU είναι το πιο σημαντικό στοιχείο απόδοσης γενικής χρήσης στον υπολογιστή σας. Μην^(Don) το θεωρείτε δεδομένο!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? Τhe CPU or Central Processing Unit is the number-crunching brain of a computer. Everything a computer does, from playing video games to helping you write an essay, is broken down into a set of mathematical instructions. The CPU takes those instructions and executes them. 

The details of how it does this is, of course, much more complicated than that simple explanation. The most important thing you need to know is that the CPU is the main mathematical engine of a computer.

The (Extremely) Short History Of CPUs

The history of computing is long and complex. It also goes further back into history than digital technology, electronics or even electricity. An abacus is a sort of processor. So are mechanical calculators. The big difference is that these machines can only do one or a few mathematical tasks. They aren’t general purpose processors, which the modern CPU is an example of.

What makes a CPU a general purpose calculation device is the use of logic. In 1903 Nikola Tesla patented electrical circuits known as gates and switches. Using these circuits, you could build devices that perform logical operations, where you could have the machine act on certain conditions. 

In the mid- to late- 1940s William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain invented and patented a device called a transistor, while working at Bell Laboratories. The transistor is the basic building block of a CPU. Transistors are relatively tiny computer components. The transistor is such an important invention that the three inventors were awarded a Nobel Prize for it.

In the late 1950s, Robert Noyce and Jack Kilby went one massive step further and created the first working integrated circuit. An integrated circuit is a set of electronic circuits integrated into a single piece of semiconductor material. In most cases, that material is silicon. This is what people mean when they say “microchip”. 

A CPU consists of one or more microchips. This is an important invention because billions of transistors can be packed into a single CPU. This creates incredibly powerful mathematical engines.

Using the inventions of logic gates, transistors and integrated circuits, the entire world has been changed. Microchips are in everything these days, not just your computer. And CPUs are the most advanced general-purpose microchips we can make.

How Do CPUs Work?

The entire principle of a CPU is based on binary code. Human beings tend to represent numbers using a system called base 10 or the decimal system. The place values of each digit in a number go up by a factor of ten. So “111” contains one hundred, ten and one.

Computers and their CPUs can’t understand base 10 at all. Transistors work on the principle of either being on or off. Which means the logic gates you build from them can also only work with these two states. This is why, fundamentally, CPUs run on binary code. This number system has different place values. Instead if 1, 10, 100, 1000 and so on, the place values are 1,2,4,8,16,32,64,128 and so on. 

So in binary “111” would be 7 in decimal numbers Since you add 1,2, and 4 together. If any of the numbers are a zero, you simply skip it and add the place value of the next 1. This way you can express any decimal value. Just note that binary numbers are often read from right to left, so the “1” place value would be at the far right.

Let’s put it in a table to make it crystal clear:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Can you see why it adds up to the number 7 in decimal? Let’s do the number 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

So 111 is “7”, but “11101” is 23 because the fifth place value in binary is 16. Pretty cool, right? You can express any possible number that can be written in decimal this way. Which means computers built from transistors can work with any numbers as well.

How Are CPUs Made?

The production process of modern CPUs is also, as you’d expect, pretty complex. The basic process involves growing large cylinders of silicon crystal. Its semiconductor properties make it ideal for building a binary integrated circuit.

These large crystals are sliced into thin wafers. The wafers are then “doped” with another chemical to fine tune its properties. The nano-scale circuitry is then etched into the wafer surface using light using a process known as photolithography.

CPU Design and Performance

CPUs are not all made equal. The first proper ancestor of the modern CPU, the Intel 8086, had about 29 000 transistors in its integrated circuit. Today, a processor like the Intel i99900K has just over 1.7 billion transistors. The denser the logic circuits of a CPU, the more complex and higher the number of instructions it can perform per clock cycle. 

Hang on, “clock cycle”? Yes, that’s the other major component of CPU performance. A CPU runs at a particular frequency, with each pulse of the CPU clock a cycle of calculations are done. If you take the same CPU and double it’s clock speed then (in theory) it should perform twice as fast. 

That 1978 Intel 8086 ran at 5Mhz when it was launched. That’s five million clock cycles per second. The Intel i9-9900K? It starts at 3.6 Ghz.That 3600 Mhz, with the option to ramp things up to 5000 Mhz when possible.

To add yet another wrinkle to CPU performance, modern CPUs actually contain multiple “cores”. Each core is actually an independent CPU itself. It’s typical to have at least four such cores these days, but lately the norm has been for mainstream computers to have six or eight cores. High end professional computers may have in the region of a 100 CPU cores. 

Having multiple cores means that the CPU can perform multiple sets of instructions in parallel. Which means our computers can do many things at once without issue. Some CPUs have “multithreaded” cores. These cores can themselves handle two separate tasks each. In Intel CPUs this is branded as “hyperthreading”.

So the total performance of a CPU comes down to a combination of:

• It’s total transistor count and how advanced the design of its logic circuits are
• The clock frequency
• The number of cores
• The number of threads

There is, of course, more to it than these four main points. However, those are the four main considerations for making a CPU perform well.

The Role of the CPU in Your Computer

The last thing we have to cover is what job the CPU plays in your computer. It is, after all, not the only integrated circuit microchip in your computer. For example, GPUs (graphics processing units) are often even more transistor-dense than a CPU.

They need their own cooling and power supply, as well as memory. It’s like a small extra computer! The same can be said for the chips that control your sound, USB and hard drive traffic. So why is the CPU special? These are the main reasons:

• It can process ANY instruction, a GPU only does certain types of processing
• It ties all the other components together, pushing and pulling data to make your computer work
• The CPU is involved with all work the computer is asked to do to some extent

In short, the CPU is the most important general-purpose performance component in your computer. Don’t take it for granted!

Related posts

• Γιατί το Ntoskrnl.Exe προκαλεί υψηλή CPU και πώς να το διορθώσετε

• Γιατί το Wsappx προκαλεί υψηλή χρήση της CPU και πώς να το διορθώσετε

• Πώς να διορθώσετε την υψηλή χρήση CPU του audiodg.exe στα Windows 11/10

• Γιατί το Dwm.exe προκαλεί υψηλή χρήση της CPU και πώς να το διορθώσετε

• Η κάρτα SD δεν μπορεί να διαβαστεί; Δείτε πώς μπορείτε να το διορθώσετε

• Χαμηλή ταχύτητα λήψης του Chrome; 13 τρόποι για να διορθώσετε

• Ultimate Troubleshooting Guide for Windows 7/8/10 Ζητήματα σύνδεσης HomeGroup

• Η εφαρμογή του Outlook δεν συγχρονίζεται; 13 Διορθώσεις προς δοκιμή

• 9 Διορθώσεις όταν το Xbox Party Chat δεν λειτουργεί

• Χρειάζεστε ένα τείχος προστασίας τρίτου μέρους σε Mac και Windows;

• Τι να κάνετε εάν ξεχάσατε τον κωδικό πρόσβασης ή το email σας στο Snapchat

• Πώς να διορθώσετε τον κωδικό σφάλματος GeForce Experience 0x0003

• Τι είναι ένα σφάλμα μη διαθέσιμης υπηρεσίας 503 (και πώς να το διορθώσετε)

• Πώς να διορθώσετε ένα σφάλμα Err_Cache_Miss στο Google Chrome

• Πώς να διορθώσετε το σφάλμα "Δεν ήταν δυνατή η εύρεση της διεύθυνσης IP διακομιστή" στο Google Chrome

• 21 Εντολές CMD που πρέπει να γνωρίζουν όλοι οι χρήστες των Windows

• Πώς να διορθώσετε τα πλήκτρα πληκτρολογίου των Windows που σταματούν να λειτουργούν

• 6 Διορθώσεις όταν η εφαρμογή Spotify δεν ανταποκρίνεται ή δεν ανοίγει

• Διορθώστε την προγραμματισμένη εργασία που δεν θα εκτελεστεί για το αρχείο .BAT

• Πώς να διορθώσετε τον ήχο που δεν λειτουργεί στο φορητό υπολογιστή σας