CPU

CPU,ซีพียู

ซีพียู (CPU) หรือ ไมโครโปรเซสเซอร์ (Microprocessor) นั้น ย่อมาจากคำว่า Central Processing Unit ซึ่งหมายความว่าเป็นหน่วยประมวลผลกลาง ซึ่งเปรียบเสมือนสมองของคอมพิวเตอร์ในการทำหน้าที่ตัดสินใจหรือคำนวณ จากคำสั่งที่ได้รับมา ถือเป็นหัวใจหลักในการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ โดยพื้นฐานแล้วซีพียูทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลทางคณิตศาสตร์และข้อมูลเชิงตรรกะ

โดยมีกระบวนการพื้นฐานคือ

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

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

ปัจจุบันนี้การแข่งขันกันด้าน CPU นั้นเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทั้งในด้านของราคา ประสิทธิภาพ รวมถึงความสามารถที่เพิ่มเติมเข้ามาใหม่ๆ ทำให้เกิดการแข่งขันเพื่อแย่งส่วนแบ่งตลาดนั้นรุนแรงขึ้นทุกๆวัน ซึ่งเมื่อก่อนนั้น Intel เป็นผู้ครองตลาด CPU  แต่เมื่อไม่นานมานี้ มีบริษัทที่แยกตัวออกมาจาก Intel และทำการผลิต CPU ของตนเอง ใช้ชื่อบริษัทว่า AMD ( Advance Micro Device ) โดยแรกๆนั้นยังใช้ชื่อเสียงและสถาปัตยกรรมของ Intel เพื่อขอมีส่วนแบ่งในตลาด แต่ต่อมาได้ออกแบบสถาปัตยกรรมของตนขึ้นมาจนกระทั่งปัจจุบันนั้นก็ได้มีส่วนแบ่งในตลาด CPU ที่สูงทัดเทียม กับทาง Intel แล้ว                                                                           

 Credit:https://guru.sanook.com/2271/

หลักการทำงานของ CPU

มีหน่วยสำคัญอยู่  2  หลักการ คือ

1. หน่วยควบคุม คือ  เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ประสานงานและควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ ควบคุมให้อุปกรณ์รับข้อมูล ส่งข้อมูลไปที่หน่วยความจำ ติดต่อกับอุปกรณ์แสดงผลเพื่อสั่งให้นำข้อมูลจากหน่วยความจำไปยังอุปกรณ์แสดงผล

2. หน่วยคำนวณและตรรกะ คือ  เป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ในการคำนวณต่างๆทางคณิตศาสตร์ ได้แก่ บวก  ลบ  คูณ  หาร

หลักการทำงานของ CPU โดยวงรอบของการทำคำสั่งของซีพียูประกอบด้วยขั้นตอนการทำงานพื้นฐาน 4 ขั้นตอนดังนี้

  1. ขั้นตอนการรับเข้าข้อมูล  ( fatch )

เริ่มแรกหน่วยควบคุมรับรหัสคำสั่งและข้อมูลที่จะประมวลผลจากหน่วยความจำ

  2. ขั้นตอนการถอดรหัส ( decode )

เมื่อรหัสคำสั่งเข้ามาอยู่ในซีพียูแล้ว หน่วยควบคุมจะถอดรหัสคำสั่งแล้วส่งคำสั่งและข้อมูลไปยังหน่วยคำนวณและตรรกะ

  3. ขั้นตอนการทำงาน ( execute )

หน่วยคำนวณและตรรกะทำการคำนวณโดยใช้ข้อมูลที่ได้รับการถอดรหัสคำสั่ง และทราบแล้วว่าต้องการทำอะไร ซีพียูก็จะทำตามคำสั่งนั้น

  4. ขั้นตอนการเก็บ ( store )

หลังจากทำคำสั่ง ก็จะเก็บผลลัพธ์ที่ได้ไว้ในหน่วยความจำ

Credit : รูปภาพและข้อมูล https://jidapa40.wordpress.com/2012/07/08/cpu

%E0%B8%84%E0%B8%B7%E0%B8%AD%E0%B8%AD%E0%B8%B0%E0%B9%84%E0%B8%A3-%E0%B8%A1%E0%B8%B5%E0%B8%81%E0%B8%B5%E0%B9%88%E0%B8%8A%E0%B8%99%E0%B8%B4%E0%B8%94-%E0%B9%81%E0%B8%A5%E0%B8%B0%E0%B8%A1%E0%B8%B5/

ประวัติความเป็นมาของ CPU (central processing unit) 

ประวัติความเป็นมาของ CPU (central processing unit) ไมโครโพรเซสเซอร์เกิดขึ้นช่วงทศวรรษ 1970โดยเกิดจากการนำเทคโนโลยี 2 อย่างมาร่วมกันพัฒนา คือเทคโนโลยีด้านดิจิตอลคอมพิวเตอร์และ เทคโลยีด้านโซลิดเสเตต ช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 คือ ดิจิตอลคอมพิวเตอร์ถูกพัฒนาใช้ในด้านการทหาร ช่วงกลาง ค.ศ. 1940 ดิจิตอลคอมพิวเตอร์ถูกพัฒนาใช้ในวิทยาศาสตร์ และธุรกิจ  ปี ค.ศ. 1948นักวิทยาศาสตร์ได้คิคค้นทรานซิสเตอร์ที่ทำมาจกากโซลิดสเตต ช่วง ค.ศ. 1950 เริ่มมีการผลิตดิจิตอลคอมพิวเตอร์สำหรับใช้งานทั่วไปโดยใช้หลอดสูญญากาศเป็นส่วนประกอบในการสร้างวงจรพื้นฐานเช่น เกต และฟลิปฟลอปเพื่อใช้เครื่องคำนวนและหน่วยความจำและอินพุตและเอาต์พุตของดิจิตอลคอมพิวเตอร์ และช่วงทศวรรษเดียวกันได้มีการทดลองโซลิดเสเตตอย่างจิงจังและได้ผลิตทรานซิสเตอร์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำซิลิคอน และปลายทศวรรษที่ 1950 ได้นำทรานซิสเตอร์มาใช้แทนหลอดสูญญากาศ ช่วงต้นทศวรรษ1960 ได้มีการนำทรานซิสเตอร์หลายๆตัวมาบรรจุลงในซิลิคอนเพียงตัวเดียว โดยที่ทรานซิสเตอร์ แต่ละตัวจะถูกเชื่อมต่อกันด้วยโลหะขนาดเล็กเพื่อสร้างเป็นวงจรแบบต่างๆ เช่น เกต ฟลิปฟลอป แล้วมีการสร้างวงจรจากเทคโนโลยีแบบใหม่เรียกว่า ไอซี ช่วงกลางทศวรรค 1960 ได้มีการผลิตไอซีพื้นฐานเป็นแบบ small และ medium scale integration(SSI และ MSI) ทำให้เทคโนโลยีถูกแรงผลักดัน 2 แนวทาง คือการพัฒนาทางด้านเทคนิคเพื่อลดต้นทุนการผลิต และอีกแนวทางหนึ่งก็คือการเพิ่มความซับซ้อนให้กับวงจร ต้นทศวรรษที่ 1970 ได้เริ่มนำเอาวงจรดิจิตอลมาสร้างรวมกันและบรรจุอยู่ไอซีตัวเดียวเรียกว่า large-scale integration(LSI) และในช่วงทศวรรษที่ 1980 ก็ได้มีการนำเอาทรานซิสเตอร์มากกว่า100,000ตัวมาใส่ในไอซีเพียงตัวเดียวซึ่งเรียกว่า very large-scale integration (VLSI)

Credit : http://www.vcharkarn.com/blog/38403/2165

CPU INTEL

     

ซีรี่รุ่นต่างของ CPU INTEL

Brand	Desktop				Mobile
	Code-named	Cores	Fab	Date released	Code-named	Cores	Fab	Date released
Core Solo	Desktop version not available				N/A	1	65 nm	January 2006
Core Duo	Desktop version not available				Yonah	2	65 nm	January 2006
Core 2 Solo	Desktop version not available				Merom-L Penryn-L	1 1	65 nm 45 nm	September 2007 May 2008
Core 2 Duo	Conroe Allendale Wolfdale	2 2 2	65 nm 65 nm 45 nm	August 2006 January 2007 January 2008	Merom Penryn	2 2	65 nm 45 nm	July 2006 January 2008
Core 2 Quad	Kentsfield Yorkfield	4 4	65 nm 45 nm	January 2007 March 2008	Penryn	4	45 nm	August 2008
Core 2 Extreme	Conroe XE Kentsfield XE Yorkfield XE	2 4 4	65 nm 65 nm 45 nm	July 2006 November 2006 November 2007	Merom XE Penryn XE Penryn XE	2 2 4	65 nm 45 nm 45 nm	July 2007 January 2008 August 2008
Core M	Desktop version not available				Broadwell	2	14 nm	September 2014[6]
Core m3	Desktop version not available				Skylake Kaby Lake	2 2	14 nm 14 nm	August 2015 August 2016
Core m5	Desktop version not available				Skylake	2	14 nm	August 2015
Core m7	Desktop version not available				Skylake	2	14 nm	August 2015
Core i3	Clarkdale Sandy Bridge Ivy Bridge Haswell Skylake Kaby Lake Coffee Lake	2 2 2 2 2 2 4	32 nm 32 nm 22 nm 22 nm 14 nm 14 nm 14 nm	January 2010 February 2011 September 2012 September 2013 September 2015 January 2017 October 2017	Arrandale Sandy Bridge Ivy Bridge Haswell Broadwell Skylake	2 2 2 2 2 2	32 nm 32 nm 22 nm 22 nm 14 nm 14 nm	January 2010 February 2011 June 2012 June 2013 January 2015 September 2015
Core i5	Lynnfield Clarkdale Sandy Bridge Sandy Bridge Ivy Bridge Ivy Bridge Haswell Haswell Broadwell Skylake Kaby Lake Coffee Lake	4 2 4 2 4 2 4 2 4 4 4 6	45 nm 32 nm 32 nm 32 nm 22 nm 22 nm 22 nm 22 nm 14 nm 14 nm 14 nm 14 nm	September 2009 January 2010 January 2011 February 2011 April 2012 April 2012 June 2013 June 2013 June 2015 September 2015 January 2017 October 2017	Arrandale Sandy Bridge Ivy Bridge Haswell Broadwell Skylake Skylake Kaby Lake Kaby Lake	2 2 2 2 2 4 2 2 4	32 nm 32 nm 22 nm 22 nm 14 nm 14 nm 14 nm 14 nm 14 nm	January 2010 February 2011 May 2012 June 2013 January 2015 September 2015 September 2015 August 2016 January 2017
Core i7	Bloomfield Lynnfield Gulftown Sandy Bridge Sandy Bridge-E Sandy Bridge-E Ivy Bridge Haswell Ivy Bridge-E Ivy Bridge-E Haswell-E Broadwell Skylake Kaby Lake Coffee Lake	4 4 6 4 6 4 4 4 6	45 nm 45 nm 32 nm 32 nm 32 nm 32 nm 22 nm 22 nm 22 nm 22 nm 22 nm 14 nm 14 nm 14 nm 14 nm	November 2008 September 2009 July 2010 January 2011 November 2011 February 2012 April 2012 June 2013 September 2013 September 2013 August 2014 June 2015 September 2015 January 2017 October 2017	Clarksfield Arrandale Sandy Bridge Sandy Bridge Ivy Bridge Ivy Bridge Haswell Haswell Broadwell Broadwell Skylake Skylake Kaby Lake Kaby Lake	4 2 4 2 4 2 4 2 2 4 4 2 2 4	45 nm 32 nm 32 nm 32 nm 22 nm 22 nm 22 nm 22 nm 14 nm 14 nm 14 nm 14 nm 14 nm 14 nm	September 2009 January 2010 January 2011 February 2011 May 2012 May 2012 June 2013 June 2013 January 2015 June 2015 September 2015 September 2015 August 2016 January 2017
Core i7 Extreme Edition	Bloomfield Gulftown Sandy Bridge-E Ivy Bridge-E Haswell-E Broadwell-E	4 6 6 6 8 10	45 nm 32 nm 32 nm 22 nm 22 nm 14 nm	November 2008 March 2010 November 2011 September 2013 August 2014 May 2016	Clarksfield Sandy Bridge Ivy Bridge Haswell	4 4 4 4	45 nm 32 nm 22 nm 22 nm	September 2009 January 2011 May 2012 June 2013
Core i9	Skylake-X	18	14 nm	June 2017	Mobile version not available

Credit:https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_Core

CPU AMD

ซีรี่รุ่นต่างของ CPU AMD

• AMD K5 - AMD's first original microarchitecture. The K5 was based on the AMD Am29k micro architecture with the addition of an x86 decoder. Although the design was similar in idea to a Pentium Pro, the actual performance was more like that of a Pentium.
• AMD K6 - The K6 was not based on the K5 and was instead based on the Nx686 processor that was being designed by NexGen when that company was bought by AMD. The K6was generally pin-compatible with the Intel Pentium (unlike NexGen's existing processors).
  • AMD K6-2 - An improved K6 with the addition of the 3DNow! SIMD instructions.
  • AMD K6-III Sharptooth - A further improved K6 with three levels of cache – 64 KB L1, 256 KB full-speed on-die L2, and a variable (up to 2 MB) L3.
• AMD K7 Athlon - Microarchitecture of the AMD Athlon classic and Athlon XP microprocessors. Was a very advanced design for its day.
• AMD K8 Hammer - Also known as AMD Family 0Fh. Based on the K7 but was extended to 64 bits, added an integrated memory controller, HyperTransport communication fabric, L2 cache sizes up to 1 MB (1128 KB total cache), and SSE2. Later K8 added SSE3. The K8 was the first mainstream Windows-compatible 64-bit microprocessor and was released April 22, 2003. K8 replaced the traditional front side bus with a HyperTransport communication fabric. SledgeHammer was the first design which implemented it.
• AMD Family 10h (K10) - Based on the K8 microarchitecture. Shared Level 3 Cache, 128-bit floating point units, AMD-V Nested Paging virtualization, and HyperTransport 3.0 are introduced. Barcelona was the first design which implemented it.
• AMD Family 11h - combined elements of K8 and K10 designs for Turion X2 Ultra / Puma mobile platform
• AMD Fusion Family 12h - Based on the 10h/K10 design. Includes CPU cores, GPU and Northbridge in the same chip. Llano was the first design which implemented it. Fusionwas later re-branded as the APU.
• AMD Bobcat Family 14h - a new distinct line, which is aimed in the 1 W to 10 W low power microprocessor category. Ontario and Zacate were the first designs which implemented it.
  • AMD Jaguar Family 16h - Successor to Bobcat. Kabini and Temash. CPUID model numbers are 00h-0Fh.
  • AMD Puma Family 16h (2nd-gen) - Successor to Jaguar. Beema and Mullins. CPUID model numbers are 30h-3Fh.
• AMD Bulldozer Family 15h - the successor of 10h/K10. Bulldozer is designed for processors in the 10 to 220W category, implementing XOP, FMA4 and CVT16 instruction sets. Orochi was the first design which implemented it. For Bulldozer, CPUID model numbers are 00h and 01h.
  • AMD Piledriver Family 15h (2nd-gen) - successor to Bulldozer. CPUID model numbers are 02h (earliest "Vishera" Piledrivers) and 10h-1Fh.
  • AMD Steamroller Family 15h (3rd-gen) - third-generation Bulldozer derived core. CPUID model numbers are 30h-3Fh.
  • AMD Excavator Family 15h (4th-gen) - fourth-generation Bulldozer derived core. CPUID model numbers are 60h-6Fh, later updated revisions have model numbers 70h-7Fh.
• AMD Zen - the successor to the Bulldozer derived cores. Included in the Ryzen CPU line.

                                   

                                    Credit:https:https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_AMD_CPU_microarchitectures