ซีพียูคืออะไร? ซีพียูหรือหน่วยประมวลผลกลาง^{(Central Processing Unit)}เป็นสมองของคอมพิวเตอร์ ทุกสิ่งทุกอย่างที่คอมพิวเตอร์ทำ ตั้งแต่การเล่นวิดีโอเกม^{(video games)}ไปจนถึงการช่วยคุณเขียนเรียงความ จะถูกแบ่งออกเป็นชุดคำสั่งทางคณิตศาสตร์ ซีพียูรับคำสั่งเหล่านั้นและดำเนินการตาม  นั้น^(CPU)

แน่นอนว่ารายละเอียดวิธีการทำสิ่งนี้ซับซ้อน^{(much )}กว่าคำอธิบายง่ายๆ นั้นมาก สิ่งที่สำคัญที่สุดที่คุณต้องรู้คือCPUเป็นเครื่องมือทางคณิตศาสตร์หลักของคอมพิวเตอร์

ประวัติโดยย่อ (อย่างยิ่ง) ของซีพียู^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

ประวัติของการคำนวณนั้นยาวนานและซับซ้อน นอกจากนี้ยังย้อนเวลากลับไปสู่ประวัติศาสตร์ได้มากกว่าเทคโนโลยีดิจิทัล อิเล็กทรอนิกส์ หรือแม้แต่ไฟฟ้า ลูกคิดเป็นตัวประมวลผลชนิดหนึ่ง เครื่องคิดเลขเชิงกลก็เช่นกัน ความแตกต่างที่สำคัญคือเครื่องเหล่านี้สามารถทำงานทางคณิตศาสตร์ได้เพียงหนึ่งหรือสองสามงานเท่านั้น ไม่ใช่ โปรเซสเซอร์ที่ใช้งาน ทั่วไป ซึ่ง ^{(general purpose)}CPUสมัยใหม่เป็นตัวอย่าง

สิ่งที่ทำให้CPUเป็นอุปกรณ์คำนวณเอนกประสงค์คือการใช้ตรรกะ ในปี 1903 Nikola Teslaได้จดสิทธิบัตรวงจรไฟฟ้าที่เรียกว่าประตูและสวิตช์ เมื่อใช้วงจรเหล่านี้ คุณสามารถสร้างอุปกรณ์ที่ดำเนินการทางตรรกะ ซึ่งคุณสามารถให้เครื่องทำงานภายใต้เงื่อนไขบางประการได้ 

ในช่วงกลางถึงปลายทศวรรษที่ 1940 William Shockley , John BardeenและWalter Brattainได้คิดค้นและจดสิทธิบัตรอุปกรณ์ที่เรียกว่าทรานซิสเตอร์ ขณะทำงานที่Bell Laboratories ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของซีพียู ^(CPU)ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบคอมพิวเตอร์ที่ค่อนข้างเล็ก ทรานซิสเตอร์เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญอย่างยิ่งที่นักประดิษฐ์ทั้งสามคนได้รับรางวัลโนเบ^{(Nobel Prize)}ล

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 Robert NoyceและJack Kilbyก้าวไปอีกขั้นหนึ่งและสร้างวงจรรวม^{(integrated circuit)} ที่ใช้งานได้เป็นครั้ง แรก วงจรรวมคือชุดของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่รวมอยู่ในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชิ้นเดียว ในกรณีส่วนใหญ่ วัสดุนั้นเป็นซิลิกอน นี่คือสิ่งที่ผู้คนหมายถึงเมื่อพวกเขาพูดว่า "ไมโครชิป" 

CPU ประกอบด้วยไมโครชิปตั้งแต่ หนึ่งตัวขึ้นไป นี่เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญเนื่องจากทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัวสามารถบรรจุลงในCPU ตัว^(CPU) เดียว ได้ สิ่งนี้สร้างกลไกทางคณิตศาสตร์ที่ทรงพลังอย่างเหลือเชื่อ

การใช้การประดิษฐ์ของลอจิกเกท ทรานซิสเตอร์ และวงจรรวม ทำให้โลกทั้งใบเปลี่ยนไป ไมโครชิปอยู่ในทุกสิ่งในทุกวันนี้ ไม่ใช่แค่คอมพิวเตอร์ของคุณ และซีพียู^(CPUs)เป็นไมโครชิปเอนกประสงค์ขั้นสูงสุดที่เราสามารถทำได้

ซีพียูทำงานอย่างไร?^{(How Do CPUs Work?)}

หลักการทั้งหมดของCPUขึ้นอยู่กับรหัสไบนารี ^{(binary code)}มนุษย์มักจะแสดงตัวเลขโดยใช้ระบบที่เรียกว่าฐาน 10^{(base 10)}หรือระบบทศนิยม ค่าหลักของแต่ละหลักในตัวเลขจะเพิ่มขึ้นเป็นสิบเท่า ดังนั้น “111” จึงมีหนึ่งร้อย สิบ และหนึ่ง

คอมพิวเตอร์และซีพียู^(CPUs)ไม่สามารถเข้าใจฐาน 10 ได้เลย ทรานซิสเตอร์ทำงานบนหลักการของการเปิดหรือปิด ซึ่งหมายความว่าลอจิกเกทที่คุณสร้างจากพวกมันสามารถทำงานกับสองสถานะนี้เท่านั้น นี่คือเหตุผลที่โดยพื้นฐานแล้วCPU^(CPUs)ทำงานบนรหัสไบนา^{(binary code)}รี่ ระบบตัวเลขนี้มีค่าตำแหน่งต่างกัน แทนที่จะเป็น 1, 10, 100, 1000 เป็นต้น ค่าของตำแหน่งจะเป็น 1,2,4,8,16,32,64,128 เป็นต้น 

ดังนั้นในเลขฐานสอง "111" จะเป็นเลขฐานสิบ 7 เนื่องจากคุณบวก 1,2 และ 4 เข้าด้วยกัน หากตัวเลขใดเป็นศูนย์ คุณเพียงแค่ข้ามไปและเพิ่มค่าประจำตำแหน่งของ 1 ถัดไป วิธีนี้จะทำให้คุณสามารถแสดงค่าทศนิยมใดๆ โปรด^(Just)ทราบว่าเลขฐานสองมักจะอ่านจากขวาไปซ้าย ดังนั้นค่าของตำแหน่ง “1” จะอยู่ที่ด้านขวาสุด

มาวางในตารางเพื่อให้มันชัดเจน:

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

คุณเห็นไหมว่าทำไมมันถึงรวมกันเป็นเลข 7 เป็นทศนิยม? ลองทำหมายเลข 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

ดังนั้น 111 คือ "7" แต่ "11101" คือ 23 เพราะค่าตำแหน่งที่ห้าในเลขฐานสองคือ 16 เจ๋ง^(Pretty)มากใช่ไหม คุณสามารถแสดงจำนวนใด ๆ ที่สามารถเขียนเป็นทศนิยมได้ด้วยวิธีนี้ ซึ่งหมายความว่าคอมพิวเตอร์ที่สร้างจากทรานซิสเตอร์สามารถทำงานกับตัวเลขใดๆ ได้เช่นกัน

ซีพียูถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร?

กระบวนการผลิตของซีพียู^(CPUs) สมัยใหม่ นั้นค่อนข้างซับซ้อนตามที่คุณคาดหวัง กระบวนการพื้นฐานเกี่ยวข้องกับการปลูกคริสตัลซิลิกอนทรงกระบอกขนาดใหญ่ คุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างวงจรรวมแบบไบนารี

คริสตัลขนาดใหญ่เหล่านี้ถูกหั่นเป็นแผ่นบาง ๆ จากนั้นแผ่นเวเฟอร์จะถูก "เจือ" ด้วยสารเคมีอื่นเพื่อปรับแต่งคุณสมบัติของมัน จากนั้นจึงฝังวงจรขนาดนาโนลงในพื้นผิวเวเฟอร์โดยใช้แสงโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าโฟ^{(photolithography)}โตลิโทกรา ฟี

การออกแบบและประสิทธิภาพของ CPU

ซีพียู^(CPUs)ไม่ได้ถูกสร้างมาเท่ากันทั้งหมด บรรพบุรุษที่เหมาะสมคนแรกของCPU สมัยใหม่ คือIntel 8086มีทรานซิสเตอร์ประมาณ 29,000 ตัวในวงจรรวม วันนี้ โปรเซสเซอร์เช่นIntel i99900K มีทรานซิสเตอร์ มากกว่า 1.7 พันล้าน ตัว ^(billion)ยิ่งวงจรลอจิกของCPU หนาแน่น ขึ้นเท่าใด จำนวนคำสั่งที่สามารถทำได้ต่อรอบสัญญาณนาฬิกาก็จะยิ่งซับซ้อนและมากขึ้นเท่านั้น 

เดี๋ยวนะ^(Hang) “รอบนาฬิกา”? ใช่ นั่นเป็นองค์ประกอบหลักอื่นๆ ของประสิทธิภาพ ของ CPU CPU ทำงาน ที่ความถี่เฉพาะ โดยแต่ละพัลส์ของนาฬิกาCPU รอบการคำนวณจะเสร็จสิ้น ^(CPU)หากคุณใช้CPU ตัว^(CPU) เดียวกัน และเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาเป็นสองเท่า (ตามทฤษฎี) มันควรจะทำงานเร็วขึ้นสองเท่า 

1978 Intel 8086นั้นวิ่งที่ 5Mhz เมื่อเปิดตัว นั่นคือห้าล้านรอบนาฬิกาต่อวินาที อินเทล^(Intel) i9-9900K ? เริ่มต้น^{(starts )}ที่ 3.6 Ghz นั่นคือ 3600 ^{(Ghz.That 3600)} Mhzพร้อมตัวเลือกในการเพิ่มความเร็วให้สูงถึง 5,000 Mhzเมื่อเป็นไปได้

เพื่อเพิ่มรอยย่นให้กับ ประสิทธิภาพ ของ CPU ^(CPU)ซีพียู^(CPUs)สมัยใหม่มี "คอร์" หลายตัว แต่ละคอร์เป็น ซีพียู^(CPU)อิสระอย่างแท้จริง เป็นเรื่องปกติที่จะมีคอร์อย่างน้อยสี่คอร์ในทุกวันนี้ แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้บรรทัดฐานสำหรับคอมพิวเตอร์กระแสหลักจะมีคอร์หกหรือแปดคอร์ คอมพิวเตอร์ระดับมืออาชีพระดับไฮเอนด์อาจมีซีพียู^(CPU) 100 คอร์ 

การมีหลายคอร์หมายความว่าCPUสามารถดำเนินการคำสั่งหลายชุดพร้อมกันได้ ซึ่งหมายความว่าคอมพิวเตอร์ของเราสามารถทำได้หลายอย่างพร้อมกันโดยไม่มีปัญหา ซีพียู^(CPUs)บาง ตัว มีคอร์ "มัลติเธรด" คอร์เหล่านี้สามารถจัดการงานแยกกันสองงาน ในซีพียูของ Intel^{(Intel CPUs)}สิ่งนี้เรียกว่า " ไฮเปอร์เธรดดิ้^{(hyperthreading)}ง"

ดังนั้นประสิทธิภาพโดยรวมของCPUจึงมาจากการรวมกันของ:

• เป็นการนับจำนวนทรานซิสเตอร์ทั้งหมดและการออกแบบวงจรลอจิกขั้นสูงเพียงใด
• ความถี่ สัญญาณนาฬิกา^{(clock frequency)}
• จำนวนคอ^{(number of cores)}ร์
• จำนวนเธรด

แน่นอนว่ามีมากกว่าสี่ประเด็นหลักนี้ อย่างไรก็ตาม ข้อควรพิจารณาหลักสี่ประการในการทำให้CPUทำงานได้ดี

บทบาท^(Role)ของCPUในคอมพิวเตอร์ของ^{(Your Computer)}คุณ

สิ่งสุดท้ายที่เราต้องพูดถึงคืองานที่CPUเล่นในคอมพิวเตอร์ของคุณ ท้ายที่สุดแล้ว ไม่ใช่ไมโครชิปวงจรรวมเพียงตัวเดียวในคอมพิวเตอร์ของคุณ ตัวอย่างเช่นGPU^(GPUs) (หน่วยประมวลผลกราฟิก) มักจะมีทรานซิสเตอร์หนาแน่นมากกว่าCPU

พวกเขาต้องการระบบระบายความร้อนและแหล่งจ่ายไฟของตัวเอง เช่นเดียวกับหน่วยความจำ มันเหมือนกับคอมพิวเตอร์เสริมขนาดเล็ก! เช่นเดียวกับชิปที่ควบคุมเสียงUSBและปริมาณการใช้ฮาร์ดไดรฟ์ของคุณ เหตุใดซีพียู^(CPU) จึงมีความ พิเศษ นี่คือสาเหตุหลัก:

• มันสามารถประมวล ผล คำสั่งใด ๆ^(ANY)GPUประมวลผลบางประเภทเท่านั้น
• มันเชื่อมโยงส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมดเข้าด้วยกัน ผลักและดึงข้อมูลเพื่อให้คอมพิวเตอร์ของคุณทำงาน
• CPU เกี่ยวข้องกับ งาน^(CPU)ทั้งหมดที่คอมพิวเตอร์ถูกขอให้ทำในระดับหนึ่ง

กล่าวโดยสรุปCPUเป็นองค์ประกอบด้านประสิทธิภาพสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปที่สำคัญที่สุดในคอมพิวเตอร์ของคุณ อย่าถือสา^(Don)เด็ดขาด!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? The 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

• ทำไม Ntoskrnl.Exe ทำให้ CPU สูงและวิธีแก้ไข

• เหตุใด Wsappx ทำให้เกิดการใช้งาน CPU สูงและวิธีแก้ไข

• วิธีแก้ไขการใช้งาน CPU สูงของ audiodg.exe บน Windows 11/10

• เหตุใด Dwm.exe ทำให้เกิดการใช้งาน CPU สูงและวิธีแก้ไข

• ไม่สามารถอ่านการ์ด SD? นี่คือวิธีแก้ไข

• วิธีแก้ไขแท็บเล็ต Amazon Fire ไม่ชาร์จ

• Google Maps ไม่ทำงาน: 7 วิธีในการแก้ไข

• จะทำอย่างไรถ้าคุณลืมรหัสผ่าน Snapchat หรืออีเมล

• ความเร็วในการดาวน์โหลดของ Chrome ช้าไหม 13 วิธีในการแก้ไข

• วิธีแก้ไขข้อผิดพลาด “ไม่พบที่อยู่ IP ของเซิร์ฟเวอร์” ใน Google Chrome

• 9 แก้ไขเมื่อ Xbox Party Chat ไม่ทำงาน

• 9 แก้ไขเมื่อ Microsoft Edge หยุดทำงาน

• คำแนะนำในการแก้ไขปัญหาเมื่อ Bluetooth ไม่ทำงานบนคอมพิวเตอร์หรือสมาร์ทโฟนของคุณ

• ไดรเวอร์กราฟิกแสดง Microsoft Basic Display Adapter หรือไม่ วิธีแก้ไข

• แก้ไขงานที่กำหนดเวลาไว้จะไม่ทำงานสำหรับ .BAT File

• วิธีแก้ไขข้อผิดพลาด “Scratch Disks Full” ใน Photoshop

• จะทำอย่างไรถ้าคุณคิดว่าคอมพิวเตอร์หรือเซิร์ฟเวอร์ของคุณติดมัลแวร์

• คุณต้องการไฟร์วอลล์ของบุคคลที่สามใน Mac และ Windows หรือไม่?

• การแก้ไข: ไม่สามารถเชื่อมต่อกับข้อผิดพลาดเครือข่าย Steam

• แก้ไขข้อผิดพลาด "คำสั่งที่หน่วยความจำอ้างอิงไม่สามารถอ่านได้"