رشته پردازشی در CPU چیست؟

اگر زیاد با کامپیوتر کار می‌کنید و کامپیوتر ابزار اصلی کار شماست، می‌دانید که عملکرد نقش مهمی را ایفا می‌کند. رشته پردازشی از جمله فاکتور‌های مهمی است که باید در نظر داشته باشید. می‌دانید که رشته‌ پردازشی چیست و چگونه کار می‌کنید؟

در این مقاله به این سوال پاسخ خواهیم داد و می‌بینیم که رشته‌های پردازشی چه نقشی در پردازنده شما دارند. نحوه عملکرد آن‌ها به چه نحو است و چه تاثیر مثبتی روی سرعت پردازنده شما دارد. با تاو پی‌سی همراه باشید.

خلاصه‌ای از رشته پردازشی

به بیان ساده، رشته پردازشی به پردازنده این امکان را می‌دهد تا چیز‌های مختلف را به صورت هم‌زمان اجرا کند. اجرای هم‌زمان وظایف مختلف به کمک رشته‌ها ممکن می‌شود. بنابراین اگر نیاز به اجرای فرآیند‌های سنگینی به صورت هم‌زمان دارید، باید به دنبال یک پردازنده‌ای بگردید که تعداد رشته پردازشی بیشتری دارد.

رشته‌های پردازشی به بالاترین سطح کد اجرا شده توسط یک پردازنده اشاره می‌کنند، بنابراین با رشته‌های زیاد، CPU شما می‌تواند چندین کار را هم‌زمان انجام دهد. همه CPU ها دارای رشته‌های فعال هستند و هر فرآیندی که در کامپیوتر شما انجام می‌شود حداقل دارای یک رشته است.

تعداد رشته‌ها رابطه مستقیمی با تعداد هسته‌های پردازنده شما دارد. به طور معمول، هر هسته دارای 2 رشته است، بنابراین یک پردازنده‌ای 2 هسته‌ای دارای 4 رشته پردازشی است، یا یک پردازنده با 8 هسته، 16 رشته پردازشی دارد. به همین نسبت اگر یک پردازنده رده بالا با 24 هسته داشته باشید، از وجود 48 رشته بهره‌مند خواهید شد. رشته‌ها برای عملکرد کامپیوتر شما مهم است، چرا که مشخص کننده این است که چندتا تسک را در واحد زمان می‌تواند انجام دهد.

بیشتر بخوانید: هسته پردازنده‌ها چگونه کار می‌کند؟

CPU چیست؟

قبل از اینکه به سراغ مفهوم رشته پردازشی برویم، باید یک سری اطلاعات پایه‌ای را درباره کارکرد CPU بدانیم. نمی‌توان عملکرد یکی را بدون درک توانایی‌های دیگری درک کرد. پردازنده جزء اصلی و هسته کامپیوتر شماست که مشخص می‌کند کامپیوتر چگونه باید کار کند و چقدر خوب می‌تواند این‌ کار را انجام دهد. کامپیوتر بدون وجود پردازنده کار نمی‌کند.

CPU دستورالعمل‌های اولیه‌ را که شما در حال کار می‌دهید می‌گیرد و آن کارها را به سایر چیپ‌های سیستم شما اختصاص می‌دهد. با دادن کارهای پیچیده به چیپ‌هایی با قدرت بالاتر، کامپیوتر شما می‌تواند به شکل بهتر و سریع‌تری کار کند.

پردازنده را گاهی اوقات مغز کامپیوتر می‌نامند. روی مادربرد قرار دارد و بخشی مجزا از قسمت رم است. پردازنده بالای بخش حافظه کار می‌کند که همه اطلاعات کامپیوتر را ذخیره می‌کند. حافظه و پردازنده نیز جدا از کارت گرافیک هستند، که اطلاعات را می‌گیرد و به تصاویری که روی مانتیور می‌آید تبدیل می‌کند.

با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، پردازنده‌ها کوچک و کوچک‌تر شدند و عملکردشان سریع‌تر از همیشه شده است. اگر کمی در مورد قانون مور بدانید، این عملکرد سریع‌تر را درک خواهید کرد. قانون مور می‌گوید که تعداد ترانزیستورها در یک مدار هر دو سال دو برابر می شود. طبیعتا این قانون فیزیک نیست که درست مطلق باشد، اما با توجه به نرخ رشدی که این اجزا دارند، پیش‌بینی آن کار خیلی سختی نبود.

CPU چه کاری انجام می‌دهد؟

همانطور که گفتیم، پردازنده مغز کامپیوتر شماست. پردازنده اطالاعات را از یک برنامه یا اپلیکشن خاص می‌گیرد، یک سری محاسبات را انجام می‌دهد و در نهایت دستور را اجرا می‌کند. به صورت کلی یک حلقه سه قسمتی به نام‌های fetch،decode و execute فرآیند کلی پردازنده را تشکیل می‌دهند.

پردازنده ابتدا دستورالعمل‌ها را از رم دریافت می‌کند و بعد از آن وارد فاز دوم می‌شود که این دستورالعمل را دیکود یا رمزگشایی می‌کند. بعد از رمزگشایی، فاز سوم به اجرا درمی‌آید. اطلاعات رمزگشایی شده از CPU عبور می‌کند تا به واحدهایی برسد که باید دستور مورد نیاز را انجام دهند. در فرآیند رمزگشایی، محاسبات ریاضی را برای ارسال سیگنال مورد نیاز به سیستم شما انجام می‌دهد. این حلقه بارها و بارها و برای هر دستوری که به آن می‌رسد تکرار می‌شود.

CPU بخش مهمی از هر سیستمی است و دست در دست هم با رشته‌های پردازشی کار می‌کند. پردازنده‌های مختلف دارای تعداد متفاوتی از رشته‌ها برای محدود کردن یا بهبود عملکرد کامپیوتر شما هستند.

حالا که با عملکرد پردازنده آشنا شدیم، می‌توانیم بریم به سراغ پرسش اصلی خودمان.

رشته پردازشی چیست؟

یک رشته توالی کوچکی از دستورالعمل‌های برنامه‌ریزی شده است. یک رشته پردازشی به بالاترین سطح کدی که پردازنده شما می‌تواند اجرا کند اشاره دارد. آن‌ها معمولا توسط یک مدل زمان‌بندی مدیریت می شوند که بخشی استاندارد از هر سیستم عامل است.

برای تولید یک رشته، ابتدا باید یک فرآیند داشته باشیم. فرآیند یک رشته ایجاد می‌کند که سپس اجرا می‌شود، این می‌تواند برای یک دوره زمانی کوتاه یا طولانی باشد، بسته به آسان یا پیچیده بودن خود فرآیند دارد. صرف نظر از اینکه چقدر طول می‌کشد، این شرایطی را به وجود می‌آورد که انگار کامپیوتر دارد کارها را به صورت هم‌زمان انجام می‌دهد.

هر فرآیند حداقل یک رشته پردازشی دارد، ولی برای حداکثر آن سقفی تعیین نشده است. برای کارهای پیچیده، هرچه پردازنده شما رشته بیشتری داشته باشد عملکرد بهتری از خودش ارائه می‌‌دهد. با چندین رشته، یک فرآیند می‌تواند کارهای مختلفی را به طور هم‌زمان انجام دهد.

شما همچنین ممکن است درباره کلماتی مانند multithreading یا hyper-threading نیز بشنوید. فناوری Hyper-threading به یک هسته CPU اجازه می‌دهد تا به عنوان دو هسته عمل کند و سرعت اجرای یک اپلیکیشن یا برنامه خاص را افزایش دهد. حتی با وجود یک هسته، می‌تواند عملکرد را به گونه‌ای شبیه‌سازی کند که انگار 2 هسته وجود دارد. هرچه رشته پردازشی بیشتری داشته باشد، کامپیوتر شما نیز عملکرد بهتر و سریع‌تری خواهد داشت. به همین ترتیب، اگر یک پردازنده 2 هسته‌ای دارید، این تکنولوژی به شما 4 هسته می‌دهد.

رشته پردازشی و پردازنده چگونه باهمدیگر کار می‌کنند؟

برای درک بهتر موضوع، دانستن اینکه چگونه رشته‌ها و پردازنده با هم کار می‌کنند مفید است.

شما یک دستور را اجرا می‌کنید و پردازنده شروع به اجرای 3 فاز خودش می‌کند تا آن دستور را پردازش کند. رشته پردازشی دنباله‌ای از دستورالعمل‌ها است که به کامپیوتر شما می گوید که برای اجرای آن دستور چه کاری باید انجام دهد. آن‌ها برای باز کردن برنامه‌ها، استفاده از برنامه‌ها، پخش ویدیو و انجام هر کاری در کامپیوتر با هم همکاری می‌کنند. مهم نیست که این دستورالعمل‌ها از کجا می‌آیند، پردازنده شما تعیین می کند که کدام فرآیند توسط CPU و کدام یک توسط یک رشته باید اداره شود.

هر بار که پردازنده شما یک رشته جدید لود می‌کند، رشته اصلی در حافظه اصلی ذخیره می‌شود. هنگامی که دستورالعمل‌های اصلی از چرخه حذف شدند، یک رشته جدید می‌تواند شروع شود. سپس رشته جدید اولین مرحله از فرآیند سه مرحله‌ای fetch، decode و execution را آغاز می‌کند.

بیشتر بخوانید: فرکانس پردازنده چیست؟

سخن پایانی

بیشتر مردم معمولا چیز زیادی در مورد رشته‌ها نمی‌دانند، اهمیتی به دانستن آن نمی‌دهند و وقت خود را صرف درک اینکه چه کاری انجام می‌دهند یا چرا اهمیت دارند، نمی‌کنند. اگر معمولاً فقط یک برنامه را روی کامپیوتر خود اجرا می کنید، واقعا هم نیازی به دانستن این‌همه اطلاعات ندارید. اما اگر می‌خواهید بدانید که کامپیوتر شما دقیقا چگونه کار می‌کند، دانستن عملکرد رشته‌ها ضروری است.

در ویندوز، همه رشته‌ها برای مدتی فعال هستند. برخی از پردازنده‌ها دارای چندین رشته با قابلیت hyper-threading هستند که دو برابر تعداد هسته‌های CPU شما را شبیه‌سازی می‌کنند. با رشته‌های زیاد، حتی یک پردازنده تک هسته‌ای هم می‌تواند وظایف مختلفی را به طور هم‌زمان انجام دهد. برای داشتن یک سیستم با کارایی مناسب، به پردازنده مناسب و تعداد رشته‌های زیاد نیاز دارید. ما به رشته‌ها نیاز داریم تا وظایف زیادی را در یک زمان انجام دهند و به کامپیوتر اجازه دهند تا به شکلی سریع‌تر کار کند.

بیشتر بخوانید: کش پردازنده چیست؟