คอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์ ที่หลายๆคนรู้จัก และก็ใช้ประโยชน์กันหลากหลาย บ้างก็ใช้ทำงานเกี่ยวกับการจัดการเอกสาร เพราะเนื้อที่ในคอมพิวเตอร์สามารถจัดเก็บเอกสารได้เยอะมากๆ...
(ความรู้เบื้องต้น )

ความรู้เบื้องต้น

CPU Intel ที่ใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์

 คงจะคุ้นหูกันสำหรับคำๆนี้ และบทความนี้จะนำเสนอ CPU ของบริษัท Intel แน่นอนว่าเป็น CPU ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดคอมพิวเตอรืบ้านเรา ก่อนอื่นเลยจะนำเสนอข้อมูลคร่าวๆ เกี่ยวกับ CPU สักนิด ว่ามันคืออะไร สำคัญขนาดใหนกับเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เราใช้งานกันอยู่

 

 

CPU หรือ Central Processing Unit คือหัวใจหลักในการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์จึงขาดซีพียูไม่ได้ ซีพียู เป็นตัวควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ที่อยู่ในคอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต่อร่วมกับคอมพิวเตอร์ 

กลไกการทำงานของซีพียู 

การทำงานของคอมพิวเตอร์ ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่ หน่วยความจำ ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปลความหมายและกระทำตามเรียงกันไปทีละคำสั่ง หน้าที่หลักของซีพียู คือควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ ตลอดจนทำการประมวลผล ประสิทธิภาพและความเร็วในการทำงานของซีพียู หรือ ความสามารถในการประมวลผล (Processing Power) นั้นขึ้นอยู่กับชนิดหรือรุ่นของซีพียู

บริษัทIntel ก่อตั้งเมื่อ ค.ศ. 1968 โดยชื่อบริษัทย่อมาจาก Integrated Electronics Corporation โดยผู้ก่อตั้งคือ กอร์ดอน มัวร์ (Gordon Moore) และโรเบิร์ต นอยซ์ (Robert Noyce) อดีตพนักงานของ Fairchild Semiconductor พนักงานยุคแรกเริ่มที่สำคัญอีกคนของอินเทลคือ แอนดรูว์ โกรฟ ซึ่งในภายหลังเป็นผู้บริหารคนสำคัญ ที่ทำให้อินเทลก้าวขึ้นมาเป็นบริษัทระดับโลกในปัจจุบัน

Intel Corp
ประวัติของ บริษัทIntel
ประเภท บริษัทมหาชน (NASDAQ: INTC)
ก่อตั้ง ค.ศ. 1968
ที่ตั้ง ซานตาคลารา รัฐแคลิฟอร์เนีย
บุคลากรหลัก พอล โอเทลลินี (ซีอีโอ)
เครก แบร์เรตต์ (ประธานบริษัท)
อุตสาหกรรม เซมิคอนดัคเตอร์
ผลิตภัณฑ์ ไมโครโพรเซสเซอร์ หน่วยความจำแบบแฟลช
รายได้ 34.2 พันล้านดอลลาร์
พนักงาน 94,000 คน
เว็บไซต์ www.intel.com

CPU ได้รับการพัฒนาเรื่อยมาโดยเฉพาะ บริษัทIntel เป็นผู้ผลิตซีพียูสำหรับเครื่องพีซีรายใหญ่ที่สุดของโลก บริษัทIntel ได้ผลิตซีพียู มาตั้งแต่คอมพิวเตอร์รุ่นแรกจนพัฒนาต่อมาเรื่อยๆ จากยุค 386, 486 จนมาใช้ชื่อ Pentium, Pentium Pro, Celeron, Pentium 2, Pentium 3 จากนั้นก็มาถึงยุคของ Pentium 4 แม้ในช่วงที่ AMD เปิดตัว Athlon 64 มาในราคาที่ถูกกว่าและดึงส่วนแบ่งตลาดไปได้มาก แต่ครั้งนี้ Intel กลับมายึดตลาดซีพียูคืนด้วย Core 2 Duo ซึ่งเป็นซีพียูที่มีประสิทธิภาพสูงแต่ใช้พลังงานน้อย จึงมีความร้อนน้อยกว่า Pentium D เป็นอย่างมาก

CPU รุ่นเก่า ๆ ในอดีต

เริ่มจากยุคแรก ๆ สมัยที่มีคอมพิวเตอร์ใช้กันเลยอันนี้ก็เป็นการพัฒนาของ Intel

  • 1971 : 4004 Microprocessor รุ่นแรกของ Intel ใช้งานในเครื่องคิดเลข
  • 1972 : 8008 Microprocessor รุ่นที่พัฒนาต่อมา ใช้งานแบบ "TV typewriter" กับ dump terminal
  • 1974 : 8080 Microprocessor รุ่นนี้เป็นการใช้งานแบบ Personal Computer รุ่นแรก ๆ
  • 1978 : 8086-8088 Microprocessor หรือรุ่น XT ยังเป็นแบบ 8 bit เป็น PC ที่เริ่ม ใช้งานจริงจัง
  • 1982 : 80286 Microprocessor หรือรุ่น AT 16 bit เริ่มเป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้งาน แพร่หลายกันแล้ว
  • 1985 : 80386 Microprocessor เริ่มเป็น CPU 32 bit และสามารถทำงานแบบ Multitasking ได้
  • 1989 : 80486 Microprocessor เข้าสู่ยุคของการใช้จอสี และมีการติดตั้ง Math-Coprocessor ในตัว
  • 1993 : Pentium Processor ยุคแรกที่ Intel ใช้ชื่อว่า Pentium
  • 1995 : Pentium Pro Processor สำหรับเครื่อง Server และ Work Station
  • 1997 : Pentium II Processor ปัจจุบันไม่เห็นใช้งานแล้ว
  • 1998 : Pentium II Xeon(TM) Processor สำหรับ Server และ Work Station
  • 1999 : Celeron(TM) Processor สำหรับตลาดระดับล่างของ Intel ที่ตัดความสามารถ บางส่วนออก
  • 1999 : Pentium III Processor เป็นที่นิยมกันมากในช่วงนั้น
  • 1999 : Pentium III Xeon(TM) Processor สำหรับ Server และ Work Station
  • 2001 : Pentium 4 Processor ไม่ค่อยมีใช้งาน
  • ซีพียูตระกูล Pentium D

  •  

    ซีพียูตระกูล Pentium Extreme
  • ซีพียูตระกูล Pentium Dual Core

  •  

    ซีพียูตระกูล Core 2 Duo
  • ซีพียูตระกูล Core 2 Extreme Processor

  •  

    ซีพียูตระกูล Core i7
  • ซีพียูตระกูล Core i7 Extreme

CPU รุ่นที่มีใช้งานอยู่ในปัจจุบัน

ซีพียูตระกูล Pentium 4
670, 661, 660, 651, 650, 641, 640, 631, 630, 551, 541, 531, 521 [มี Hyper-Threading]524, 519K, 516, 511, 506 [ไม่มี Hyper-Threading] CPU Single-core มีความเร็วตั้งแต่ 2.66 - 3.80GHz มี Cache L2 ตั้งแต่ 1 - 2MB มี FSB ตั้งแต่ 533 – 800MHz มีระบบประหยัดพลังงาน Intel SpeedStep (ยกเว้น Pentium 551, 541, 531, 521, 524, 519K, 516, 506) รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 90 และ 65นาโนเมตร บน LGA775

ซีพียูตระกูล Pentium D
960, 950, 945, 940, 930, 925, 920, 915, 840, 830, 820, 805 CPU Dual-core มีความเร็วตั้งแต่ 2.8 - 3.60GHz มี Cache L2 ตั้งแต่ 2 - 4MB มี FSB 800MHz ไม่มี Hyper-Threading มีระบบประหยัดพลังงาน Intel SpeedStep (ยกเว้น PentiumD820,805) รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 90 และ 65นาโนเมตร บน LGA775

ซีพียูตระกูล Pentium Extreme
965, 955, 840 CPU Dual-core มีความเร็วตั้งแต่ 3.20 - 3.73GHz มี Cache L2 ตั้งแต่ 2 - 4MB มี FSB ตั้งแต่ 800 - 1066MHz มีเทคโนโลยี Hyper-Threading ไม่มีระบบประหยัดพลังงาน รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 90 และ 65นาโนเมตร บน LGA775

ซีพียูตระกูล Core 2 Duo
E6700, E6600, E6400, E6300, E7600, E7500, E7400, E7300, E7200, E8600, E8500, E8400 CPU Dual-core มีความเร็วตั้งแต่ 1.86 – 3.33GHz มี Cache L2 ตั้งแต่ 2 - 4MB FSB ตั้งแต่ 1333 - 1066MHz ไม่มี Hyper-Threading มีระบบประหยัดพลังงาน Intel SpeedStep รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 45นาโนเมตร บน LGA775

ซีพียูตระกูล Core 2 Quad
โปรเซสเซอร์ Intel® Core™2 Quad ซึ่งมีพื้นฐานจากการปฏิวัติทางนวัตกรรมของ Intel® Core™ microarchitecture มอบหน่วยประมวลผลสี่แกนหลักในโปรเซสเซอร์ตัวเดียว นำมาซึ่งประสิทธิภาพและการตอบสนองที่รวดเร็วอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนสำหรับการใช้งานแบบมัลติเธรดและมัลติทาสกิ้งในสภาพแวดล้อมการทำงานที่บ้านและในสำนักงานเวอร์ชั่นล่าสุดของโปรเซสเซอร์นี้สร้างขึ้นจากเทคโนโลยีการผลิต 45nm ของ Intel ที่จะนำประโยชน์ที่แตกต่างมากให้กับคุณ เทคโนโลยีนี้ใช้ทรานซิสเตอร์ hafnium-infused Hi-k ซึ่งช่วยให้โปรเซสเซอร์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นโดยการเพิ่มความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์เป็นสองเท่า เป็นการช่วยเพิ่มสมรรถนะและความเร็วเมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า และช่วยเพิ่มขนาดแคชเพิ่มขึ้นสูงสุดถึง 50 เปอร์เซ็นต์ เทคโนโลยีการผลิต 45nm ของ Intel ช่วยให้โปรเซสเซอร์ Intel Core 2 Duo มอบประสิทธิภาพที่เหนือกว่าโดยไม่ได้ใช้พลังงานมากขึ้น โปรเซสเซอร์ Intel® quad-core นี้เป็นตัวแทนของความเป็นผู้นำอย่างต่อเนื่องของ Intel และเป็นการช่วยผลักดันการใช้งานหน่วยประมวลผลแบบมัลติคอร์

ซีพียูตระกูล Core 2 Extreme
CPU Dual-core ความเร็ว 2.93GHz มี Cache L2 ขนาดใหญ่ถึง 4MB FSB 1066MHz ไม่มี Hyper-Threading มีระบบประหยัดพลังงาน Intel SpeedStep รองรับ EM64T มีเทคโนโลยีป้องกันการโจมตีของไวรัส ใช้การผลิตแบบ 45 นาโนเมตร บน LGA775

ซีพียูตระกูล Core i7
Intel Core i7 รุ่นธรรมดา มี 2 รุ่น คือ

  1. Intel Core i7 920
              = 2.67 GHz ,

              = L2 Cache 256x4KB,L3Cache 8MB Share,

              = Multiplier 20x

              = BusSpeed 133.3 MHz

              = QPI 2.4GHz = TDP 130 w

              = Socket B LGA 1366

              = MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSSE3,SSE4.1,SSE4.2,EMT64T

  2. Intel Core i7 940
              = 2.93 GHz ,

              = L2 Cache 256x4KB,L3Cache 8MB Share,

              = Multiplier 22x

              = BusSpeed 133.3 MHz

              = QPI 2.4GHz = TDP 130 w

              = Socket B LGA 1366

              = MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSSE3,SSE4.1,SSE4.2,EMT64T

ซีพียูตระกูล Core i7 Extreme
    Intel Core i7 Extreme มี 1 รุ่น ดังนี้

       Intel Core i7 920

          = 3.20 GHz ,

          = L2 Cache 256x4KB,L3Cache 8MB Share,

          = Multiplier 24x

          = BusSpeed 133.3 MHz

          = QPI 3.2GHz

          = TDP 130 w

          = Socket B LGA 1366

          = MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSSE3,SSE4.1,SSE4.2,EMT64T

หน่วยประมวลผลกลาง (central processing unit)หรือที่นิยมเรียกย่อ ๆ ว่า ซีพียู CPU เป็นส่วนตีความ และประมวลผล ตามชุดของคำสั่งเครื่องจากซอฟต์แวร์หน่วยประมวลผลเปรียบเสมือนเป็นสมองของคอมพิวเตอร์ ในการทำหน้าที่ตัดสินใจหรือคำนวณ จากคำสั่งที่ได้รับมา เช่น การเปรียบเทียบ การกระทำการทางคณิตศาสตร์ ฯลฯ โดยมีกระบวนการพื้นฐานคือ

อ่านชุดคำสั่ง (fetch)

ตีความชุดคำสั่ง (decode)
ประมวลผลชุดคำสั่ง (execute)

อ่านข้อมูลจากหน่วยความจำ (memory)

เขียนข้อมูล/ส่งผลการประมวลกลับ (write back)

สถาปัตยกรรมของหน่วยประมวลผลกลาง ประกอบไปด้วย ส่วนควบคุมการประมวลผล (control unit) และ ส่วนประมวลผล (execution unit) และจะเก็บข้อมูลระหว่างการคำนวณ ไว้ในระบบรีจิสเตอร์ การทำงานของหน่วยประมวลผลกลางแบ่งออกตามหน้าที่ได้เป็นห้ากลุ่มใหญ่ๆ ดังนี้ โดยทำงานทีละคำสั่ง จากคำสั่งที่เรียงลำดับกันไว้ตอนที่เขียนโปรแกรม

Fetch – การอ่านชุดคำสั่งขึ้นมา 1 คำสั่งจากโปรแกรม ในรูปของระหัสเลขฐานสอง (Binary Code from on-off of BIT)
Decode – การตีความ 1 คำสั่งนั้นด้วยวงจรถอดรหัส (Decoder circuit) ตามจำนวนหลัก (BIT) ว่ารหัสนี้จะให้วงจรอื่นใดทำงานด้วยข้อมูลที่ใด

Execute – การทำงานตาม 1 คำสั่งนั้น คือ วงจรใดในไมโครโปรเซสเซอร์ทำงาน เช่น วงจรบวก วงจรลบ วงจรเปรียบเทียบ วงจรย้ายข้อมูล ฯลฯ
Memory – การติดต่อกับหน่วยความจำ การใช้ข้อมูที่อยู่ในหน่วยจำชั่วคราว (RAM, Register) มาใช้ในคำสั่งนั้นโดยอ้างที่อยู่ (Address)
Write Back – การเขียนข้อมูลกลับ โดยมีหน่วยจำ Register ช่วยเก็บที่อยู่ของคำสั่งต่อไป ภายหลังมีคำสั่งกระโดดบวกลบที่อยู่
การทำงานแบบขนานในระดับคำสั่ง (ILP)

การทำงานของหน่วยประมวลผลกลางแบบมี pipeline

โดยการทำงานเหล่านี้ถ้าเป็นแบบพื้นฐานก็จะทำงานกันเป็นขั้นตอนเรียงตัวไป เรื่อยๆ แต่ในหลักความเป็นไปได้คือการทำงานในแต่ละส่วนนั้นค่อนข้างจะเป็นอิสระออก จากกัน จึงได้มีการจับแยกกันให้ทำงานขนานกันของแต่ละส่วนไปได้ หลักการนี้เรียกว่า pipeline เป็นการทำการประมวลผลแบบขนานในระดับการไหลของแต่ละคำสั่ง (ILP: Instruction Level Parallelism) โดยข้อมูลที่เป็นผลจากการคำนวณของชุดก่อนหน้าจะถูกส่งกลับไปให้ชุดคำสั่งที่ ตามมาในช่องทางพิเศษภายในหน่วยประมวลผลนั่นเอง

การทำงานของหน่วยประมวลผลกลางแบบมี pipeline และเป็น superscalar

การทำงานแบบขนานสามารถทำให้มีความสามารถเพิ่มขึ้นได้อีกคือเพิ่มการทำงาน แต่ละส่วนออกเป็นส่วนที่เหมือนกันในทุกกลุ่มแต่ให้ทำงานคนละสายชุดคำสั่งกัน วิธีการนี้เรียกว่าการทำหน่วยประมวลผลให้เป็น superscalar วิธีการนี้ทำให้มีหลายๆ ชุดคำสั่งทำงานได้ในขณะเดียวกัน โดยงานหนักของ superscalar อยู่ที่ส่วนดึงชุดคำสั่งออกมา (Dispatcher) เพราะส่วนนี้ต้องตัดสินใจได้ว่าชุดคำสั่งอันไหนสามารถทำการประมวลผลแบบขนาน ได้ หลักการนี้ก็เป็นการทำการประมวลผลแบบขนานในระดับการไหลของแต่ละคำสั่ง (ILP: Instruction Level Parallelism) เช่นกัน
การทำงานแบบขนานในระดับกลุ่มชุดคำสั่ง (TLP)

การทำงานของโปรแกรมคอมพิวเตอร์แต่ละโปรแกรมสามารถแบ่งตัวออกได้เป็นระดับ กลุ่มชุดคำสั่ง (Thread) โดยในแต่ละกลุ่มสามารถทำงานขนานกันได้ (TLP: Thread Level Parallelism)

หวังว่าทุกท่านคงจะได้ความรู้เกี่ยวกับ CPU จากบทความนี้ไม่มากก็น้อย หากข้อมูลที่นำเสนอมีความผิดพลาดประการใด หรือต้องการชี้แนะนำ สามารถแนะนำมาได้ทางอินบ๊อค เฟสบุ๊ค ต้องขอขอบพระคุณทุกท่านที่ติดตามให้กำลังใจด้วยดีเสมอมา