وقتی نوبت به مدارهای کامپیوتری می رسد، ترانزیستورها بلوک اصلی ساختمان هستند. ترانزیستورها مانند یک سوئیچ عمل می کنند که به جریان یا جلوگیری از عبور جریان کمک می کند. امروزه به دلیل پیچیدگی اکثر CPU ها، تعداد ترانزیستورها متفاوت است. اما فقط چند ترانزیستور در یک CPU وجود دارد؟

در یک CPU مدرن، صدها میلیون ترانزیستور می تواند وجود داشته باشد. برای مثال، CPU Apple MI 2020 تا 16 میلیارد ترانزیستور دارد. AMD Ryzen 9 3900X 2019 تا 9.89 میلیارد ترانزیستور دارد، در حالی که AMD Epyc Rome 2019 تا 39.54 میلیارد ترانزیستور دارد.

هرچه تعداد ترانزیستور روی یک CPU بیشتر باشد، فناوری بهتری دارد، که به معنای تجربه بهتر است. تعدادی از عوامل وجود دارد که تعداد ترانزیستورهایی را که در یک CPU پیدا می کنید تعیین می کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد تعداد ترانزیستور در یک CPU به خواندن ادامه دهید.

چه چیزی تعداد ترانزیستورها را در یک CPU تعیین می کند؟

عملکرد یک CPU را می توان تا حد زیادی به دو بخش اصلی دسته بندی کرد: واکشی و رمزگشایی داده ها از حافظه و اجرای دستورالعمل . برای انجام این دستورالعمل ها، CPU به تعداد معینی ترانزیستور نیاز دارد. هر چه تعداد ترانزیستورهای بیشتر باشد، CPU می تواند پردازش های بیشتری را انجام دهد و در نتیجه آن را بهتر می کند. در زیر برخی از عوامل موثر بر تعداد ترانزیستورها در CPU آورده شده است.

عامل شماره 1: معماری

معماری CPU به نوع دستورالعمل و نحوه پردازش دستورات توسط CPU اشاره دارد. در محیط امروزی، دو معماری پردازنده رایج وجود دارد: 64 بیتی (AMD64، IA64 و x86) و 32 بیتی (x64) . بنابراین، بسته به اینکه کدام یک از این معماری ها با CPU شما ارائه می شود، تعداد ترانزیستورهای روی آن نیز متفاوت خواهد بود. دلیل این امر این است که معماری برخی از CPU ها در انجام انواع خاصی از وظایف بهتر از سایرین است. به عبارت دیگر، معماری 64 بیتی CPU ترانزیستورهای بیشتری دارد و می تواند قطعات بزرگتری از داده را نسبت به نمونه 32 بیتی خود پردازش کند.

عامل شماره 2: تعداد هسته ها

یکی دیگر از عوامل موثر بر تعداد ترانزیستورهای یک CPU، تعداد هسته های پردازنده است. هسته یک CPU بخشی است که دستورالعمل ها را دریافت می کند و عملیات را انجام می دهد . و برای انجام این کار، به ترانزیستور نیاز دارد - تعداد زیادی از آنها. یک CPU می تواند یک هسته یا چند هسته داشته باشد. CPU با دو هسته دو هسته ای نامیده می شود، در حالی که یک پردازنده با چهار هسته چهار هسته ای و غیره است. به این ترتیب، هرچه تعداد هسته های پردازنده بیشتر باشد، ترانزیستورهای بیشتری در دسترس هستند و سرعت پردازنده بیشتر می شود.

عامل شماره 3: TDP

TDP یا قدرت طراحی حرارتی یک CPU مقدار توانی است که تحت حداکثر بار از نظر تئوری استفاده می کند. هر چه پردازنده از بار بیشتری استفاده کند، گرمای بیشتری تولید می کند. از این رو، تولید کنندگان کامپیوتر بایدیک سیستم خنک کننده طراحی کنید تا گرما را تحت هر بار کاری دفع کند. ترانزیستورهای روی CPU نیز این سیستم را کنترل می کنند. اگر CPU کار زیادی انجام می دهد، به سیستم خنک کننده بهتری نیاز دارد - بنابراین ترانزیستورهای بیشتری - برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد .

عامل شماره 4: سرعت ساعت

سرعت ساعت عامل دیگری است که بر تعداد ترانزیستورهای پردازنده تأثیر می گذارد. سرعت ساعت به تعداد فرآیندهایی که یک CPU در ثانیه انجام می دهد اشاره دارد . سرعت کلاک پردازنده ها با GHz اندازه گیری می شود، در حالی که برخی از مدل های قدیمی تر CPU با MHz اندازه گیری می شوند.

بنابراین، اگر پردازنده ای با سرعت کلاک می بینید از 2.0 گیگاهرتز ، یعنی 2 میلیارد پردازش در ثانیه انجام می دهد. هرچه سرعت کلاک پردازنده بیشتر باشد، پردازش های بیشتری می تواند انجام دهد. و برای اینکه یک پردازنده سرعت کلاک بالایی داشته باشد، ترانزیستورهای بیشتری دارد . بنابراین، سرعت کلاک بالاتر به معنای ترانزیستورهای بیشتر و سرعت کلاک کمتر به معنای ترانزیستورهای کمتر است.

عامل شماره 5: فرآیند تولید

فرایندهای تولیدی که توسط سازنده استفاده می شود می تواند بر تعداد ترانزیستورهای یک CPU تأثیر بگذارد. همه سازندگان فناوری پیشرفته ای برای قرار دادن ترانزیستورهای بیشتر روی یک CPU ندارند. افزایش تعداد ترانزیستورها روی یک هسته هزینه تولید آن را افزایش می دهد . از این رو، تولیدکنندگان زیادی از قرار دادن این تعداد ترانزیستور روی یک CPU هیجان زده نیستند تا آن را برای کاربران مقرون به صرفه تر کنند.خرید. تا زمانی که CPU کارهای مورد نیاز را انجام می دهد، به نظر نمی رسد تولیدکنندگان از افزایش قابل توجه تعداد آنها ناراحت باشند.

عامل شماره 6: عوامل دیگر

عوامل دیگر می توانند بر تعداد ترانزیستورهای یک CPU تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، وجود یک GPU می تواند تعداد ترانزیستورهای CPU را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. در حالی که کارت های گرافیک اختصاصی در حال تبدیل شدن به هنجار هستند، گرافیک های یکپارچه قدیمی نیستند. اگر یک CPU دارای پردازنده گرافیکی یکپارچه باشد، تعداد سازندگان ترانزیستور که باید به CPU وارد شوند افزایش می یابد.

ترانزیستورها گستره وسیعی از کاربردها دارند و فقط در CPUهای کامپیوترها استفاده نمی شوند.

نتیجه گیری

دانستن تعداد ترانزیستورها روی CPU تا حدودی مبهم و شفاف است. امروزه بسیاری از CPU ها از میلیاردها ترانزیستور ساخته شده اند. بنابراین، به جای تمرکز بر تعداد میلیون ها یا میلیاردها ترانزیستور روی یک CPU، توجه بیشتر به آنچه دستگاه می تواند انجام دهد ارزشمندتر است. از این رو، مشخصات CPU، مانند سرعت ساعت، تعداد هسته‌ها و اندازه حافظه پنهان، عملکرد عالی را بهتر ارزیابی می‌کنند.

سوالات متداول

با توجه به اندازه کوچک CPUهای مدرن، چگونه ترانزیستورها می توانند میلیاردها ترانزیستور را در خود جای دهند؟ این امکان پذیر است زیرا ترانزیستورهای موجود در CPUهای امروزی کوچکتر از آن چیزی هستند که تصور می کنید.عرض یک ترانزیستور متوسط ​​روی یک CPU فقط حدود 14 نانومتر است . برای بیان بهتر این موضوع، ترانزیستورها در یک CPU حدود 14 برابر بزرگتر از یک مولکول DNA هستند .

ترانزیستورها در CPU ها با روش کامپیوتری پیچیده ای به نام لیتوگرافی ساخته می شوند. به دلیل کوچک بودن آنها، روی یک ویفر سیلیکونی تحت نور شدید فرابنفش چاپ می شوند.