ปัจจัยที่มีผลต่อความเร็วของหน่วยประมวลผล

               ความเร็วของซีพียู (Speed) มีหน่วยวัดเป็น เมกกะเฮิรตซ์ (MHz : MegaHertz) ถ้ามีค่าตัวเลขยิ่งสูง แสดงว่ามีความเร็วมาก ปัจจุบันความเร็วที่ถือว่าใช้งานได้ดีจะอยู่ระหว่าง 2,000 - 3,000 MHz คอมพิวเตอร์ทำงานด้วยความเร็วที่แตกต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ดังนี้

·       รีจิสเตอร์

·       หน่วยความจำภายนอก

·       สัญญาณนาฬิกา เป็นจังหวะ สัญญาณ (Pulse) ในหนึ่งรอบสัญญาณ (Clock Cycle) คอมพิวเตอร์จะคำนวณหนึ่งครั้ง ส่วนความเร็วของรอบสัญญาณ คือจำนวนรอบของสัญญาณต่อวินาที ซึ่งมีความเร็วมากกว่า 100 ล้านรอบต่อวินาที (100 Megahertz)

·       บัส

·       หน่วยความจำแคช

·       Passing Math Operation

ประเภทของหน่วยประมวลผล

               ซีพียูของแต่ละบริษัท แต่ละรุ่นจะมีรูปร่าง    ลักษณะโครงสร้าง และจำนวนขาไม่เหมือนกัน  จากความแตกต่างกันนี้ ซีพียูแต่ละตัวจึงใช้เมนบอร์ดไม่เหมือนกัน ซึ่งในปัจจุบันนี้ซีพียู สำหรับเครื่องพีซี แบ่งได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้

            1. ซีพียู แบบ Cartridge ซีพียูแบบนี้รูปร่างเป็นตลับแบนๆ ห่อหุ้มด้วยกล่องพลาสติกสี่เหลี่ยมด้านล่างจะเป็นแผงขาสัญญาณของซีพียู   สำหรับเสียบลงในช่องแบบ สล๊อต (Slot) ซีพียูแบบนี้มีชื่อเรียกกันโดยทั่วไปว่าแบบ “SECC” (Single Edde Connector Cartridge)  

              2.  ซีพียู แบบ PGA  ซีพียูแบบนี้รูปร่างเป็นชิปแบนๆ มีขาจำนวนมากอยู่ใต้ตัวซีพียู สำหรับเสียบลงในช็อกเก็ตจึงเรียก ว่า “PGA”

โครงสร้างของหน่วยประมวลผล

แบ่งเป็นหน่วยต่างๆ ตามหน้าที่ ดังนี้

            1. Bus Interface Unit เป็นหน่วยที่นำคำสั่งจากแรม มายังหน่วยพรีเฟตช์

            2. Prefetch Unit เป็นหน่วยเก็บคำสั่งไว้ในที่พักข้อมูลแล้วส่งไปที่หน่วยถอดรหัส

            3. Decode Unit เป็นหน่วยที่แปลคำสั่งเพื่อนำไปประมวลผล

            4. Execution Unit เป็นหน่วยที่ทำการประมวลผลประกอบด้วย 4 ส่วนใหญ่ๆ คือ

·       Control Unit เป็นหน่วยควบคุมการสั่งการให้ข้อมูลเป็นไปตามลำดับที่กำหนดไว้

·       Protection Test Unit เป็นหน่วยตรวจสอบความผิดพลาด (Error)

·       Registers เป็นหน่วยความจำใช้เก็บข้อมูลชั่วคราวขณะที่ทำการประมวลผล

·       Arithmetic Logic Unit (ALU) เป็นหน่วยคำนวณและตรรกะ

ชนิดของหน่วยประมวลผล

แบ่งออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้

           แบบที่ 1 ซ็อกเก็ต (Socket)

           ซีพียูประเภทนี้ จะบรรจุอยู่ในรูปแบบที่เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส ทำด้วยพลาสติกหรือเซรามิก หากมองด้านบนตัวของซีพียูจะพบตัวอักษรที่เป็นรายละเอียดต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นยี่ห้อ , ความเร็ว , รุ่น , ค่าแรงไฟ , ค่าตัวคูณ และอีกหลายๆ อย่าง ซีพียูแบบซ็อกเก็ตจะมีการพัฒนาหลายๆแบบ หลายๆรุ่นด้วยกันตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน มีรายละเอียดดังนี้ซีพียูของค่ายดังอย่างอินเทล จะมี รุ่นหลักๆ ได้แก่ 8086 , 8088 , 80286 , 80386 , 80486 , Pentium , Pentium MMX

ลักษณะของซ็อกเก็ต (Socket)

           แบบที่ 2 สล็อต (Slot)

           ซีพียูแบบนี้จะมีสถาปัตยกรรมที่ดูน่าเชื่อถือมาก เป็นการพัฒนาออกมาแบบแตกต่างจากซีพียูในอดีตโดยสิ้นเชิง มีลักษณะเป็นแผ่นวงจรสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดใหญ่ มีพลาสติกสีดำ หุ้มห่อไว้เป็นตลับ ได้แก่ Pentium Celeron บางรุ่น , Pentium II , Pentium III บางรุ่นซีพียูของ ค่ายเอเอ็มดี ได้แก่ Athlon (K7)

ลักษณะของสล็อต (Slot)

บริษัทผู้ผลิต CPU

               1. Intel จากอดีตจนถึงปัจจุบัน ซีพียูค่ายนี้มักจะมีเทคโนโลยีการผลิต และความเร็วเหนือซีพียูจากค่ายอื่นๆ โดยซีพียูตระกูลแรกที่ใช้หมายเลขแสดงรุ่น มักจะถูกซีพียูจากค่ายอื่นเลียนแบบ โดยใช้คำว่า PR (Pentium Rate)  ตามด้วยความเร็วซีพียูเป็น MHz เนื่องจากกฎหมายลิขสิทธิ์ไม่

คลอบคลุมถึงตัวเลข ดังนั้นในรุ่นต่อมาอินเทล  จึงเปลี่ยนไปเรียกชื่อแทนการใช้เลขมี ดังนี้ Pentium , Pentium MMX , Pentium Pro , Pentium III , Celeron , Pentium II , Pentium 4

                  2. AMD เป็นผู้ผลิตซีพียูเพียงรายเดียวของโลกที่สามารถผลิตซีพียู แข่งกับอินเทลได้ใกล้เคียงกันซึ่งอินเทล มักเป็นผู้นำทางด้านความเร็วและประสิทธิภาพ ส่วน AMD เน้นในเรื่องราคาที่ถูกกว่าในประสิทธิภาพที่ใกล้เคียงกัน จึงทำให้ผู้ใช้เริ่มหันมาซื้อซีพียูของ AMD กันมากขึ้นโดยซีพียูรุ่นแรกๆ ที่สร้างชื่อเสียงให้กับ AMD คือรุ่น K5 , K6 ส่วนรุ่น K7 หรือ  Athlon นั้นเป็นรุ่นแรกที่ AMD สามารถผลิตให้มีความเร็วและประสิทธิภาพเหนือกว่า Intel

รุ่นต่างๆ ของหน่วยประมวลผล

1. บริษัท Intel

·       ซีพียูตระกูล Celeron D

·       ซีพียูตระกูล Pentium 4

·       ซีพียูตระกูล Pentium D

·       ซีพียูตระกูล Pentium Extreme

·       ซีพียูตระกูล Pentium Dual Core

·       ซีพียูตระกูล Core 2 Duo

2. บริษัท AMD

·       ซีพีรุ่น K5

·       ซีพีรุ่น K6

·       ซีพีรุ่น K6-2

·       ซีพีรุ่น Sharptooth (K6-III)

·       ซีพีรุ่น K6-2+

·       ซีพีรุ่น K6-III+

·       ซีพีรุ่น K7 / Athlon

·       ซีพีรุ่น Argon

·       ซีพีรุ่น Palomino (Athlon)

·       ซีพีรุ่น Thunderbird (Athlon)

·       ซีพีรุ่น Thoroughbred (Athlon)

·       ซีพีรุ่น Barton (Athlon)

·       ซีพีรุ่น Spitfire (Duron)

·       ซีพีรุ่น Duron

·       ซีพีรุ่น Morgan (Duron)

·       ซีพีรุ่น Appoloosa (Duron)

·       ซีพีรุ่น Mustang

·       ซีพีรุ่น SledgeHammer

·       ซีพีรุ่น ClawHammer

แนวโน้มอนาคตของ CPU

1. แนวโน้มการพัฒนาซีพียูในอนาคต

            เทคโนโลยีการผลิตซีพียูที่วันนี้ทำได้เล็กเพียงแค่ 0.13 ไมครอน ถึงแม้ว่าอนาคตอันใกล้จะลดขนาดลง เหลือ 0.09 ไมครอน ก็ตาม แต่ดูเหมือนว่าการพัฒนาในครั้งต่อไปจะยังทำได้ยาก หากแต่การพัฒนาในขณะนี้บริษัทผู้ผลิตซีพียูไม่ว่าจะเป็นยักษ์ใหญ่อย่างอินเทล และยักษ์เล็ก คือ เอเอ็มดี ต่างก็พยายามมองหาสถาปัตยกรรมการออกแบบภายในให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากที่สุด โดยจะเน้นการพัฒนาคล็อก หรือสัญญาณนาฬิกาให้สูงๆ เข้าไว้ แนวโน้มการพัฒนาซีพียูในปัจจุบัน เริ่มจะเน้นไปที่ตลาดไร้สายมากขึ้น เพราะนับจากนี้เป็นต้นไปเป็นยุคของ Mobile Life ที่อุปกรณ์ทุกอย่างต้องสามารถติดต่อสื่อสารถึงกันได้ ไม่ว่าจะอยู่ส่วนไหนของโลกก็ตาม

2. ความเร็วของซีพียู

            ความเร็วของซีพียูจะขึ้นอยู่กับตัวให้จังหวะการทำงาน หรือ วงจรกำเนิดสัญญาณนาฬิกา ทำหน้าที่จ่ายสัญญาณให้กับส่วนต่างๆ เพื่อให้แต่ละส่วนมีการทำงานที่เป็นจังหวะ และจะมีการทำงานที่สัมพันธ์กัน นอกจากนั้นยังแสดงถึงความเร็วในการประมวลผลอีกด้วย เรียกสัญญาณนาฬิกานี้ว่า “Clock” ซึ่งสัญญาณนาฬิกานี้ก็ คือ ความถี่ในการส่งสัญญาณของแหล่งกำเนิดไปยังส่วนต่างๆ ซึ่งมีหน่วยวัดเป็นจำนวนรอบต่อวินาทีที่เราเรียกกันว่า “เฮิรตซ์” (Hz) โดยความเร็วซีพียูจะมีหน่วยเป็นเมกะเฮิรตซ์ (MHz–ระดับล้านครั้งต่อวินาที) แต่ในปัจจุบันนี้ซีพียูมีความเร็วขยับขึ้นสูงถึงระดับ กิกะเฮิรตซ์ (GHz–ระดับพันล้านรอบต่อวินาที) หากมีความถี่ของสัญญาณนาฬิกาสูง แสดงว่าสามารถประมวลผลได้ที่ความเร็วสูง

3. สถาปัตยกรรมซีพียู

            1. สถาปัตยกรรมแบบ CISC : Complex Instruction Set Computing เป็นสถาปัตยกรรมการออกแบบซีพียูที่ใช้ในเครื่องพีซียูทั่วๆไป จะใช้วิธีการเพิ่มขีดความสามารถของคำสั่งทำให้คำสั่งหนึ่งต้องทำงานเพิ่มขึ้นและซับซ้อนขึ้น ด้วยวิธีนี้ทำให้สถาปัตยกรรมของตัวซีพียูต้องสนับสนุนชุดคำสั่งใหม่ๆ เพิ่มขึ้น ประกอบกับไซเคิล (Cycle) การทำงานของแต่ละคำสั่งจะใช้จำนวนไซเคิลไม่เท่ากัน บางคำสั่งทำงานเสร็จภาคในไซเคิลเดียว บางคำสั่งต้องใช้หลายไซเคิล ความคิดนี้จึงกลายมาเป็นคอมพิวเตอร์ในกลุ่ม CISC และความคิดนี้ได้พัฒนาต่อเนื่องมาเป็นลำดับจนถึงปัจจุบัน จะมีการออกแบบวงจรภายในที่ซับซ้อน แต่ง่ายกับโปรกแกรมเมอร์ในการเรียนรู้คำสั่ง เพราะการประมวลผลทั้งหมดจะกระทำในตัวซีพียูเอง

            2. สถาปัตยกรรมแบบ RISC : Reduces Instruction Set Computing ซีพียูทำงานด้วยไซเคิลที่แน่นอน และลดจำนวนคำสั่งลงให้เหลือคำสั่งพื้นฐานมากที่สุด แล้วใช้หลักการทำงานแบบไปป์ไลน์

(Pipeline) จึงนับว่าเป็นสถาปัตยกรรมที่ได้ทำการแก้ปัญหาของ CISC โดยใช้การประมวลผลแบบง่ายๆ แต่หันไปพัฒนาประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์ให้มีความเร็วสูงขึ้น จึงทำงานได้เร็วขึ้นนั่นเอง