CPU سرور چیست ؟ بررسی اجزا و وظایف سی پی یو سرور

در جامعه امروزی که بیشتر کسب‌وکارها به سمت دیجیتالی شدن پیش می‌روند، سرورها به یکی از مهم‌ترین بخش‌های زیرساختی تبدیل شده‌اند. انجام فرایندهای سنگین و مدیریت داده‌های زیاد بدون داشتن تجهیزات قدرتمند عملا غیرممکن است. یکی از اصلی‌ترین اجزای هر سرور، بخشی است که می‌توان آن را به مغز سیستم تشبیه کرد. این بخش همان CPU یا پردازنده مرکزی است که بدون آن، سرور نمی‌تواند فعالیتی داشته باشد. پردازنده مرکزی در عملکرد کلی سرور تاثیر زیادی دارد و آشنایی دقیق با آن برای استفاده بهتر ضروری است.

CPU سرور چیست؟

پردازنده مرکزی یا CPU در سرور، قطعه‌ای است که وظیفه اصلی آن انجام محاسبات و مدیریت فرمان‌ها است. هر زمان که یک برنامه یا سیستم‌عامل روی سرور اجرا شود، این پردازنده مسئول پردازش دستورها خواهد بود. می‌توان گفت که CPU مانند مغز سیستم عمل می‌کند و تمام عملیات منطقی و محاسباتی را انجام می‌دهد.

برخلاف یک کامپیوتر شخصی، سرورها در اغلب موارد تحت فشار بارهای سنگین و پیچیده قرار دارند. تعداد زیادی درخواست از سوی کاربران یا سرویس‌ها به سرور ارسال می‌شود و پردازنده باید به طور مداوم این فرمان‌ها را دریافت و اجرا کند. علاوه بر پردازش داده‌ها، این قطعه وظیفه هماهنگی میان بخش‌های دیگر مانند رم و سایر سخت‌افزارها را نیز بر عهده دارد.

در سرورهای پیشرفته، از پردازنده‌هایی استفاده می‌شود که هسته‌های متعددی دارند. هر هسته می‌تواند به‌صورت هم‌زمان فرمان‌های مختلف را اجرا کند. همچنین برخی از این پردازنده‌ها از فناوری‌هایی به نام هایپر تردینگ بهره می‌برند که هسته‌های مجازی ایجاد می‌کنند و این ویژگی باعث می‌شود چندین فرایند به‌طور هم‌زمان مدیریت شوند. پس به طور کلی، CPU سرور قطعه‌ای است که داده‌ها را پردازش کرده و فرمان‌ها را اجرا می‌کند تا سرور بتواند خدمات خود را به‌صورت مداوم ارائه دهد. عملکرد ضعیف این بخش می‌تواند باعث کاهش سرعت و افت کارایی سرور شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد سرور اچ پی دست دوم و تجهیزات مربوط آنها می توانید با کارشناسان شرکت ماهان شبکه ایرانیان از طریق  شماره ۰۲۱۹۱۰۰۸۴۱۳ در تماس باشید.

وظایف CPU چیست؟

برای درک بهتر عملکرد  CPU، می‌توان آن را به سه مرحله اصلی به نام دریافت، رمزگشایی و اجرا تقسیم کرد:

در مرحله اول، فرمان‌هایی که قبلا در حافظه ذخیره شده‌اند، توسط پردازنده دریافت می‌شوند. این مرحله شامل انتقال کدهای خام برنامه (ترکیبی از صفر و یک) به داخل پردازنده است.

در مرحله دوم، پردازنده این کدها را رمزگشایی می‌کند. این کار توسط بخشی به نام واحد کنترل انجام می‌شود که دستورها را به سیگنال‌هایی تبدیل می‌کند که مدارهای داخلی پردازنده بتوانند آن‌ها را درک کنند. این سیگنال‌ها مشخص می‌کنند که چه عملیاتی باید انجام شود.

در مرحله سوم، عملیات موردنظر اجرا می‌شود. در این مرحله، وظایف به بخش‌های مختلف پردازنده سپرده می‌شوند. به‌عنوان مثال، اگر دستور مربوط به محاسباتی مانند جمع یا ضرب باشد، این وظیفه به واحد حسابی- منطقی (ALU)  منتقل می‌شود. اگر نیاز به ذخیره‌سازی اطلاعات باشد، از بخش‌های مخصوص نگهداری موقت استفاده می‌شود. نتیجه این عملیات ممکن است داده‌ای باشد که به حافظه ارسال می‌شود یا مرحله‌ای دیگر از پردازش را آغاز کند.

این چرخه به‌صورت مداوم و با سرعت بالا تکرار می‌شود. در سرورها، توانایی پردازنده در انجام این مراحل به‌صورت پیوسته و بدون توقف اهمیت زیادی دارد. پردازنده باید بتواند حجم زیادی از درخواست‌ها را در زمان کوتاه پردازش کند تا سیستم به‌خوبی کار کند و دچار کندی نشود.

اجزای تشکیل دهنده سی پی یو سرور

پردازنده سرور از بخش‌های گوناگونی تشکیل شده که هرکدام وظیفه خاص خود را دارند و به عملکرد کلی آن کمک می‌کنند. برای درک بهتر این سیستم، می‌توان به اجزای اصلی آن اشاره کرد:

– یکی از مهم‌ترین قسمت‌ها، واحد کنترل (CU) است. این بخش مانند یک مدیر عمل کرده و وظایف مختلف را سامان‌دهی می‌کند. وظیفه‌اش این است که تصمیم بگیرد اطلاعات از کجا باید برداشته شود و به کجا انتقال یابد. همچنین، فرمان‌ها را رمزگشایی کرده و مشخص می‌کند که عملیات بعدی در کدام قسمت از پردازنده انجام شود، مثلاً ارسال به واحد حسابی/منطقی یا تنظیم رجیسترها.

– بخش دیگر واحد حسابی – منطقی (ALU) است. این قسمت همان جایی است که محاسباتی مانند جمع و ضرب یا مقایسه‌های منطقی انجام می‌گیرد. به‌عبارتیALU  بخش مهمی برای اجرای عملیات ریاضی و منطقی در پردازنده است.

– رجیسترها نیز مانند حافظه‌های کوچک داخلی عمل می‌کنند. این فضاها برای ذخیره موقت داده‌ها یا فرمان‌هایی که در میانه پردازش هستند، استفاده می‌شوند. سرعت بالای دسترسی به این حافظه، باعث می‌شود CPU نیازی به مراجعه مکرر به حافظه اصلی نداشته باشد.

– حافظه پنهان یا Cache نیز یکی دیگر از اجزای مهم است. این حافظه پرسرعت، داده‌هایی را که به‌طور مداوم مورد نیاز هستند، در نزدیکی واحد پردازش نگهداری می‌کند. کش معمولا در چند سطح  L1، L2، L3  طراحی می‌شود که هرکدام سرعت و ظرفیت متفاوتی دارند.

– در انتها، هماهنگی و تنظیم زمان اجرای دستورات توسط مدار ساعتی یا Clock انجام می‌شود. پالس‌های این مدار سرعت اجرای دستورات را مشخص کرده و نظم پردازش را حفظ می‌کنند. این اجزا در کنار هم باعث می‌شوند پردازنده بتواند داده‌ها را از حافظه بگیرد، آن‌ها را پردازش کند و به‌سرعت خروجی را تولید کند.

انواع پردازنده سرور

در حوزه سخت‌افزار، شرکت‌های زیادی در تولید پردازنده‌های سرور فعالیت می‌کنند و هر کدام مدل‌ها و سری‌های متنوعی را برای پاسخ‌گویی به نیازهای مختلف سازمان‌ها طراحی کرده‌اند. از میان این برندها، پنج خانواده اصلی پردازنده‌ها شناخته‌شده‌تر هستند که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

– پردازنده‌های اینتل زئون (Intel Xeon) توسط شرکت اینتل تولید می‌شوند. این سری به‌خاطر سازگاری بالا با انواع سرورها، توانایی پردازش بارهای سنگین و پشتیبانی از فناوری‌های مختلف مجازی‌سازی شناخته شده است. برخی مدل‌های این خانواده دارای ده‌ها هسته فیزیکی هستند و برای دیتاسنترها و مراکز داده‌ای که بار کاری زیادی دارند، انتخابی ایده‌آل محسوب می‌شوند.

– پردازنده‌های AMD EPYC که توسط کمپانی AMD طراحی شده‌اند، به‌عنوان رقیب جدی اینتل مطرح هستند. این سری به‌دلیل تعداد هسته‌های بیشتر و طراحی پیشرفته‌تر توانسته‌اند جایگاه ویژه‌ای در سرورهای ابری و سیستم‌های پردازشی سنگین به دست آورند. در سال‌های اخیر، محبوبیت این مدل‌ها در محیط‌های حرفه‌ای بیشتر شده است.

– پردازنده‌های Power که توسط IBM طراحی می‌شوند، بیشتر در محیط‌های بزرگ سازمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سری برای پردازش سریع و دقیق داده‌های بسیار حجیم ساخته شده و معمولا در سیستم‌هایی که به توان عملیاتی بالا نیاز دارند، کاربرد دارد.

– پردازنده‌های ARM بیشتر به‌خاطر مصرف انرژی پایین شناخته می‌شوند. اگرچه این معماری در مقایسه با مدل‌های x86 دیرتر به بازار سرورها وارد شد، اما در برخی مراکز داده که پردازش‌های خاصی انجام می‌دهند، مورد استفاده قرار می‌گیرد و به‌تدریج جایگاه خود را پیدا کرده است.

– پردازنده‌های SPARC توسط شرکت اوراکل تولید می‌شوند و عموما در سیستم‌های علمی و مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این خانواده برای انجام محاسبات پیچیده طراحی شده و در دستگاه‌های خاص یا پروژه‌های پیشرفته به‌کار گرفته می‌شود.

انواع CPU سرور از لحاظ ساختار

ساختار پردازنده‌ها شامل ویژگی‌هایی مثل تعداد هسته‌ها، نوع دستورالعمل‌ها و طراحی معماری آن‌ها می‌شود. یکی از جنبه‌های مهم در این زمینه، نوع سوکت و نحوه قرارگیری پردازنده‌ها روی سرور است که می‌تواند برای سرورهای تک پردازنده‌ای یا چندپردازنده‌ای طراحی شود.

پردازنده‌های تک سوکتی معمولا برای سرورهایی استفاده می‌شوند که تنها یک پردازنده روی آن‌ها نصب می‌شود. این نوع مناسب شرکت‌های کوچک‌تر است و طراحی ساده‌تری دارد. البته در این نوع به طور معمول تعداد اسلات‌های حافظه یا پهنای باند ارتباطی محدودتر است.

در مقابل، پردازنده‌های چند سوکتی به سرورهایی تعلق دارند که امکان نصب دو، چهار یا تعداد بیشتری پردازنده در آن‌ها وجود دارد. این طراحی باعث می‌شود قدرت پردازش هم زمان افزایش پیدا کند و برای عملیات پیچیده و سنگین محاسباتی گزینه بهتری باشد. البته برای استفاده موثر از این سیستم‌ها، نیاز به نرم‌افزارها و سیستم‌عامل‌هایی است که قابلیت پشتیبانی از فناوری SMP (پردازش چندگانه متقارن) را داشته باشند.

ویژگی های مهم CPU سرور

برای انتخاب پردازنده سرور، پنج ویژگی اصلی وجود دارد که باید به آن‌ها توجه کرد: هسته‌ها و رشته‌ها، حافظه پنهان، میزان رم پشتیبانی‌شده، مصرف انرژی و سرعت پردازش. در ادامه هرکدام را ساده‌تر توضیح می‌دهیم:

۱) هسته‌ها و رشته‌ها

هرچه تعداد هسته‌ها بیشتر باشد، پردازنده توانایی بیشتری در انجام چندین کار به صورت موازی خواهد داشت. این ویژگی برای سرورهایی که باید حجم بالایی از عملیات را مدیریت کنند، اهمیت زیادی دارد. برخی از پردازنده‌ها نیز از فناوری‌هایی استفاده می‌کنند که هسته‌های مجازی ایجاد می‌کنند تا وظایف بیشتری را مدیریت کنند.

۲) حافظه نهان (کش)

پردازنده‌ها بخشی به نام حافظه پنهان دارند که اطلاعاتی که زیاد استفاده می‌شوند را در خود ذخیره می‌کند. این کار باعث می‌شود پردازنده نیازی نداشته باشد دائم به حافظه اصلی مراجعه کند و سرعت کار افزایش پیدا کند. حجم بیشتر در این بخش، به‌ویژه در سطح  L3، تاثیر زیادی روی عملکرد کلی سیستم دارد.

۳) مدیریت رم

هر پردازنده محدودیتی در مقدار رم قابل استفاده دارد. برای سرورهایی که باید حجم زیادی از داده‌ها را پردازش کنند، انتخاب پردازنده‌ای که از رم بیشتری پشتیبانی کند ضروری است.

۴) مصرف انرژی

پردازنده‌هایی که برق کمتری مصرف می‌کنند، علاوه بر کاهش هزینه‌ها، گرمای کمتری تولید می‌کنند که این موضوع نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده را کاهش می‌دهد. چنین پردازنده‌هایی برای دیتاسنترها و سرورهای بزرگ انتخاب بهتری هستند.

۵)  سرعت پردازش

فرکانس پردازنده نشان‌دهنده سرعت اجرای دستورها است. هرچه این عدد بیشتر باشد، پردازنده سریع‌تر کار می‌کند. البته اگر تعداد هسته‌ها کم باشد، حتی فرکانس بالا نیز ممکن است برای برخی کارهای سنگین کافی نباشد. بنابراین، ترکیبی از تعداد هسته‌های مناسب و فرکانس کافی معمولا بهترین انتخاب خواهد بود.

سرعت عملکرد سی پی یو سرور

عملکرد و سرعت پردازنده سرور به عوامل مختلفی بستگی دارد. یکی از این عوامل، سرعت پردازش یا همان فرکانس پردازنده است. سرعت پایه به حالتی اشاره دارد که پردازنده به‌طور عادی و در کارهای سبک فعالیت می‌کند. اما زمانی که فشار کاری بیشتر شود و پردازنده در شرایط مناسب باشد، می‌تواند سرعت خود را افزایش دهد که به آن حالت توربو گفته می‌شود تا دستورات را سریع‌تر اجرا کند.

علاوه بر فرکانس، تعداد هسته‌ها و طراحی داخلی پردازنده هم تاثیر زیادی بر عملکرد آن دارد. پردازنده‌هایی که از فناوری‌های جدیدتری ساخته شده‌اند، حتی اگر سرعت پایه مشابهی داشته باشند، می‌توانند در هر چرخه کاری عملکرد بهتری ارائه دهند. این موضوع باعث می‌شود که حتی دو پردازنده با سرعت یکسان، بسته به نسل و معماری‌شان، کارایی متفاوتی داشته باشند.

یکی دیگر از عوامل مهم، سرعت و کیفیت ارتباط بین پردازنده و حافظه (رم) است. اگر حافظه کافی سریع نباشد یا داده‌ها به‌خوبی بین پردازنده و حافظه جابه‌جا نشوند، زمان بیشتری برای اجرای دستورات صرف می‌شود و سرعت کلی کاهش پیدا می‌کند.

همچنین، کنترل دمای پردازنده اهمیت زیادی دارد. اگر دمای پردازنده بیش از حد بالا برود، ممکن است سیستم به‌صورت خودکار سرعت پردازنده را کاهش دهد تا از آسیب جلوگیری کند. به همین دلیل، استفاده از سیستم خنک کننده قوی می‌تواند به پردازنده کمک کند تا در مدت طولانی عملکرد پایدارتری داشته باشد.

کدام نوع پردازنده سرور مناسب تر است؟ | مقایسه جامع انواع سی پی یو سرور

برای انتخاب پردازنده مناسب سرور، ابتدا باید نیازهای کاری مشخص شوند. اگر یک مرکز داده به پردازش‌های همزمان و گسترده نیاز داشته باشد، پردازنده‌هایی که تعداد هسته بیشتری دارند، عملکرد بهتری خواهند داشت. این موضوع در پروژه‌هایی که تعداد زیادی ماشین مجازی یا کانتینر به‌طور هم زمان فعال هستند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

در حال حاضر، دو شرکت اصلی تولیدکننده پردازنده‌های سرور، یعنی اینتل و AMD، در بسیاری از موارد پیشرو هستند. پردازنده‌های اینتل زئون به دلیل پشتیبانی گسترده از نرم‌افزارهای سازمانی و ویژگی‌های امنیتی شناخته شده‌اند. مدل‌هایی مانند سری Xeon Scalable  در دیتاسنترهای پیشرفته بسیار محبوب هستند. این پردازنده‌ها تنوع زیادی در تعداد هسته‌ها دارند که از ۴ تا بیش از ۴۰ متغیر است و انتخاب‌های متعددی را برای مدیران فراهم می‌کند.

از سوی دیگر، پردازنده‌های AMD EPYC نیز توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. این پردازنده‌ها تعداد هسته بیشتری در یک سوکت ارائه می‌دهند و در برخی موارد هزینه کمتری نسبت به مدل‌های مشابه اینتل دارند. برای پردازش‌های هم‌زمان یا تحلیل داده‌های حجیم، EPYC   هم گزینه ی خوبی به شمار می‌آید.

در معماری‌های دیگر مانند Power یا SPARC، پردازنده‌ها بیشتر برای پردازش‌های سنگین مهندسی یا پروژه‌های بسیار بزرگ طراحی شده‌اند. بنابراین، انتخاب بهترین پردازنده به نوع پروژه و بودجه موجود بستگی دارد و نمی‌توان یک گزینه را برای همه شرایط برتر دانست.

برای گرفتن مشاوره در زمینه انتخاب سرور، قطعات مربوط به آنها می توانید با کارشناسان شرکت ماهان شبکه ایرانیان از طریق  شماره ۰۲۱۹۱۰۰۸۴۱۳ در تماس باشید. این شرکت در زمینه فروش سرور استوک HP به صورت تخصصی فعالیت دارد.

جمع بندی

برای انتخاب CPU سرور، باید به نیازهای پروژه توجه کرد. این قطعه بخش اصلی در انجام محاسبات و مدیریت پردازش‌هاست و عملکرد آن به پارامترهایی مثل تعداد هسته‌ها، حافظه کش، پشتیبانی از رم و مصرف انرژی بستگی دارد. هر پروژه نیازهای متفاوتی دارد؛ مثلا در برخی موارد، تعداد هسته‌های بیشتر اهمیت دارد درحالی‌که در موارد دیگر سرعت پردازش یا مصرف کمتر انرژی اولویت خواهد بود. پردازنده‌های اینتل زئون و AMD EPYC از پرطرفدارترین گزینه‌ها هستند، اما معماری‌های دیگری مثل Power، ARM یا SPARC نیز در پروژه‌های خاص استفاده می‌شوند. برای انتخاب بهترین گزینه، باید مشخص کرد که هدف میزبانی سرویس‌های گسترده است یا پردازش‌های علمی و دقیق‌تر.