CDN คืออะไร
CPU หรือหน่วยประมวลผลกลางเป็นส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ที่เป็นหน่วยคำนวณหลักในเซิร์ฟเวอร์ เซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์อัจฉริยะอื่นๆ จะแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณดิจิทัลและดำเนินการทางคณิตศาสตร์กับอุปกรณ์เหล่านั้น CPU เป็นองค์ประกอบหลักที่ประมวลผลสัญญาณและทำให้สามารถประมวลผลได้ ซึ่งทำหน้าที่เป็นสมองของอุปกรณ์ประมวลผลต่างๆ โดยจะดึงคำสั่งจากหน่วยความจำ ดำเนินการตามที่จำเป็น และส่งเอาต์พุตกลับไปยังหน่วยความจำ จัดการงานประมวลผลทุกประเภทที่จำเป็นสำหรับเรียกใช้ระบบปฏิบัติการและแอปพลิเคชันต่างๆ
เทคโนโลยี CPU ก้าวหน้าอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป
คอมพิวเตอร์ที่เก่าแก่ที่สุดที่ใช้หลอดสูญญากาศสำหรับการประมวลผล ระบบเช่น ENIAC และ UNIVAC มีขนาดใหญ่และขนาดใหญ่และใช้พลังงานเป็นจำนวนมากและสร้างความร้อนอย่างมาก การประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 ปฏิวัติเทคโนโลยี CPU ทรานซิสเตอร์ได้แทนที่หลอดสูญญากาศทำให้คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลง เชื่อถือได้มากขึ้น และประหยัดพลังงานมากขึ้น ในช่วงกลางคริสต์ทศวรรษ 1960 ได้มีการพัฒนาวงจรผสาน (IC) ซึ่งรวมทรานซิสเตอร์หลายตัวและส่วนประกอบอื่น ๆ ไว้ในชิปคอมพิวเตอร์ตัวเดียว CPU มีขนาดเล็กลงและเร็วขึ้นนำไปสู่การเกิดขึ้นของไมโครโปรเซสเซอร์
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับชิปคอมพิวเตอร์ »
ไมโครโปรเซสเซอร์
ไมโครโปรเซสเซอร์ได้รวม CPU ทั้งหมดลงบนชิป IC ตัวเดียว ซึ่งทำให้คอมพิวเตอร์สามารถเข้าถึงได้มากขึ้น และนำไปสู่การพัฒนาคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ในตอนแรก CPU สามารถจัดการ 16 ถึง 32 บิตของข้อมูลได้ตลอดเวลา ในช่วงต้นคริสต์ทศวรรษ 2000 CPU แบบ 64 บิตได้เกิดขึ้น ซึ่งอนุญาตให้มีการกำหนดที่อยู่หน่วยความจำที่ใหญ่ขึ้น และสนับสนุนการประมวลผลข้อมูลที่กว้างขวางกว่า
เมื่อความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้น สิ่งนี้กลายเป็นความท้าทายที่จะเพิ่มประสิทธิภาพ CPU แบบคอร์เดียวให้ดียิ่งขึ้น แต่ผู้ผลิต CPU เริ่มใช้สถาปัตยกรรมตัวประมวลผลแบบหลายคอร์เพื่อรวมหลายคอร์เข้ากับชิปตัวเดียว
ตัวประมวลสมัยใหม่
ด้วยการเพิ่มขึ้นของอุปกรณ์เคลื่อนที่ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้กลายเป็นสิ่งสำคัญ ปัจจุบันผู้ผลิต CPU ได้พัฒนา CPU ที่ใช้พลังงานต่ำและประหยัดพลังงานสำหรับอุปกรณ์พกพาที่ทันสมัย เช่น สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต
เนื่องจากงานปัญญาประดิษฐ์ (AI) และงานที่ใช้กราฟิกจำนวนมากกลายเป็นที่แพร่หลายมากขึ้น CPU เฉพาะทาง เช่น หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) และตัวเร่งความเร็ว AI จึงถูกนำมาใช้เพื่อจัดการกับเวิร์กโหลด
การวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องในด้านนาโนเทคโนโลยีและวัสดุศาสตร์ได้ปูทางสำหรับทรานซิสเตอร์ด้วยกล้องจุลทรรศน์และ CPU ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น การประมวลผลแบบควอนตัมและเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่อื่น ๆ มีศักยภาพในการพัฒนาเทคโนโลยีประมวลผลคอมพิวเตอร์ต่อไป
ส่วนประกอบของ CPU มีอะไรบ้าง
CPU เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบหลักหลายส่วนที่ประมวลผลข้อมูลและเรียกใช้คำสั่งต่างๆ องค์ประกอบหลักของ CPU จะกล่าวถึงในลำดับต่อไป
หน่วยควบคุม
หน่วยควบคุมจะจัดการการประมวลผลคำสั่งและประสานงานการไหลเวียนของข้อมูลภายใน CPU และระหว่างส่วนประกอบอื่นๆ ของคอมพิวเตอร์ โดยมีส่วนประกอบตัวถอดรหัสคำสั่งที่ตีความคำสั่งที่ดึงมาจากหน่วยความจำและแปลงเป็นการทำงานระดับไมโครที่ CPU สามารถเรียกใช้ได้ หน่วยควบคุมจะชี้นำส่วนประกอบอื่นๆ ของ CPU ให้ดำเนินการที่จำเป็น
รีจิสเตอร์
รีจิสเตอร์มีขนาดเล็ก ตำแหน่งที่จัดเก็บหน่วยความจำความเร็วสูงภายใน CPU ส่วนประกอบเหล่านี้จะเก็บข้อมูลที่ CPU กำลังทำงานอยู่และอำนวยความสะดวกให้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว CPU มีรีจิสเตอร์หลายประเภท เช่น
- รีจิสเตอร์อเนกประสงค์ที่เก็บข้อมูลการปฏิบัติงาน
- รีจิสเตอร์คำสั่งที่เก็บคำสั่งที่กำลังดำเนินการในขณะนั้น
- ตัวนับโปรแกรมที่เก็บที่อยู่หน่วยความจำของคำสั่งถัดไปที่จะดึงข้อมูล
รีจิสเตอร์ให้เวลาในการเข้าถึงที่เร็วกว่าระดับหน่วยความจำอื่นๆ เช่น RAM หรือหน่วยความจำแคช
ALU
Arithmetic Logic Unit (ALU) ดำเนินการทางคณิตศาสตร์พื้นฐาน (การบวก การลบ การคูณ และการหาร) และดำเนินการทางตรรกะ (AND, OR และ NOT) กับข้อมูล โดยรับข้อมูลจากรีจิสเตอร์ภายใน CPU แล้วประมวลผลตามคำสั่งจากชุดควบคุม และสร้างผลลัพธ์
หน่วยจัดการหน่วยความจำ
ทั้งนี้อาจมีหน่วยอินเทอร์เฟซบัสหรือหน่วยจัดการหน่วยความจำแยกต่างหาก โดยขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมของ CPU ส่วนประกอบเหล่านี้จะจัดการกับงานที่เกี่ยวข้องกับหน่วยความจำ เช่น จัดการการทำงานร่วมกันระหว่าง CPU และ RAM นอกจากนี้ ยังจัดการหน่วยความจำแคช ซึ่งเป็นหน่วยหน่วยความจำขนาดเล็กและรวดเร็วที่อยู่ภายใน CPU และหน่วยความจำเสมือนที่ CPU ต้องใช้ในการประมวลผลข้อมูล
นาฬิกา
CPU ต้องอาศัยสัญญาณนาฬิกาเพื่อซิงโครไนซ์การทำงานภายใน นาฬิกาสร้างสัญญาพัลส์อย่างสม่ำเสมอที่ความถี่เฉพาะเจาะจง และรอบสัญญาณนาฬิกาเหล่านี้จะประสานกับการทำงานของ CPU ความเร็วของนาฬิกาวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz) และเป็นตัวกำหนดจำนวนคำสั่งที่ CPU สามารถดำเนินการได้ต่อวินาที CPU สมัยใหม่มีความเร็วสัญญาณนาฬิกาแปรผัน ซึ่งปรับตามเวิร์กโหลดเพื่อให้ประสิทธิภาพและการใช้พลังงานสมดุลกัน
CPU ทำงานอย่างไร
ตัวประมวลผลคอมพิวเตอร์ทำงานร่วมกับส่วนประกอบฮาร์ดแวร์และโปรแกรมซอฟต์แวร์อื่น ๆ เพื่อประมวลผลข้อมูลและจัดการการไหลของข้อมูลภายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คำสั่งเหล่านี้มักจะทำงานเป็นวงจร กับแต่ละรอบคำสั่งที่เป็นตัวแทนของสามขั้นตอนหลัก
วงจรตัวประมวลผลคอร์
ขั้นตอนพื้นฐานในวงจรคำสั่งจะอธิบายต่อไป
คำสั่งดึงข้อมูล
CPU เรียกคำสั่งจากหน่วยความจำ คำสั่งที่มีรหัสไบนารีที่เป็นตัวแทนของงานที่เฉพาะเจาะจงหรือการดำเนินงานสำหรับ CPU หน่วยควบคุมจะตีความคำสั่งและกำหนดการดำเนินการที่จะดำเนินการ นอกจากนี้ยังระบุส่วนประกอบของ CPU เฉพาะที่จำเป็นสำหรับงาน
การประมวลผลคำสั่ง
CPU ดำเนินการดำเนินการที่ระบุในข้อมูลที่เรียก จะดำเนินการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เปรียบเทียบตรรกะ การจัดการข้อมูลหรือการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างการลงทะเบียนหรือตำแหน่งที่ตั้งหน่วยความจำ
การจัดเก็บผลลัพธ์
หลังจากที่รันคำสั่ง CPU อาจต้องเก็บผลในหน่วยความจำหรือปรับปรุงการลงทะเบียนที่เฉพาะเจาะจงกับข้อมูลใหม่ ตัวนับโปรแกรม (PC) มีการปรับปรุงเพื่อชี้ไปยังที่อยู่ของคำสั่งต่อไปที่จะเรียก CPU ทำซ้ำวงจรและเรียก ถอดรหัส และดำเนินการคำสั่งตามลำดับ
ฟังก์ชันเพิ่มเติมของตัวประมวลผล
CPU ยังสามารถจัดการกับคำสั่งโฟลว์การควบคุม เช่น การข้ามและการสร้างสาขาพร้อมกับการขัดจังหวะสัญญาณที่สร้างขึ้นโดยอุปกรณ์ภายนอกหรือเหตุการณ์ที่ต้องให้ความสนใจทันที เมื่อมีการขัดจังหวะเกิดขึ้น CPU ชั่วคราวจะระงับงานปัจจุบัน บันทึกสถานะ และข้าใไปยังงานประจำบริการที่ถูกขัดจังหวะ หลังจากประมวลผลการขัดจังหวะ CPU จะกลับมาทำงานก่อนหน้านี้
CPU สมัยใหม่มักจะใช้เทคนิค เช่น การทำงานแนวขนานและคำสั่งการทำไปป์ไลน์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน คำสั่งหลายรายการสามารถอยู่ในขั้นตอนรอบที่แตกต่างกันไปพร้อม ๆ กันซึ่งจะช่วยให้การใช้งานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นของทรัพยากร CPU
อะไรคือคุณสมบัติขั้นสูงของ CPU
CPU ที่ดีที่สุดมีประสิทธิภาพ ประสิทธิผล และความยืดหยุ่น ทำให้สามารถจัดการงานด้านคอมพิวเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เราจะอธิบายคุณสมบัติขั้นสูงบางข้อต่อไป
คอร์
ในขณะที่ตัวประมวลผลแบบคอร์เดียวเป็นมาตรฐานในอดีต CPU ทั้งหมดมีตัวประมวลผลกายภาพหลายตัวในปัจจุบัน คอร์เป็นหน่วยประมวลผลของแต่ละตัวภายใน CPU คอร์เพิ่มเติมช่วยให้ CPU สามารถจัดการกับเธรดหลายเธรด (ลำดับของคำสั่ง) แบบขนาน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมได้อย่างมีนัยสำคัญ การประยุกต์ใช้งานสามารถใช้ประโยชน์จากการออกแบบแบบหลายคอร์ โดยการแบ่งงานออกเป็นงานย่อยขนาดเล็กที่สามารถทำสำเร็จได้พร้อม ๆ กัน
ไฮเปอร์เธรด
ไฮเปอร์เธรดเป็นการใช้งานแบบมัลติเธรดที่พัฒนาขึ้นโดย Intel ซึ่งทำให้คอร์ CPU แต่ละตัวสามารถทำงานหลายเธรดได้พร้อมกัน จะช่วยให้แกนกายภาพแต่ละตัวปรากฏเป็นแกนเสมือนสองตัวในระบบปฏิบัติการ ซอฟต์แวร์ที่ใช้ทรัพยากรฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ชุดคำสั่งขั้นสูง
CPU สมัยใหม่ยังมีชุดคำสั่งขั้นสูงและเทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อเร่งการทำงานเฉพาะ ชุดคำสั่งเหล่านี้นอกเหนือจากการดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะพื้นฐานให้ความสามารถเพิ่มเติมในการจัดการการคำนวณที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ยกตัวอย่างเช่น CPU อาจรวมถึงชุดคำสั่งเฉพาะสำหรับงานเหล่านี้:
- งานมัลติมีเดีย เช่น การถอดรหัสวิดีโอ การเข้ารหัสเสียง และการประมวลผลภาพ
- อัลกอริทึมการเข้ารหัสและการถอดรหัส เช่น Advanced Encryption Standard (AES) และ Secure Hash Algorithm (SHA)
- คำสั่งเดียว ข้อมูลหลายชุด (SIMD) งานที่ต้องใช้ CPU เพื่อดำเนินการเดียวกันในชุดข้อมูลขนาดใหญ่ สิ่งเหล่านี้เป็นงาน เช่น การแสดงผลกราฟิก การจำลองทางวิทยาศาสตร์ และการประมวลผลสัญญาณดิจิตอล
- การจำลองระบบเสมือนช่วยให้ Virtual Machine (VM) ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
- เวิร์กโหลด AI เช่นการทำงานของนิวรัลเน็ตเวิร์ก
AWS รองรับความต้องการโปรเซสเซอร์ของคุณได้อย่างไร
Amazon Web Services (AWS) มีข้อเสนอเพื่อรองรับความต้องการโปรเซสเซอร์ของคุณ
Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) มีแพลตฟอร์มการประมวลผลที่กว้างและลึกที่สุด มีอินสแตนซ์มากกว่า 600 รายการและตัวเลือกตัวประมวลผลล่าสุด พื้นที่เก็บข้อมูล เครือข่าย ระบบปฏิบัติการ และรูปแบบการซื้อเพื่อช่วยให้คุณตอบสนองความต้องการเวิร์กโหลดของคุณได้ดีที่สุด เราคือผู้ให้บริการระบบคลาวด์รายใหญ่รายแรกที่รองรับโปรเซสเซอร์ Intel, AMD และ Arm และเป็นระบบคลาวด์เพียงแห่งเดียวที่มีอินสแตนซ์ EC2 Mac แบบตามความต้องการ
เมื่อคุณใช้ Amazon EC2 คุณจะได้รับสิทธิประโยชน์ต่อไปนี้ทันที
- รับข้อเสนอประสิทธิภาพในราคาที่ดีที่สุดสำหรับการฝึกแมชชีนเลิร์นนิง รวมถึงราคาต่ออินสแตนซ์การอนุมานที่ต่ำที่สุดในระบบคลาวด์
- เลือกส่วนผสมที่ดีที่สุดระหว่าง CPU, หน่วยความจำ, พื้นที่เก็บข้อมูล และทรัพยากรเครือข่ายสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ
- เลือก Amazon Machine Image (AMI) ที่มีการกำหนดค่าล่วงหน้าและกำหนดเทมเพลตไว้แล้ว เพื่อเริ่มต้นใช้งานได้ทันที
เริ่มต้นใช้งานอินสแตนซ์และโปรเซสเซอร์ที่กำหนดเองบน AWS โดยสร้างบัญชีตั้งแต่วันนี้
