কেন CPU-তে এতগুলি ট্রানজিস্টর থাকে? (ব্যাখ্যা করা হয়েছে)

Kena Cpu Te Etaguli Tranajistara Thake Byakhya Kara Hayeche

দাবিত্যাগ: এই পোস্টে অনুমোদিত লিঙ্ক থাকতে পারে, যার অর্থ আপনি যদি আমাদের লিঙ্কগুলির মাধ্যমে একটি কেনাকাটা করেন তাহলে আমরা একটি ছোট কমিশন পাই, আপনার কোন খরচ ছাড়াই। আরও তথ্যের জন্য, আমাদের পরিদর্শন করুন দাবিত্যাগ পৃষ্ঠা .

Intel 4004 CPU, 1971 সালে প্রবর্তিত, শুধুমাত্র বৈশিষ্ট্যযুক্ত 2,300 ট্রানজিস্টর , কিন্তু 2010 সালের মধ্যে কোর সিপিইউ ছিল 560 মিলিয়ন অ্যাপল এম 2 প্রো প্রসেসরে 40 বিলিয়ন ট্রানজিস্টর আছে, এবং M2 ম্যাক্স চিপে আছে 67 বিলিয়ন। কিন্তু কেন অনেক আছে, এবং তারা কি জন্য ব্যবহার করা হয়?



  AdobeStock_55492780 একটি সাদা পটভূমিতে একটি সর্পিল গঠনে একে অপরের উপরে স্তূপ করা অনেক সিপিএস

কিভাবে ট্রানজিস্টর সংখ্যা CPU কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে

সিপিইউ আছে অনেক ট্রানজিস্টর ঘড়ির গতি, কোর, মেমরি, প্রক্রিয়াকরণ শক্তি এবং অন্যান্য কর্মক্ষমতা প্রক্রিয়া বৃদ্ধির জন্য।

ডেস্কটপ পিসি বা ল্যাপটপগুলি জটিল কম্পিউটিং এর জন্য দক্ষ এবং শক্তিশালী প্রসেসরের প্রয়োজন, তাই CPU-তে প্রত্যাশিতভাবে কাজ করার জন্য আরও ট্রানজিস্টর থাকতে হবে। প্রতি ইনপুট , আউটপুট , বা একটি CPU জড়িত প্রক্রিয়া কারেন্ট বা বিদ্যুৎ প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করতে কয়েকটি ট্রানজিস্টরের প্রয়োজন।

বেশিরভাগ প্রক্রিয়া একাধিক CPU উপাদান ব্যবহার করে, তাই একাধিক বা অসংখ্য ট্রানজিস্টর প্রত্যাশিত কর্মক্ষমতা প্রদানের জন্য তাৎক্ষণিকভাবে কাজ করে।

এইভাবে, ট্রানজিস্টরের সংখ্যা নির্ধারণ করে যে একটি CPU কত দ্রুত একটি প্রক্রিয়া সম্পন্ন করতে পারে। একটি কম্পিউটার বা ল্যাপটপ যে কাজটি করে তাতে একাধিক নির্দেশাবলী এবং প্রক্রিয়া জড়িত থাকে, শুধু আপনার ইনপুট এবং কাঙ্খিত আউটপুট নয়।

এছাড়াও, নির্দেশাবলী অতি দ্রুত গতিতে প্রক্রিয়া করতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, 2,300 ট্রানজিস্টর সহ Intel 4004 CPU শুধুমাত্র প্রক্রিয়া করতে পারে 92,600 নির্দেশাবলী প্রতি সেকেন্ডে 50 বছরেরও বেশি আগে।

আগের কিছু Intel Core i9 CPU গুলি একটি প্রক্রিয়া করতে পারে৷ কিছু প্রতি সেকেন্ডে মিলিয়ন নির্দেশাবলী . এই ধরনের কর্মক্ষমতা লক্ষ লক্ষ ট্রানজিস্টর প্রয়োজন, যদি বিলিয়ন না.

সমস্ত CPU-তে যেকোনো কিছু প্রক্রিয়া করার জন্য 3টি বিস্তৃত পর্যায় রয়েছে:

  • আই-টাইম : প্রথম পর্যায়টি নির্দেশের সময় হিসাবে পরিচিত। কন্ট্রোল ইউনিট (সিইউ) বা একটি সিপিইউ সমস্ত প্রাসঙ্গিক ডেটা ALU বা গাণিতিক লজিক ইউনিটে নির্দেশ করার জন্য নির্দেশ আনয়ন এবং ব্যাখ্যা করতে তার মেমরি ব্যবহার করে।
  • ই-টাইম : দ্বিতীয় পর্যায় হল কার্যকর করার সময় যখন ALU ফলাফল গণনা করার জন্য কোনো যৌক্তিক নির্দেশনা কার্যকর করে। এই ফলাফলটি তখন CPU-এর ক্যাশে মেমরিতে সংরক্ষণ করা হয়, নিয়ন্ত্রণ ইউনিটের ক্রিয়া সাপেক্ষে।
  • মেশিন সাইকেল : CU আপনার ইনপুট এবং আউটপুট নির্দেশাবলীর উপর নির্ভর করে ফলাফল সরবরাহ বা সংরক্ষণ করতে CPU ক্যাশে নির্দেশ করে। আই-টাইম, ই-টাইম এবং এই ধরনের ফলাফলের ডেলিভারি বা স্টোরেজ সম্মিলিতভাবে মেশিন চক্র গঠন করে।

একটি CPU দ্বারা প্রক্রিয়াকৃত প্রতিটি নির্দেশ এই 3টি পর্যায় অতিক্রম করে।

অনেক প্রক্রিয়ার আরও পর্যায় থাকতে পারে, বিশেষ করে যদি পেরিফেরাল ডিভাইস জড়িত থাকে। অত্যাধুনিক সফ্টওয়্যার বা প্রযুক্তি ব্যবহার করে জটিল প্রক্রিয়া নির্দেশাবলীকে জটিল এবং দীর্ঘায়িত করতে পারে।

নির্দেশাবলীর এককালীন প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে সমস্ত কাজ সম্পূর্ণ নাও হতে পারে, এই ক্ষেত্রে একটি CPU-কে ঘড়ির গতির উপর ভিত্তি করে অন্য একটি চক্র ব্যবহার করতে হতে পারে। যেকোন সিপিইউ প্রতি সেকেন্ডে লক্ষ লক্ষ থেকে বিলিয়ন নির্দেশ প্রসেস করতে লক্ষ লক্ষ থেকে বিলিয়ন ট্রানজিস্টরের প্রয়োজন হয়।

গেমিংয়ের জন্য উইন্ডোজ 10 অপ্টিমাইজ করা

এই সহজ পারস্পরিক সম্পর্কের বাইরে, একটি CPU এর বিভিন্ন উপাদান এবং তাদের স্পেসিফিকেশনের জন্য একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক ট্রানজিস্টরের প্রয়োজন, এবং চাহিদা শুধুমাত্র কয়েক বছর ধরে বেড়েছে। আমাকে CPU ট্রানজিস্টর প্রসঙ্গে প্রধান উপাদান এবং তাদের চশমার বিবর্তন নিয়ে আলোচনা করতে দিন।

স্থাপত্য

আপনি সম্ভবত নিম্নলিখিত ধরনের CPU আর্কিটেকচারের সাথে পরিচিত:

  • 4-বিট
  • 8-বিট
  • 16-বিট
  • 32-বিট
  • 64-বিট

পুরানো ইন্টেল 4004 4-বিট সিপিইউ একই সাথে 4 বিট ডেটা প্রক্রিয়া করতে পারে, যখন সমসাময়িক 64-বিট সিপিইউ একই সাথে 64 বিট প্রক্রিয়া করতে পারে। আপনি এই স্থাপত্যটিকে 4-লেন এবং 64-লেনের মহাসড়ক বা 4 এবং 64 তারের সেটগুলি একই সাথে বিদ্যুৎ পরিবাহী বা না হিসাবে কল্পনা করতে পারেন।

CPU ট্রানজিস্টর বুলিয়ান লজিকের উপর ভিত্তি করে সুইচ হিসেবে কাজ করে। বাইনারি সিস্টেম, 0 এবং 1, এই সুইচগুলি বন্ধ করে এবং খোলে। CPU-তেও পরিবর্ধক হিসাবে ট্রানজিস্টর আছে, কিন্তু আমাকে লজিক গেট তৈরি করে এমন সুইচের উদ্দেশ্য ব্যবহার করতে দিন।

যেহেতু প্রতিটি ট্রানজিস্টর খুলতে বা বন্ধ করতে পারে, যেমন একটি প্রক্রিয়ার জন্য নির্দেশাবলী চালাতে পারে, তাই ডেটার বিটের পার্থক্য শুধুমাত্র 64 - 4 = 60 নয়। 4-বিট এবং 32-বিটের মধ্যে পার্থক্য এবং 64-বিটের মধ্যে পার্থক্য নয় শুধু বিভিন্ন বিট কিন্তু এই নির্দেশাবলী কি সঙ্গে যোগাযোগ করে, যা একটি প্রক্রিয়া নির্ধারণ করে।

উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দেশ বা একটি প্রক্রিয়া গঠনকারী ডেটার বিটগুলি নিয়ন্ত্রণ ইউনিট এবং মেমরির সাথে যোগাযোগ করবে। অন্যান্য মূল উপাদান হল গাণিতিক যুক্তি ইউনিট , প্রাথমিক মেমরি (RAM) , এবং স্টোরেজ (হার্ড ড্রাইভ) .

0 ব্যবহার করে ইন্টারঅ্যাকশনের সুযোগ বিবেচনা করে ( বন্ধ বা মিথ্যা ) এবং 1 ( খোলা বা সত্য ), বিভিন্ন CPU আর্কিটেকচার নিম্নলিখিত কোয়ান্টাম ডেটা অ্যাক্সেস এবং রেফারেন্স করতে পারে:

  • 4-বিট : 2 4 (16 বাইট)
  • 8-বিট : 2 8 (256 বাইট)
  • 16-বিট : 2 16 (65,536 বাইট)
  • 32-বিট : 2 32 (4,294,967,296 বাইট, অর্থাৎ, ~4 GB)
  • 64-বিট : 2 64 (18,446,744,073,709,551,616 বাইট, অর্থাৎ ~18 বিলিয়ন GB)

একটি 32-বিট সিপিইউ তাত্ত্বিকভাবে 4 গিগাবাইট ক্যাশে মেমরি, হার্ড ড্রাইভ ডেটা, বা RAM একসাথে অ্যাক্সেস করতে পারে। যদি একটি CPU 4,294,967,296 মেমরি অ্যাড্রেসের সাথে রিয়েল-টাইমে এক বা একাধিক প্রসেস সম্পূর্ণ করার জন্য ইন্টারঅ্যাক্ট করতে হয়, তাহলে এই ধরনের প্রক্রিয়া সহজ করার জন্য প্রচুর ট্রানজিস্টরের প্রয়োজন।

বেশিরভাগ সিপিইউ সমস্ত উপলভ্য বাইট ডেটা বা মেমরি অ্যাড্রেস অ্যাক্সেস করে না কারণ অনেকগুলি ইতিমধ্যে বিভিন্ন সিস্টেম প্রক্রিয়ার জন্য সংরক্ষিত রয়েছে। এছাড়া, একটি 64-বিট CPU-এর জন্য 18 বিলিয়ন GB বা 18 exabytes (EB) যে কোনো স্ট্যান্ডার্ড ডেস্কটপ কম্পিউটার বা ল্যাপটপের প্রয়োজনের বাইরে।

  AdobeStock_542762887 সাদা গ্লাভস পরা লোকটি ধূসর পটভূমিতে একটি সিপিইউ ধরে আছে

ঘড়ির গতি

সিপিইউ কয়েকশ কিলোহার্টজ থেকে গিগাহার্টজে ঘড়ির গতিতে বিবর্তিত হয়েছে। এই বিবর্তনটি CPU-তে ট্রানজিস্টরের ক্রমবর্ধমান সংখ্যার সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। এখানে কিছু উদাহরণ আছে:

  • 23,000 ট্রানজিস্টর সহ Intel 4004 4-বিট CPU-এর ঘড়ির গতি ছিল 740 KHz।
  • iAPX 86 (8086) 16-বিট CPU-তে 29,000 ট্রানজিস্টর সহ 10 MHz পর্যন্ত ঘড়ির গতি ছিল।
  • ইন্টেল 80286 সিপিইউ 134,000 ট্রানজিস্টর সহ 25 মেগাহার্টজ পর্যন্ত উচ্চতা পেয়েছে।
  • 275,000 ট্রানজিস্টর সহ প্রথম 32-বিট ইন্টেল CPU (386DX) 16 থেকে 33 MHz ক্লক করেছে।
  • 5.0 GHz বা 5.8 GHz ক্লক স্পিড সহ সমস্ত Intel Core i9 CPU-তে 1 বিলিয়ন ট্রানজিস্টর আছে।

ক্লক স্পিড হল একটি সিপিইউ এক সেকেন্ডে সর্বাধিক যতগুলি চক্র সম্পন্ন করতে পারে, তাই একটি সিপিইউর সেই চক্রগুলি শুরু, প্রক্রিয়া এবং সম্পূর্ণ করার জন্য পর্যাপ্ত ট্রানজিস্টরের প্রয়োজন। 5 GHz এর ক্লক স্পিড সহ একটি CPU প্রতি সেকেন্ডে 5 বিলিয়ন সাইকেল চালাতে পারে।

ক্যালকুলেটর উইন্ডোজ 10 কাজ করা বন্ধ করে দিয়েছে

কোর

সিপিইউ আর্কিটেকচার এবং ঘড়ির গতির মতো, কোরের সংখ্যাও সময়ের সাথে বিকশিত হয়েছে। একটি মাল্টি-কোর প্রসেসরের প্রতিটি কোরের প্রধান উপাদানগুলি অন্যান্য কোরের জন্য উত্সর্গীকৃত বা আলাদা করা থাকে, যেমন নিম্নলিখিতগুলি:

  • যাওয়া ( গাণিতিক যুক্তি ইউনিট )
  • সঙ্গে ( নিয়ন্ত্রণ ইউনিট )
  • স্মৃতি ( L1 উৎসর্গ করা হয় )

এমনকি কোর L2 এবং L3 ক্যাশে ভাগ করলেও, মূল উৎসর্গীকৃত উপাদানগুলি কোটি কোটি না হলেও লক্ষ লক্ষ ট্রানজিস্টরের চাহিদার জন্য যথেষ্ট ট্যাক্স করছে। এছাড়াও, হাইপারথ্রেডিং সহ মাল্টি-কোর সিপিইউতে আরও ট্রানজিস্টরের প্রয়োজন হয়।

একইভাবে, একটি আনলক করা CPU ওভারক্লকিং রিয়েল-টাইম প্রসেসিং চাহিদা বাড়িয়ে দেবে, তাই চিপে লক করা প্রসেসরের চেয়ে অনেক বেশি ট্রানজিস্টর থাকতে হবে। একটি CPU এর দক্ষতা এবং কর্মক্ষমতার প্রতিটি উল্লেখযোগ্য উন্নতি ট্রানজিস্টর গণনার উপর নির্ভর করে।

স্মৃতি

সমস্ত সমসাময়িক CPU-তে একটি উল্লেখযোগ্য ক্যাশে মেমরি থাকে, যা সাধারণত কিছু ক্ষেত্রে 3 বা এমনকি 4টি বিভাগে বিভক্ত হয়:

  • L1
  • L2
  • L3
  • L4

CPU-র অন্যান্য প্রধান উপাদানগুলির মতো, ক্যাশে মেমরির ক্ষমতাও সময়ের সাথে প্রসারিত হয়েছে। ইন্টেল 80386 32-বিট সিপিইউতে 275,000 ট্রানজিস্টর থাকা সত্ত্বেও কোনও ক্যাশে ছিল না, তবে আধুনিক প্রসেসরগুলিতে L1, L2 এবং L3 সহ 100 এমবি মেমরি (SRAM) থাকতে পারে।

স্ট্যাটিক র্যান্ডম অ্যাক্সেস মেমরি (এসআরএএম), যা একটি সিপিইউ-এর একটি মূলের জন্য ক্যাশে হিসাবে কাজ করে, এটি একটি পিসির প্রাথমিক মেমরি ডায়নামিক র্যান্ডম অ্যাক্সেস মেমরি (ডিআরএএম) এর মতো নয়। DRAM প্রতি মেমরি সেল 1টি ট্রানজিস্টর ব্যবহার করে।

SRAM প্রতি মেমরি কোষে একাধিক ট্রানজিস্টর ব্যবহার করে, সাধারণত 6টি।

এইভাবে, 1 গিগাবাইট পর্যন্ত ক্যাশ মেমরি বা SRAM সহ একটি CPU-এর জন্য প্রচলিত RAM বা DRAM থেকে অনেক বেশি ট্রানজিস্টর প্রয়োজন। আপনার কম্পিউটিং প্রয়োজনীয়তা দক্ষতার জন্য ক্যাশ মেমরির উপর নির্ভর করে বা সমস্ত প্রক্রিয়ার জন্য দ্রুত পরিবর্তনের সময়গুলির উপর নির্ভর করে কর্মক্ষমতার জন্য SRAM অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা

একটি সিপিইউ-এর সমস্ত প্রধান উপাদান যা বেশি ট্রানজিস্টর দাবি করে তা অধিকতর প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতার জন্য অপরিহার্য। ট্রানজিস্টর হল যেকোন প্রসেসিং মেট্রিকের ভিত্তি যা আপনি অগ্রাধিকার দেন কারণ সমস্ত নির্দেশাবলী নিচের দিকে ফুটে ওঠে:

আমি কিভাবে আমার কম্পিউটার একটি দ্বিতীয় মনিটর চিনতে পেতে পারি?
  • পরিবর্ধক
  • যুক্তির পথ
  • সুইচ

লজিক গেটের উদাহরণ বিবেচনা করুন:

  • এবং
  • নন্দ
  • NOR
  • না
  • বা
  • XNOR
  • বিনামূল্যে

লজিক গেট টাইপের উপর ভিত্তি করে 1 থেকে 4টি ট্রানজিস্টর প্রয়োজন।

একটি সিপিইউতে 100 মিলিয়ন গেট এবং আরও বেশি হতে পারে, তাই এই লজিক গেটগুলি সমসাময়িক সিপিইউতে অর্ধ বিলিয়ন ট্রানজিস্টরের দাবি করবে। প্রতি 4 এমবি ক্যাশে 200 মিলিয়ন ট্রানজিস্টর যোগ করুন, এবং আপনি বুঝতে পারবেন কেন একটি CPU-তে এতগুলি আছে।

হার্ড ড্রাইভ থেকে ভিন্ন বা স্টোরেজ সিস্টেম , CPU ক্যাশে মেমরি উদ্বায়ী (SRAM), তাই এটি ডেটা রাখে বা সংরক্ষণ করে না। সিপিইউ-এর ক্যাশে মেমরি অ্যাক্সেস করতে এবং ইন্টারঅ্যাক্ট করার জন্য সমান্তরাল প্রক্রিয়াকরণের পাশাপাশি আরও অনেক পড়া এবং লেখার প্রয়োজন হয়, যার সবগুলিই আরও ট্রানজিস্টরের জন্য আহ্বান করে।

উপরন্তু, CPU-তে আজ কিছু ট্রানজিস্টর-নিবিড় বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যেমন:

  • শাখা ভবিষ্যদ্বাণী
  • নির্দেশনা সেট আর্কিটেকচার (ISA)
  • পেরিফেরাল (অর্থাৎ, আরো বাস)
  • অনুমানমূলক মাল্টিথ্রেডিং

প্রতিটি ফাংশন এই চশমার পরিধির মধ্যে সমস্ত ধরণের কম্পিউটিং নির্দেশাবলী সহ প্রক্রিয়াগুলি শুরু বা শেষ করার জন্য রিয়েল-টাইমে উপলব্ধ আরও ট্রানজিস্টরের দাবি করে।

উপসংহার

CPU-তে অনেকগুলি ট্রানজিস্টর রয়েছে কারণ অ্যামপ্লিফায়ার, গেট এবং সুইচগুলি হল একটি চিপ বা প্রসেসরের কর্মক্ষমতা, দক্ষতা, শক্তি খরচ এবং নির্ভরযোগ্যতার ভিত্তি। উন্নত চশমা সহ একটি সিপিইউতে প্রত্যাশিত কার্য সম্পাদন করার জন্য যথেষ্ট ট্রানজিস্টর থাকতে হবে।