CPU – Central Processing Unit

மைய முறைவழி அலகு

கணினி (Computer) என்றதும் நம் நினைவுக்கு வருவது அதன் திரை (Monitor), விசைப்பலகை (Keyboard) மற்றும் மவுஸ் (Mouse) தான். ஆனால், இந்த இயந்திரத்தின் உண்மையான உந்துசக்தி, அதன் “மூளை” என்று அழைக்கப்படும் ஒரு சிறிய சில்லுக்குள் (Chip) மறைந்துள்ளது. அதுதான் மைய முறைவழியாக்க அலகு (Central Processing Unit – CPU)

இக்கட்டுரையில், கணினியின் மிக முக்கியமான பாகமான CPU பற்றியும், அதன் செயல்பாடுகள், உட்பிரிவுகள், மற்றும் நவீன தொழில்நுட்பங்கள் பற்றியும் விரிவாகப் பார்க்கலாம்.

🧠 CPU என்றால் என்ன?

CPU-வை ஆங்கிலத்தில் Central Processing Unit என்று அழைக்கிறோம். தமிழில் இதை மைய முறைவழியாக்க அலகு அல்லது நுண்முறைவழியாக்கி (Microprocessor) என்றும் கூறுவர்.

கணினியில் உள்ள தரவுகளையும் (Data) கட்டளைகளையும் (Instructions) எடுத்து , அவற்றைப் பகுப்பாய்வு செய்து, செயலாக்கி (Process), இறுதியாகப் பயனுள்ள தகவல்களாக (Information) மாற்றுவதே இதன் முதன்மையான பணி ஆகும்.

மனிதனின் செயல்பாடுகளை அவனது மூளை கட்டுப்படுத்துவது போலவே, கணினிக்கு நாம் வழங்கும் அனைத்துத் தரவுகளையும் கட்டளைகளையும் முறைவழிப்படுத்துகின்ற பிரதானமான பாகம் CPU தான்.

மனித மூளை இயற்கையானது; ஆனால் CPU என்பது மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு செயற்கை மூளை ஆகும்.

🛠️ CPU-வின் பிரதான பாகங்கள்

மனிதனின் மூளைக்குள் இருக்கும் செயல்பாட்டுப் பகுதிகளைப் போலவே, CPU-வுக்கு உள்ளேயும் மூன்று பிரதானமான பகுதிகள் உள்ளன:

1. கட்டுப்பாட்டு அலகு (Control Unit – CU)

CPU-க்கு உள்ளே இருக்கக்கூடிய ஒரு விசேட பகுதி இது.

பணி: கணினியின் அனைத்துப் பாகங்களையும் – உள்ளீடு (Input), வெளியீடு (Output), முறைவழியாக்கம் (Processing) – அனைத்தையும் கட்டுப்படுத்துவது இதன் முக்கியப் பணியாகும்.

2. கணித மற்றும் தர்க்க ரீதியான அலகு (Arithmetic and Logical Unit – ALU)

ALU-வின் விரிவாக்கம் Arithmatic and Logical Unit ஆகும்.

செயல்பாடு: கணினியில் மேற்கொள்ளப்படும் அனைத்து விதமான கணிதச் செயல்பாடுகளையும் , தர்க்க ரீதியான செயல்பாடுகளையும் நிறைவேற்றுவது இதுதான்.
- கணிதச் செயல்பாடுகள் (Arithmatic): கூட்டல், கழித்தல், பெருக்கல், பிரித்தல்.
- தர்க்கச் செயல்பாடுகள் (Logical): சமன், சமன் அன்று, சிறிது, பெரிது, சிறிது அல்லது சமன், பெரிது அல்லது சமன்.
கணினியின் இறுதி முறைவழிப்படுத்தல் நடைபெறும் பிரதான பாகம் ALU தான். நீங்கள் கேட்கும் ஒரு பாடல், பார்க்கும் ஒரு வீடியோ என எதுவாக இருந்தாலும், அது கணித ரீதியான முறைவழிப்படுத்தலுக்கு உட்படுத்தப்பட்டே செயலாக்கப்படும்.

3. நினைவக அலகு (Memory Unit – MU)

தரவுகளையும் கட்டளைகளையும் தற்காலிகமாகச் சேமித்து வைக்க CPU-வுக்கு உள்ளேயே நினைவக அலகு உள்ளது.

நினைவகம்	விளக்கம்
பதிவிகள் (Register Memory)	ALU-வின் செயல்பாடுகளை நிறைவேற்றுவதற்காகத் தரவுகளைத் தற்காலிகமாகச் சேமித்து வைக்கும் நினைவகம். இதுவே ஒரு கணினியில் மிக வேகமான நினைவகமாக கருதப்படுகிறது.
பதுக்கு நினைவகங்கள் (Cache Memory)	ரெஜிஸ்டர் மெமரிக்குத் தரவுகளை விரைவாகக் கொண்டு வரப் பயன்படும் ஒரு முக்கியமான நினைவகம்.

இந்த இரண்டு நினைவகங்களும் தற்காலிக மெமரிகள். மின்சாரம் துண்டிக்கப்படும்போது இதில் உள்ள தரவுகள் அழிந்துவிடும். இதனால் இவை அழியும் நினைவகங்கள் (Volatile Memory) என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

🔁 CPU ஒரு கட்டளையைச் செயல்படுத்தும் முறை (Instruction Cycle)

நாம் ஒரு கட்டளையைக் கணினிக்குக் கொடுக்கும்போது, அது பின்வரும் ஒரு சுழற்சி முறையில் செயல்படுத்தப்படுகிறது. இந்தச் சுழற்சியை ஃபெட்ச்-டிகோட்-எக்ஸிகியூட் சைக்கிள் (Fetch-Decode-Execute Cycle) என்று அழைப்பர்:

ஃபெட்ச் (Fetch): முதன்மை நினைவகத்தில் (Primary Memory – RAM) இருந்து கட்டளைகளை CPU-வுக்கு உள்ளே கொண்டு வருதல்.
டிகோட் (Decode): கொண்டு வரப்பட்ட கட்டளைகள் என்ன மாதிரியான கட்டளைகள் என்பதை CPU அடையாளப்படுத்துதல்.
எக்ஸிகியூட் (Execute): கட்டளையைச் செயல்படுத்தப்படுதல் (ALU-வால் செயலாக்கப்படும்).
ஸ்டோர் (Store): செயல்படுத்தப்பட்ட விடையை மீண்டும் முதன்மை நினைவகம் அல்லது வெளியீடு (Output) தேவைப்படும் இடத்துக்கு அனுப்புதல்.

ஒரு கட்டளையைச் செயல்படுத்த, CPU கட்டாயமாக ஒரு சைக்கிளை எடுத்துக்கொள்கிறது.

🚀 கிளாக் ஸ்பீட்: கணினியின் வேகத்தை அளக்கும் அலகு

கணினியின் வேகத்தை அளக்கும் அலகு கிளாக் ஸ்பீட் (Clock Speed) எனப்படும். ஒரு இன்ஸ்ட்ரக்ஷனைச் செயல்படுத்தும் ஒரு சைக்கிளை அளப்பதற்காக நாம் ஹெர்ட்ஸ் (Hertz – Hz) என்ற அலகைப் பயன்படுத்துகிறோம்.

1 Hz என்பது 1 சைக்கிள், அதாவது ஒரு கட்டளை செயல்படுத்தப்படுகிறது.

நவீன கணினிகளின் வேகம் கிலோஹர்ட்ஸை விட மிக அதிகம். நாம் பயன்படுத்தும் பர்சனல் கணினிகள் (Personal Computers) பெரும்பாலும் கிகாஹர்ட்ஸ் (GHz) வேகத்தில் இயங்குகின்றன.

1,000 Hz = 1 கிலோஹர்ட்ஸ் (kHz)
1,000 kHz = 1 மெகாஹர்ட்ஸ் (MHz)
1,000 MHz = 1 கிகாஹர்ட்ஸ் (GHz)

அதிக கிகாஹர்ட்ஸ் வேகத்தில் இயங்கும் CPU-க்களை நீங்கள் வாங்கினால், உங்களது கணினியின் செயல் திறன்கள் சிறப்பாக இருக்கும்.

🌐 மல்டி கோர் தொழில்நுட்பம் (Multi-Core Technology)

இன்றைய நவீன CPU-க்கள் மல்டி கோர் (Multi-Core) தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. கோர் (Core) என்பது ஒரு முழுமையான CPU கட்டமைப்பாகும் (அதாவது ஒரு ALU, CU, பதிவகங்கள் போன்றவை கொண்டது).

கோர் வகை	விளக்கம்
சிங்கிள் கோர் Single Core	ஒரு CPU-வில் ஒரே ஒரு கோர் மட்டும் இருக்கும். ஒரு நேரத்தில் ஒரு கட்டளையை மட்டுமே செயல்படுத்த முடியும்.
டியூவல் கோர் Duel Core	ஒரே நேரத்தில் இரண்டு கோர்களைக் கொண்டிருக்கும். இரண்டு வேலைகளைச் சமமாகக் கையாளும்.
குவாட் கோர் Quad Core	நான்கு கோர்களைக் கொண்டிருக்கும். ஒரே நேரத்தில் நான்கு வேலைகளைச் செய்யும் திறன் கொண்டது.
ஆக்டா கோர் Octa Core	எட்டு கோர்களைக் கொண்டிருக்கும்.

நவீன கோர் i9 CPU-க்கள் 64 கோர் வரை கொண்டிருக்கின்றன. நீங்கள் கணினிகள் வாங்கும் போது, சிறந்த செயல்பாட்டிற்குக் குறைந்தபட்சம் குவாட் கோர் (Quad Core) உள்ள CPU-க்களுக்கு (i3-க்கு மேல்) செல்வது சிறந்தது.

🥇 பிரபலமான CPU உற்பத்தியாளர்கள்

கணினிகளில் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு மிகவும் பிரபலமான CPU உற்பத்தியாளர்களைப் பற்றிப் பார்க்கலாம்:

1. இன்டெல் (Intel)

உலகின் முதல் CPU-வை (4004) 1970-களில் கண்டுபிடித்த நிறுவனம்.
முக்கியப் CPU-க்கள்:
- பழைய தலைமுறைகள்: பென்டியம் (Pentium), கோர் 2 (Core 2).
- விலை குறைவானவை: ஆட்டம் (Atom), செலிரன் (Celeron).
- நவீனத் தொடர்கள்: Core i3, Core i5, Core i7, Core i9.
கவனிக்க வேண்டியது: நீங்கள் Core i3 போன்ற CPU-க்களை வாங்கும் போது, அதன் ஜெனரேஷன் (Generation – தலைமுறை) என்ன என்று கேட்டு வாங்குவது அவசியம். ஏனெனில், புதிய ஜெனரேஷனில் மேம்பட்ட தொழில்நுட்ப வசதிகள் இணைக்கப்பட்டிருக்கும்.

2. AMD (Advanced Micro Devices)

Intel-க்கு அடுத்து CPU சந்தையில் நுழைந்து, இன்று மிகவும் பிரபலமான நிறுவனமாக மாறியுள்ளது.
சிறப்பம்சம்: 3D கிராபிக்ஸ் செயல்பாடுகளுக்குச் சிறந்த ஆதரவை வழங்கக்கூடியது.
நவீனத் தொடர்கள்: AMD Ryzen (ரைசன் 3, ரைசன் 5, ரைசன் 7). இது Intel Core i தொடருக்குப் போட்டியாக வெளியிடப்பட்டதாகும்.

மைய முறைவழி அலகு (CPU) என்பது கணினியின் உயிர்நாடி. இது இல்லாமல் எந்த ஒரு செயல்பாட்டையும் கணினியால் செய்ய முடியாது. நீங்கள் ஒரு புதிய கணினியை வாங்கும் போது, அதன் வேகமான செயல்பாடு மற்றும் செயல் திறன்களுக்கு அதன் CPU-வின் கோர் எண்ணிக்கை, கிளாக் ஸ்பீட் மற்றும் ஜெனரேஷன் போன்ற அம்சங்களில் கவனம் செலுத்துங்கள்.