واحد پردازش مرکزی چیست؟ هسته چیست

این روزها حداقل است هنجار قابل قبولمجموعه کاملی از تجهیزات محاسباتی کم و بیش جدی برای داشتن یک پردازنده دو هسته ای در نظر گرفته می شود. علاوه بر این، این پارامتر حتی برای دستگاه‌های رایانه همراه، رایانه‌های لوحی و ارتباطات تلفن هوشمند معتبر نیز مرتبط است. بنابراین، ما متوجه خواهیم شد که اینها چه نوع هسته هایی هستند و چرا برای هر کاربر مهم است که درباره آنها بداند.

اصل در کلمات ساده

اولین تراشه دو هسته ای که به طور خاص برای مصرف انبوه در نظر گرفته شده بود، در می 2005 ظاهر شد. این محصول Pentium D نام داشت (به طور رسمی به سری Pentium 4 تعلق داشت). پیش از این، راه‌حل‌های ساختاری مشابهی بر روی سرورها و برای اهداف خاص استفاده می‌شد؛ آنها در رایانه‌های شخصی قرار نمی‌گرفتند.

به طور کلی، خود پردازنده (ریزپردازنده، CPU، واحد پردازش مرکزی، واحد پردازش مرکزی، CPU) کریستالی است که میلیاردها ترانزیستور، مقاومت و هادی میکروسکوپی با استفاده از فناوری نانو روی آن اعمال می‌شود. سپس مخاطبین طلا پاشیده می شوند، "سنگریزه" در بدنه تراشه نصب می شود و سپس همه اینها در چیپست ادغام می شود.

حال تصور کنید که دو کریستال از این قبیل در داخل ریز مدار نصب شده است. روی همان بستر، به هم متصل شده و به عنوان یک دستگاه عمل می کند. این موضوع دو هسته ای بحث است.

البته، دو "ریگ" حد نیست. در زمان نوشتن، یک رایانه شخصی مجهز به یک تراشه با چهار هسته، بدون احتساب منابع محاسباتی کارت گرافیک، قدرتمند در نظر گرفته می شود. خوب، به لطف تلاش های AMD، سرورها در حال حاضر از شانزده مورد استفاده می کنند.

تفاوت های ظریف اصطلاحات

هر قالب معمولاً کش L1 خود را دارد. با این حال، اگر آنها یک سطح دوم مشترک داشته باشند، باز هم یک ریزپردازنده است و نه دو (یا بیشتر) ریزپردازنده مستقل.

یک هسته را فقط در صورتی می توان یک پردازنده مجزای کامل نامید که حافظه پنهان خود را در هر دو سطح داشته باشد. اما این فقط برای استفاده در سرورهای بسیار قدرتمند و انواع ابر رایانه ها (اسباب بازی های مورد علاقه دانشمندان) ضروری است.

با این حال، "Task Manager" در سیستم عامل ویندوز یا "System Monitor" در گنو/لینوکس می تواند هسته ها را به عنوان CPU نشان دهد. منظورم CPU 1 (CPU 1)، CPU 2 (CPU 2) و غیره است. اجازه ندهید این شما را گمراه کند، زیرا وظیفه برنامه درک تفاوت های مهندسی و معماری نیست، بلکه فقط نمایش تعاملی بارگیری هر یک از کریستال ها است.

این بدان معنی است که ما به آرامی به سمت این بارگذاری و به طور کلی به سؤالات مربوط به مصلحت این پدیده می رویم.

چرا این لازم است؟

تعدادی از هسته‌های متفاوت از یک هسته عمدتاً برای موازی کردن وظایف در حال انجام در نظر گرفته شده‌اند.

فرض کنید لپ‌تاپ خود را روشن کرده‌اید و در حال مطالعه سایت‌های شبکه جهانی وب هستید. اسکریپت هایی که صفحات وب مدرن با آنها به سادگی بیش از حد بارگذاری می شوند (به جز نسخه های موبایل) تنها توسط یک هسته پردازش می شوند. اگر اتفاق بدی مرورگر را دیوانه کند، صد درصد بار روی آن می افتد.

کریستال دوم در حالت عادی به کار خود ادامه می دهد و به شما امکان می دهد با این وضعیت کنار بیایید - حداقل "System Monitor" (یا یک شبیه ساز ترمینال) را باز کنید و برنامه دیوانه را به زور خاتمه دهید.

به هر حال، در "سیستم مانیتور" است که می توانید با چشمان خود ببینید کدام نرم افزار ناگهان از ریل خارج شده است و کدام یک از "سنگریزه ها" باعث می شود کولر به شدت زوزه بکشد.

برخی از برنامه ها در ابتدا برای معماری پردازنده های چند هسته ای بهینه شده اند و بلافاصله جریان های داده های مختلف را به کریستال های مختلف ارسال می کنند. خوب، برنامه های معمولی طبق اصل "یک رشته - یک هسته" پردازش می شوند.

به این معنی که اگر بیش از یک رشته به طور همزمان در حال اجرا باشد، افزایش عملکرد قابل توجه خواهد بود. خوب، از آنجایی که تقریباً همه سیستم عامل ها چند وظیفه ای هستند، تأثیر مثبت موازی سازی تقریباً دائماً ظاهر می شود.

چگونه با آن زندگی کنیم

با توجه به فناوری محاسبات مصرف کننده، تراشه های تک هسته ای امروزه عمدتاً پردازنده های ARM در تلفن های ساده و پخش کننده های رسانه ای مینیاتوری هستند. عملکرد فوق العاده از چنین دستگاه هایی مورد نیاز نیست. حداکثر راه اندازی مرورگر Opera Mini، یک کلاینت ICQ، یک بازی ساده و دیگر برنامه های کاربردی بی تکلف در جاوا است.

هر چیز دیگری، حتی با ارزان‌ترین تبلت‌ها شروع می‌شود، همانطور که در مقدمه گفته شد، باید حداقل دو کریستال در تراشه داشته باشد. این چیزها را بخر حداقل بر اساس این ملاحظات که تقریباً همه نرم افزارهای کاربر به سرعت در حال چاق شدن هستند و منابع سیستم را بیشتر و بیشتر مصرف می کنند، بنابراین ذخیره انرژی به هیچ وجه ضرری نخواهد داشت.

انتشارات قبلی:

هسته لینوکسشامل بیش از 13 میلیون خط کد است و یکی از بزرگترین پروژه های منبع باز در جهان است. پس هسته لینوکس چیست و چه کاربردی دارد؟

هسته بیشتر است سطح پاییننرم افزاری که با سخت افزار کامپیوتر تعامل دارد. مسئول تعامل همه برنامه های در حال اجرا در فضای کاربر تا سخت افزار فیزیکی است. همچنین به فرآیندهایی که به عنوان خدمات شناخته می شوند اجازه می دهد تا با استفاده از سیستم IPC اطلاعات را از یکدیگر دریافت کنند.

انواع و نسخه های هسته

شما قبلاً می دانید که هسته لینوکس چیست، اما چه نوع هسته هایی وجود دارد؟ هنگام ایجاد هسته ها از ابتدا روش ها و ملاحظات معماری مختلفی وجود دارد. اکثر هسته ها می توانند یکی از سه نوع باشند: هسته یکپارچه، میکروکرنل و هیبرید. هسته لینوکس یک هسته یکپارچه است، در حالی که هسته های ویندوز و OS X ترکیبی هستند. بیایید مروری بر این سه نوع هسته داشته باشیم.

میکروکرنل

میکروکرنل ها رویکردی را پیاده سازی می کنند که در آن فقط آنچه را که قرار است مدیریت کنند: CPU، حافظه و IPC. تقریباً هر چیز دیگری در رایانه به عنوان یک وسیله جانبی در نظر گرفته می شود و در حالت کاربر استفاده می شود. میکروکرنل‌ها مزیت قابل حمل بودن را دارند؛ آنها می‌توانند روی سخت‌افزارهای دیگر و حتی سیستم‌عامل دیگری استفاده شوند، البته تا زمانی که سیستم‌عامل سعی کند به سخت‌افزار به شیوه‌ای سازگار دسترسی پیدا کند.

میکروکرنل ها نیز بسیار دارند اندازه کوچکو امن تر هستند زیرا اکثر فرآیندها در حالت کاربر با حداقل امتیازات اجرا می شوند.

طرفداران

• قابل حمل بودن
• اندازه کوچک
• مصرف کم حافظه
• ایمنی

موارد منفی

• سخت افزار قابل دسترسی از طریق درایورها
• سخت افزار کندتر است زیرا درایورها در حالت کاربر اجرا می شوند
• فرآیندها برای دریافت اطلاعات باید منتظر نوبت خود باشند
• فرآیندها بدون انتظار نمی توانند به فرآیندهای دیگر دسترسی پیدا کنند

هسته یکپارچه

هسته های یکپارچه برعکس میکروکرنل ها هستند زیرا نه تنها پردازنده، حافظه و IPC را پوشش می دهند، بلکه شامل مواردی مانند درایورهای دستگاه، مدیریت سیستم فایل، سیستم I/O نیز می شوند. هسته‌های یکپارچه دسترسی بهتری به سخت‌افزار می‌دهند و چندوظیفه‌ای بهتر را امکان‌پذیر می‌کنند، زیرا اگر برنامه‌ای نیاز به دریافت اطلاعات از حافظه یا فرآیند دیگری داشته باشد، لازم نیست در یک صف منتظر بماند. اما این می تواند مشکلاتی ایجاد کند، زیرا بسیاری از کارها در حالت superuser انجام می شوند. و اگر اشتباه انجام شود می تواند به سیستم آسیب برساند.

طرفداران:

• دسترسی مستقیم بیشتر به سخت افزار
• تبادل آسانتر داده ها بین فرآیندها
• فرآیندها سریعتر پاسخ می دهند

موارد منفی:

• سایز بزرگ
• رم زیادی را اشغال می کند
• امنیت کمتر

هسته هیبریدی

هسته های ترکیبی می توانند انتخاب کنند که با چه چیزی در حالت کاربر و چه چیزی در فضای هسته کار کنند. اغلب درایورهای دستگاه و سیستم های فایلدر فضای کاربر هستند و IPC و فراخوانی های سیستم در فضای هسته هستند. این راه حل بهترین های هر دو جهان را می گیرد، اما به کار بیشتری از OEM ها نیاز دارد. زیرا اکنون تمام مسئولیت رانندگان بر عهده آنهاست.

طرفداران

• امکان انتخاب آنچه در هسته و فضای کاربر کار می کند
• از نظر اندازه کوچکتر از یک هسته یکپارچه
• انعطاف پذیرتر

موارد منفی

• ممکن است کندتر کار کند
• درایورهای دستگاه توسط سازندگان منتشر شده است

فایل های هسته کجا ذخیره می شوند؟

هسته لینوکس در کجا قرار دارد؟ فایل های هسته اوبونتو یا هر توزیع لینوکس دیگر در پوشه /boot قرار دارند و نسخه vmlinuz نامیده می شوند. نام vmlinuz از دوران یونیکس گرفته شده است. در دهه شصت، هسته ها را معمولاً به سادگی یونیکس می نامیدند؛ در دهه 90، هسته های لینوکس را لینوکس نیز می نامیدند.

هنگامی که حافظه مجازی برای تسهیل انجام چند وظیفه ای توسعه یافت، حروف vm در جلوی نام فایل ظاهر شد تا نشان دهد که هسته از این فناوری پشتیبانی می کند. برای مدتی کرنل vmlinux نامیده می شد، اما پس از آن تصویر دیگر در حافظه بوت جا نمی شد و فشرده شد. پس از این، آخرین حرف x به z تغییر یافت تا نشان دهد که از فشرده سازی zlib استفاده شده است. این فشرده سازی خاص همیشه مورد استفاده قرار نمی گیرد؛ گاهی اوقات می توانید LZMA یا BZIP2 را پیدا کنید، بنابراین برخی از هسته ها به سادگی zImage نامیده می شوند.

شماره نسخه شامل سه رقم، شماره نسخه هسته لینوکس، شماره نسخه و وصله‌ها یا اصلاحات است.

بسته /boot نه تنها شامل هسته لینوکس، بلکه فایل هایی مانند initrd.img و system.map است. Initrd به عنوان یک دیسک مجازی کوچک استفاده می شود که فایل هسته واقعی را واکشی و اجرا می کند. فایل System.map برای مدیریت حافظه در حالی که هسته هنوز بارگذاری نشده است استفاده می‌شود و فایل‌های پیکربندی می‌توانند مشخص کنند که کدام ماژول‌های هسته در هنگام ساخت در تصویر هسته گنجانده می‌شوند.

معماری هسته لینوکس

از آنجایی که هسته لینوکس یک ساختار یکپارچه است، بزرگتر و بسیار پیچیده تر از انواع دیگر هسته ها است. این ویژگی طراحی در روزهای اولیه لینوکس بحث‌های زیادی را برانگیخت و هنوز برخی از نقص‌های طراحی ذاتی هسته‌های یکپارچه را دارد.

اما برای دور زدن این کاستی ها، توسعه دهندگان هسته لینوکس یک کار انجام دادند - ماژول های هسته که می توانند در زمان اجرا بارگذاری شوند. این بدان معناست که شما می توانید اجزای هسته را به سرعت اضافه و حذف کنید. این می تواند فراتر از افزودن قابلیت های سخت افزاری باشد، می توانید فرآیندهای سرور را اجرا کنید، مجازی سازی را فعال کنید و هسته را به طور کامل بدون راه اندازی مجدد جایگزین کنید.

تصور کنید بتوانید یک بسته را نصب کنید به روز رسانی ویندوزبدون نیاز به راه اندازی مجدد مداوم

ماژول های هسته

اگر ویندوز از قبل تمام درایورهای مورد نیاز شما را به صورت پیش فرض داشته باشد و شما فقط بتوانید درایورهای مورد نیاز خود را فعال کنید، چه اتفاقی می افتد؟ این دقیقاً همان اصلی است که ماژول های هسته لینوکس اجرا می کنند. ماژول های هسته که به عنوان ماژول های قابل بارگذاری (LKM) نیز شناخته می شوند، دارند مهمبرای پشتیبانی از عملکرد هسته با تمام سخت افزار بدون استفاده از تمام RAM.

ماژول عملکرد هسته پایه را برای دستگاه ها، سیستم های فایل و تماس های سیستمی گسترش می دهد. ماژول های قابل بارگیری دارای پسوند .ko هستند و معمولاً در پوشه /lib/modules/ ذخیره می شوند. به دلیل ماهیت ماژولار آن، می توانید با نصب و بارگذاری ماژول ها، هسته را به راحتی شخصی سازی کنید. بارگیری یا تخلیه خودکار ماژول ها را می توان در فایل های پیکربندی پیکربندی کرد یا با استفاده از دستورات خاص آن را بارگیری و بارگذاری کرد.

ماژول های شخص ثالث، اختصاصی و منبع بسته در برخی از توزیع ها مانند اوبونتو در دسترس هستند، اما به طور پیش فرض ارسال نمی شوند و باید به صورت دستی نصب شوند. به عنوان مثال، توسعه دهندگان درایور ویدیوی NVIDIA کد منبع را ارائه نمی دهند، اما در عوض ماژول های خود را در قالب .ko کامپایل کرده اند. اگرچه این ماژول ها به نظر رایگان هستند، اما رایگان نیستند. به همین دلیل است که آنها به طور پیش فرض در بسیاری از توزیع ها گنجانده نشده اند. توسعه دهندگان معتقدند که نیازی به آلوده کردن هسته با نرم افزار اختصاصی نیست.

اکنون به پاسخ به این سوال که هسته لینوکس چیست نزدیک شده اید. هسته جادو نیست. برای عملکرد هر کامپیوتری بسیار ضروری است. هسته لینوکس با OS X و Windows متفاوت است زیرا شامل تمام درایورها می شود و کارهای زیادی را که خارج از جعبه پشتیبانی می شوند انجام می دهد. حالا شما کمی بیشتر در مورد نحوه کار خود می دانید نرم افزارو چه فایل هایی برای این کار استفاده می شود.

زیست شناسی سلولی موجودات زنده پروکاریوت هایی را که هسته ندارند (هسته، هسته) مطالعه می کند. کدام موجودات با وجود هسته مشخص می شوند؟ هسته اندامک مرکزی است.

در تماس با

مهم!وظیفه اصلی هسته سلول ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی است.

ساختار

هسته چیست؟ هسته از چه قسمت هایی تشکیل شده است؟ اجزای ذکر شده در زیر بخشی ازهسته:

• پاکت هسته ای؛
• نوکلئوپلاسم؛
• کاریوماتریکس;
• کروماتین؛
• نوکلئول ها

پاکت هسته ای

کاریولما از دو لایه تشکیل شده است- خارجی و داخلی، که توسط یک حفره دور هسته ای از هم جدا شده اند. غشای خارجی با لوله های آندوپلاسمی خشن ارتباط برقرار می کند. شرکت پوسته داخلیپروتئین های فیبریلار پایه ماده هسته ای متصل می شوند. بین غشاها یک حفره دور هسته ای وجود دارد که از دفع متقابل مولکول های آلی یونیزه شده با بارهای مشابه تشکیل شده است.

کاریولما توسط سیستمی از روزنه ها نفوذ می کند - منافذی که توسط مولکول های پروتئین تشکیل شده اند. از طریق آنها، ریبوزوم ها، ساختارهایی که در آنها سنتز پروتئین رخ می دهد، و همچنین RNA های پیام رسان به شبکه سیتوپلاسمی نفوذ می کنند.

منافذ بین غشایی لوله هایی هستند که با آنها پر شده است. دیواره های آنها توسط پروتئین های خاص - نوکلئوپورین ها تشکیل شده است. قطر سوراخ به سیتوپلاسم و محتویات هسته اجازه می دهد تا مولکول های کوچک را مبادله کنند. اسیدهای نوکلئیک، و همچنین پروتئین های با وزن مولکولی بالا، قادر نیستند به طور مستقل از یک قسمت از سلول به قسمت دیگر جریان پیدا کنند. برای این منظور پروتئین های حمل و نقل ویژه ای وجود دارد که فعال شدن آنها با هزینه های انرژی صورت می گیرد.

ترکیبات با وزن مولکولی بالا از طریق منافذ حرکت کنیدبا کمک کاریوفرین ها آنهایی که مواد را از سیتوپلاسم به هسته منتقل می کنند، ایمپورتین نامیده می شوند. سفر به جهت عکسصادرات انجام دهد. مولکول RNA در کدام قسمت هسته قرار دارد؟ او در سراسر سلول سفر می کند.

مهم!مواد با مولکولی بالا نمی توانند به طور مستقل از طریق منافذ از هسته به و از هسته نفوذ کنند.

نوکلئوپلاسم

نشان دهنده کاریوپلاسم است- یک توده ژل مانند که در داخل یک پوسته دو لایه قرار دارد. بر خلاف سیتوپلاسم که pH آن بیش از 7 است، محیط داخل هسته اسیدی است. مواد اصلی تشکیل دهنده نوکلئوپلاسم نوکلئوتیدها، پروتئین ها، کاتیون ها، RNA، H2O هستند.

کاریوماتریکس

چه اجزایی هسته را تشکیل می دهند؟ این توسط پروتئین های فیبریلار یک ساختار سه بعدی - لامین ها تشکیل می شود. نقش یک اسکلت را بازی می کند و از تغییر شکل ارگانوئید تحت فشار مکانیکی جلوگیری می کند.

کروماتین

این ماده اصلی، با مجموعه ای از کروموزوم ها نشان داده می شود که برخی از آنها در حالت فعال هستند. بقیه در بلوک های فشرده بسته بندی می شوند. باز شدن آنها در هنگام تقسیم اتفاق می افتد. مولکولی که ما به عنوان DNA می شناسیم در کدام قسمت هسته وجود دارد؟ متشکل از ژن هایی است که بخشی از یک مولکول DNA هستند. آنها حاوی اطلاعاتی هستند که ویژگی های ارثی را به نسل های جدید سلول ها منتقل می کند. بنابراین، این بخش از هسته حاوی یک مولکول DNA است.

در زیست شناسی آنها را متمایز می کنند انواع کروماتین زیر:

• یوکروماتین. به صورت تشکیلات رشته ای، مستهلک شده و بدون رنگ آمیزی ظاهر می شود. در طول فاز میانی بین چرخه های تقسیم سلولی در هسته استراحت وجود دارد.
• هتروکروماتین. نواحی مارپیچی فعال نشده و به راحتی رنگ آمیزی می شوند.

نوکلئول ها

هسته فشرده ترین ساختاری است که هسته را تشکیل می دهد. شکل‌های غالباً گرد دارد، با این حال، شکل‌های تقسیم‌بندی شده‌ای مانند لکوسیت‌ها وجود دارد. هسته سلول های برخی از موجودات هسته ای ندارد. در هسته های دیگر ممکن است چندین مورد از آنها وجود داشته باشد. ماده هسته با گرانول هایی که زیر واحدهای ریبوزوم هستند و همچنین فیبریل ها که مولکول های RNA هستند نشان داده می شود.

هسته: ساختار و عملکردها

نوکلئول ها با موارد زیر نشان داده می شوند انواع سازه:

• مشبک. برای اکثر سلول ها معمولی است. با غلظت بالای فیبریل ها و گرانول های فشرده مشخص می شود.
• فشرده - جمع و جور. با تعداد زیادی تجمع فیبریل مشخص می شود. در سلول های در حال تقسیم یافت می شود.
• حلقوی. ویژگی لنفوسیت ها و سلول های بافت همبند.
• باقیمانده. در سلول هایی که فرآیند تقسیم اتفاق نمی افتد غالب است.
• جدا از هم. تمام اجزای هسته جدا شده اند، اعمال پلاستیک غیرممکن است.

کارکرد

هسته چه عملکردی را انجام می دهد؟ هسته مشخص می شودمسئولیت های زیر:

• انتقال ویژگی های ارثی؛
• تولید مثل؛
• مرگ برنامه ریزی شده

ذخیره سازی اطلاعات ژنتیکی

کدهای ژنتیکی در کروموزوم ها ذخیره می شوند. آنها در شکل و اندازه متفاوت هستند. اشخاص حقیقی انواع متفاوتدارای تعداد نابرابر کروموزوم هستند. مجموعه ای از ویژگی های مشخصه مخازن اطلاعات ارثی یک گونه معین، کاریوتایپ نامیده می شود.

مهم!کاریوتایپ مجموعه ای از ویژگی های مشخصه ترکیب کروموزومی موجودات یک گونه خاص است.

مجموعه ای از کروموزوم ها هاپلوئید، دیپلوئید و پلی پلوئید وجود دارد.

سلول های بدن انسان دارای 23 نوع کروموزوم است. تخمک و اسپرم حاوی هاپلوئید، یعنی یک مجموعه واحد از آنها هستند. در طی لقاح، ذخایر هر دو سلول با هم ترکیب می شوند و یک مجموعه دوگانه دیپلوئید را تشکیل می دهند. سلول های گیاهان کشت شده دارای کاریوتیپ تریپلوئید یا تتراپلوئید هستند.

ذخیره سازی اطلاعات ژنتیکی

انتقال خصوصیات ارثی

چه فرآیندهای حیاتی در هسته رخ می دهد؟ رمزگذاری ژن در طول فرآیند خواندن اطلاعات منتقل می شود که منجر به تشکیل RNA پیام رسان (پیام رسان) می شود. Exportins اسید ریبونوکلئیک را از طریق منافذ هسته ای به داخل سیتوپلاسم دفع می کند. ریبوزوم ها از کدهای ژنتیکی برای سنتز استفاده می کنند برای بدن لازم استپروتئین ها

مهم!سنتز پروتئین در ریبوزوم های سیتوپلاسمی بر اساس اطلاعات ژنتیکی رمزگذاری شده ارائه شده توسط RNA پیام رسان رخ می دهد.

تولید مثل

پروکاریوت ها به سادگی تولید مثل می کنند. باکتری ها دارای یک مولکول DNA هستند. در روند تقسیم خودش را کپی می کندچسبیدن به غشای سلولی غشاء بین دو محل اتصال رشد می کند و دو موجود جدید تشکیل می شود.

در یوکاریوت ها وجود داردآمیتوز، میتوز و میوز:

• آمیتوز تقسیم هسته ای بدون تکه تکه شدن سلول اتفاق می افتد. سلول های دو هسته ای تشکیل می شوند. در طول تقسیم بعدی، سازندهای چند هسته ای ممکن است ظاهر شوند. چه موجوداتی با چنین تولید مثلی مشخص می شوند؟ سلول های پیر، غیرقابل زندگی و تومور به آن حساس هستند. در برخی شرایط، تقسیم آمیتوتیک برای تشکیل سلول‌های طبیعی در قرنیه، کبد، بافت‌های غضروفی و ​​همچنین در بافت‌های برخی گیاهان رخ می‌دهد.
• میتوز در این صورت شکافت هسته ای با انهدام آن آغاز می شود. یک دوک شکاف تشکیل می شود که با کمک آن کروموزوم های جفت شده به انتهای مختلف سلول جدا می شوند. همانندسازی حامل های وراثت اتفاق می افتد و پس از آن دو هسته تشکیل می شود. پس از این، دوک از هم جدا می شود و یک غشای هسته ای تشکیل می شود که یک سلول را به دو تقسیم می کند.
• میوز. فرآیند پیچیده ای که در آن تقسیم هسته ای بدون تکرار کروموزوم های واگرا انجام می شود. مشخصه برای تشکیل سلول های زایا - گامت هایی که دارای مجموعه هاپلوئیدی از حامل های وراثت هستند.

Doom برنامه ریزی شده

اطلاعات ژنتیکی طول عمر سلول را فراهم می کند و پس از مدت زمان تعیین شده، فرآیند آپوپتوز (یونانی - ریزش برگ) را آغاز می کند. کروماتین متراکم می شود و غشای هسته از بین می رود. سلول به قطعات محدود به غشای پلاسمایی متلاشی می شود. اجسام آپوپتوز با دور زدن مرحله التهاب توسط ماکروفاژها یا سلول های مجاور جذب می شوند.

برای وضوح، ساختار هسته و عملکردهای انجام شده توسط قطعات آن در جدول ارائه شده است

عنصر اصلی	ویژگی های ساختاری	توابع انجام شده
پوسته	غشای دو لایه	تشخیص محتویات هسته و سیتوپلاسم
منافذ	سوراخ هایی در پوسته	صادرات - واردات RNA
نوکلئوپلاسم	قوام ژل مانند	محیط برای تبدیلات بیوشیمیایی
کاریوماتریکس	پروتئین های فیبریلار	ساختار پشتیبانی، محافظت در برابر تغییر شکل
کروماتین	یوکروماتین، هتروکروماتین	ذخیره سازی اطلاعات ژنتیکی
هسته	فیبریل ها و گرانول ها	تولید ریبوزوم

ظاهر

شکل با پیکربندی غشاء تعیین می شود. انواع هسته های زیر ذکر شده است:

• گرد. رایج ترین. به عنوان مثال، بیشتر لنفوسیت توسط هسته اشغال شده است.
• کشیده. هسته نعل اسبی در نوتروفیل های نابالغ یافت می شود.
• بخش بندی شده پارتیشن ها در پوسته تشکیل می شوند. بخش های متصل به یکدیگر مانند یک نوتروفیل بالغ تشکیل می شوند.
• منشعب شده. در هسته سلول های بندپایان یافت می شود.

تعداد هسته ها

بسته به عملکردی که انجام می‌دهند، سلول‌ها ممکن است یک یا چند هسته داشته باشند یا اصلاً نداشته باشند. انواع سلول های زیر متمایز می شوند:

• غیر هسته ای اجزای تشکیل شده از خون حیوانات بالاتر گلبول های قرمز هستند، پلاکت ها حامل مواد مهم هستند. برای ایجاد فضایی برای هموگلوبین یا فیبرینوژن مغز استخواناین عناصر را بدون هسته تولید می کند. آنها نمی توانند پس از گذشت زمان برنامه ریزی شده تقسیم شوند و از بین بروند.
• تک هسته ای. این مورد در مورد اکثر سلول های موجودات زنده است.
• دو هسته ای سلول های کبدی عملکرد دوگانه ای را انجام می دهند - سم زدایی و تولید. هِم سنتز می شود که برای تولید هموگلوبین ضروری است. برای این منظور، دو هسته مورد نیاز است.
• چند هسته ای. میوسیت‌های عضلانی مقدار زیادی کار انجام می‌دهند؛ هسته‌های بیشتری برای انجام آن مورد نیاز است. به همین دلیل، سلول های آنژیوسپرم ها چند هسته ای هستند.

آسیب شناسی کروموزومی

بسیاری از بیماری ها نتیجه اختلالات مرتبط با ناهنجاری در ترکیب کروموزومی است. شناخته شده ترین کمپلکس های علائم عبارتند از:

• پایین. ناشی از وجود یک کروموزوم بیست و یکم اضافی (تریزومی).
• ادواردز یک کروموزوم هجدهم اضافی وجود دارد.
• پاتو. تریزومی 13.
• ترنر. کروموزوم X وجود ندارد.
• کلاین فلتر. با کروموزوم های X یا Y اضافی مشخص می شود.

بیماری های ناشی از اختلال عملکرد اجزاءهسته ها همیشه با ناهنجاری های کروموزومی همراه نیستند. جهش هایی که بر تک تک پروتئین های هسته ای تأثیر می گذارند باعث بیماری های زیر می شوند:

• لامینوپاتی. با پیری زودرس آشکار می شود.
• بیماری های خود ایمنی. لوپوس اریتماتوز یک ضایعه منتشر بافت همبند است. اسکلروز چندگانه- تخریب غلاف میلین اعصاب.

مهم!ناهنجاری های کروموزومی منجر به بیماری های شدید می شود.

ساختار هسته

زیست شناسی در تصاویر: ساختار و عملکرد هسته

نتیجه

هسته سلولی ساختار پیچیده ای دارد و وظایف حیاتی را انجام می دهد، مخزن و انتقال دهنده اطلاعات ارثی است، سنتز پروتئین ها و فرآیندهای تقسیم سلولی را کنترل می کند. ناهنجاری های کروموزومی علت بیماری های شدید هستند.

روز بخیر بازدید کننده عزیز امروز در مورد هسته های پردازنده و عملکرد آنها صحبت خواهیم کرد. می‌خواهیم فوراً بگوییم که قرار نیست به جنگل برویم، چیزی که هر متخصص فناوری نمی‌تواند از عهده آن برآید. همه چیز در دسترس، قابل درک و آرام خواهد بود، بنابراین ساندویچ های خود را بردارید.

من می خواهم با این واقعیت شروع کنم که پردازنده ماژول مرکزی کامپیوتر است که مسئولیت تمام محاسبات ریاضی، عملیات منطقی و پردازش داده ها را بر عهده دارد. در واقع، تمام قدرت آن، به اندازه کافی عجیب، در هسته متمرکز است. کمیت آنها تعیین کننده سرعت، شدت و کیفیت پردازش اطلاعات دریافتی است. بنابراین، بیایید نگاهی دقیق تر به مولفه بیندازیم.

ویژگی های اصلی هسته های CPU

هسته یک عنصر فیزیکی پردازنده است (نباید با هسته های منطقی اشتباه گرفته شود) که بر عملکرد سیستم به عنوان یک کل تأثیر می گذارد.

هر محصول بر اساس یک معماری خاص ساخته شده است که مجموعه خاصی از ویژگی ها و قابلیت های ذاتی در خط تراشه های تولیدی را نشان می دهد.

اصلی ویژگی متمایز-، یعنی اندازه ترانزیستورهای مورد استفاده در تولید تراشه. این نشانگر بر حسب نانومتر اندازه گیری می شود. این ترانزیستورها هستند که اساس CPU هستند: هرچه تعداد بیشتری از آنها بر روی بستر سیلیکونی قرار گیرند، نمونه خاصی از تراشه قدرتمندتر است.

بیایید به عنوان مثال 2 مدل دستگاه از اینتل را در نظر بگیریم - Core i7 2600k و Core i7 7700k. هر دو دارای 4 هسته در پردازنده هستند، اما فناوری فرآیند به طور قابل توجهی متفاوت است: به ترتیب 32 نانومتر در مقابل 14 نانومتر، با همان ناحیه قالب. این چه تاثیری دارد؟ دومی شاخص های زیر را نشان می دهد:

• فرکانس پایه - بالاتر؛
• انتشار گرما - کمتر؛
• مجموعه دستورالعمل های اجرایی گسترده تر است.
• حداکثر پهنای باند حافظه - بیشتر؛
• حمایت کردن بیشترکارکرد.

به عبارت دیگر کاهش در فرآیند فنی = افزایش بهره وری. این یک بدیهیات است.

توابع هسته

هسته پردازنده مرکزی 2 نوع کار اصلی را انجام می دهد:

• درون سیستمی؛
• سفارشی.

مورد دوم شامل توابع پشتیبانی برنامه از طریق استفاده از یک محیط نرم افزاری است. در واقع برنامه نویسی برنامه دقیقاً برای بارگذاری CPU با وظایفی که انجام خواهد داد طراحی شده است. هدف توسعه دهنده تعیین اولویت ها برای انجام یک رویه خاص است.

سیستم عامل های مدرن به شما این امکان را می دهند که به طور هوشمند از تمام هسته های پردازنده استفاده کنید که حداکثر بهره وری سیستم را می دهد. از این رو باید به یک واقعیت پیش پا افتاده اما منطقی اشاره کرد: هرچه هسته های فیزیکی بیشتر روی پردازنده باشد، رایانه شما سریعتر و پایدارتر کار می کند.

چگونه همه هسته ها را فعال کنیم

برخی از کاربران به دنبال حداکثر عملکرد، می خواهند از تمام قدرت پردازشی CPU استفاده کنند. روش های مختلفی برای انجام این کار وجود دارد که می توان از آنها به صورت جداگانه یا ترکیب چندین نکته استفاده کرد:

• باز کردن هسته های پنهان و استفاده نشده (برای همه پردازنده ها مناسب نیست - باید دستورالعمل ها را به طور دقیق در اینترنت مطالعه کنید و مدل خود را بررسی کنید).
• فعال کردن حالت برای افزایش فرکانس برای یک دوره کوتاه؛
• اورکلاک دستی پردازنده

ساده ترین روش برای شروع همزمان تمام هسته های فعال به شرح زیر است:

• منوی Start را با دکمه مربوطه باز کنید.
• دستور "msconfig.exe" را در نوار جستجو وارد کنید (فقط بدون نقل قول).
• مورد "پارامترهای اضافی" را باز کنید و پس از فعال کردن کادر مقابل خط، مقادیر مورد نیاز را در ستون "تعداد پردازنده" تنظیم کنید.

چگونه تمام هسته ها را در ویندوز 10 فعال کنیم؟

اکنون، هنگامی که ویندوز شروع به کار می کند، تمام هسته های فیزیکی محاسباتی به یکباره کار می کنند (با رشته ها اشتباه گرفته نشود).

برای دارندگان پردازنده های قدیمی AMD

اطلاعات زیر برای دارندگان پردازنده های قدیمی AMD مفید خواهد بود. اگر هنوز از تراشه های زیر استفاده می کنید، شگفت زده خواهید شد:
فناوری باز کردن قفل هسته های اضافی ACC (Advanced Clock Calibration) نامیده می شود. در چیپست های زیر پشتیبانی می شود:
ابزاری که به شما امکان می‌دهد هسته‌های اضافی را باز کنید برای هر سازنده متفاوت نامیده می‌شود:
با این روش ساده می توانید یک سیستم 2 هسته ای را به 4 هسته ای تبدیل کنید. بسیاری از شما حتی در مورد این موضوع نمی دانستید، درست است؟ امیدواریم به شما کمک کرده باشم تا به طور رایگان به بهبود بهره وری برسید.

در این مقاله سعی کردم تا حد امکان با جزئیات بیشتر برای شما توضیح دهم که هسته چیست، از چه چیزهایی تشکیل شده است، چه عملکردهایی انجام می دهد و چه پتانسیل هایی دارد.

در برنامه های آموزشی زیر، چیزهای جالب تری در انتظار شماست و بنابراین مادی نیست. خداحافظ.

احتمالاً هر کاربری که آشنایی کمی با رایانه دارد، هنگام انتخاب یک پردازنده مرکزی با یک سری ویژگی های نامفهوم روبرو شده است: فرآیند فنی، حافظه پنهان، سوکت. برای مشاوره به دوستان و آشنایان که در زمینه سخت افزار کامپیوتر مهارت داشتند مراجعه کردم. بیایید به انواع پارامترهای مختلف نگاه کنیم، زیرا پردازنده است مهمترین قسمتکامپیوتر شما، و درک ویژگی های آن به شما اطمینان در خرید و استفاده آینده می دهد.

CPU

CPU کامپیوتر شخصیتراشه ای است که وظیفه انجام هرگونه عملیات با داده و کنترل دستگاه های جانبی را بر عهده دارد. این در یک بسته سیلیکونی خاص به نام قالب موجود است. برای نامگذاری کوتاه از علامت اختصاری استفاده کنید - CPU (CPU) یا CPU(از واحد پردازش مرکزی انگلیسی - دستگاه پردازش مرکزی). بر بازار مدرناجزای کامپیوتر دو شرکت رقیب وجود دارد، اینتل و AMD، که دائماً در رقابت برای عملکرد پردازنده های جدید شرکت می کنند و دائماً روند فناوری را بهبود می بخشند.

فرآیند فنی

فرآیند فنیاندازه ای است که در تولید پردازنده ها استفاده می شود. اندازه ترانزیستور را تعیین می کند که واحد آن نانومتر (نانو متر) است. ترانزیستورها به نوبه خود هسته داخلی CPU را تشکیل می دهند. نکته اصلی این است که بهبود مستمر در تکنیک‌های ساخت، کاهش اندازه این قطعات را ممکن می‌سازد. در نتیجه تعداد بیشتری از آنها روی تراشه پردازنده قرار می گیرند. این به بهبود عملکرد CPU کمک می کند، بنابراین پارامترهای آن همیشه نشان دهنده فناوری استفاده شده است. به عنوان مثال، Intel Core i5-760 با استفاده از فناوری پردازش 45 نانومتری و Intel Core i5-2500K با استفاده از فرآیند 32 نانومتری ساخته شده است.بر اساس این اطلاعات می توانید قضاوت کنید که پردازنده چقدر مدرن است و چقدر برتر از آن. عملکرد نسبت به نسخه قبلی خود دارد، اما هنگام انتخاب، باید تعدادی پارامتر دیگر را نیز در نظر بگیرید.

معماری

پردازنده ها همچنین با ویژگی هایی مانند معماری مشخص می شوند - مجموعه ای از خصوصیات ذاتی در یک خانواده کامل از پردازنده ها که معمولاً در طی سال ها تولید می شوند. به عبارت دیگر معماری سازمان یا سازمان آنهاست ساختار داخلی CPU.

تعداد هسته ها

هسته- مهمترین عنصر پردازنده مرکزی. این بخشی از پردازنده است که می تواند یک رشته از دستورالعمل ها را اجرا کند. هسته ها در اندازه حافظه کش، فرکانس گذرگاه، فناوری ساخت و غیره متفاوت هستند. سازندگان با هر فرآیند تکنولوژیکی بعدی نام های جدیدی را به آنها اختصاص می دهند (به عنوان مثال، هسته پردازنده AMD Zambezi است و اینتل Lynnfield است). با توسعه فناوری های تولید پردازنده، امکان قرار دادن بیش از یک هسته در یک کیس فراهم شده است که عملکرد CPU را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و به انجام چندین کار به طور همزمان و همچنین استفاده از چندین هسته در برنامه ها کمک می کند. پردازنده های چند هسته ایقادر خواهد بود به سرعت با آرشیو کردن، رمزگشایی ویدیو، عملکرد بازی های ویدیویی مدرن و غیره کنار بیاید. مثلا حاکمان پردازنده های اصلی 2 Duo و Core 2 Quad از اینتل که به ترتیب از پردازنده های دو هسته ای و چهار هسته ای استفاده می کنند. بر این لحظهپردازنده های 2، 3، 4 و 6 هسته ای به طور گسترده ای در دسترس هستند. تعداد بیشتری از آنها در راه حل های سرور استفاده می شود و توسط کاربر معمولی رایانه شخصی مورد نیاز نیست.

فرکانس

علاوه بر تعداد هسته ها، عملکرد نیز تحت تأثیر قرار می گیرد فرکانس ساعت. مقدار این مشخصه نشان دهنده عملکرد CPU در تعداد سیکل های ساعت (عملیات) در هر ثانیه است. ویژگی مهم دیگر این است فرکانس اتوبوس(FSB - Front Side Bus) که سرعت تبادل اطلاعات بین پردازنده و تجهیزات جانبی کامپیوتر را نشان می دهد. فرکانس ساعت متناسب با فرکانس باس است.

سوکت

برای اینکه پردازنده آینده در هنگام ارتقا با مادربرد موجود سازگار باشد، باید سوکت آن را بشناسید. یک سوکت نامیده می شود اتصال دهنده، که CPU روی آن نصب شده است مادربردکامپیوتر. نوع سوکت با تعداد پایه ها و سازنده پردازنده مشخص می شود. سوکت های مختلف با انواع خاصی از CPU مطابقت دارند، بنابراین هر سوکت امکان نصب نوع خاصی از پردازنده را می دهد. اینتل از سوکت LGA1156، LGA1366 و LGA1155 استفاده می کند، در حالی که AMD از AM2+ و AM3 استفاده می کند.

حافظه پنهان

حافظه پنهان- مقدار حافظه با سرعت دسترسی بسیار بالا، لازم برای افزایش سرعت دسترسی به داده هایی که به طور دائم در حافظه با سرعت دسترسی کمتر (RAM) قرار دارند. هنگام انتخاب پردازنده، به یاد داشته باشید که افزایش اندازه حافظه نهان بر عملکرد اکثر برنامه ها تأثیر مثبت دارد. کش CPU دارای سه سطح ( L1، L2 و L3، مستقیماً روی هسته پردازنده قرار دارد. برای اطلاعات بیشتر حاوی داده های RAM است سرعت بالادر حال پردازش. همچنین قابل توجه است که برای CPU های چند هسته ای، میزان حافظه کش سطح اول برای یک هسته مشخص شده است. حافظه نهان L2 عملکردهای مشابهی را انجام می دهد، اما از نظر اندازه کندتر و بزرگتر است. اگر قصد دارید از پردازنده برای کارهایی که منابع فشرده هستند استفاده کنید، مدلی با حافظه نهان سطح دوم بزرگ ترجیح داده می شود، با توجه به اینکه برای پردازنده های چند هسته ای کل اندازه حافظه نهان L2 نشان داده شده است. قدرتمندترین پردازنده ها مانند AMD Phenom، AMD Phenom II، Intel Core i3، Intel Core i5، Intel Core i7، Intel Xeon مجهز به کش L3 هستند. حافظه نهان سطح سوم کمترین سرعت را دارد، اما می تواند به 30 مگابایت برسد.

مصرف انرژی

مصرف انرژی یک پردازنده ارتباط نزدیکی با فناوری ساخت آن دارد. با کاهش نانومتر فرآیند فنی، افزایش تعداد ترانزیستورها و افزایش فرکانس کلاک پردازنده ها، مصرف انرژی CPU افزایش می یابد. مثلا پردازنده ها خط اصلی i7 اینتل به 130 وات یا بیشتر نیاز دارد. ولتاژ ارائه شده به هسته به وضوح مصرف انرژی پردازنده را مشخص می کند. این پارامتر به ویژه هنگام انتخاب یک CPU برای استفاده به عنوان یک مرکز چند رسانه ای مهم است. که در مدل های مدرنپردازنده‌ها از فناوری‌های مختلفی استفاده می‌کنند که به مبارزه با مصرف بیش از حد انرژی کمک می‌کنند: سنسورهای دمای داخلی، سیستم‌های کنترل خودکار ولتاژ و فرکانس هسته‌های پردازنده، حالت‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی برای بار کم CPU.

ویژگی های اضافی

پردازنده های مدرن توانایی کار در حالت های 2 و 3 کاناله را به دست آورده اند رم، که به طور قابل توجهی بر عملکرد آن تأثیر می گذارد و همچنین از مجموعه بزرگتری از دستورالعمل ها پشتیبانی می کند که عملکرد آنها را افزایش می دهد سطح جدید. پردازنده‌های گرافیکی ویدیو را به تنهایی پردازش می‌کنند و در نتیجه به لطف فناوری، CPU را تخلیه می‌کنند DXVA(از انگلیسی DirectX Video Acceleration - شتاب ویدئو توسط جزء DirectX). اینتل از فناوری فوق استفاده می کند افزایش توربوبرای تغییر پویا فرکانس ساعت پردازنده مرکزی. فن آوری مرحله سرعتمصرف انرژی CPU را بسته به فعالیت پردازنده مدیریت می کند و فناوری مجازی سازی اینتلسخت افزار یک محیط مجازی برای استفاده از چندگانه ایجاد می کند سیستم های عامل. همچنین پردازنده های مدرن را می توان با استفاده از فناوری به هسته های مجازی تقسیم کرد Hyper Threading. به عنوان مثال، یک پردازنده دو هسته ای قادر است سرعت کلاک یک هسته را به دو هسته تقسیم کند و در نتیجه با استفاده از چهار هسته مجازی، عملکرد پردازش بالایی داشته باشد.

هنگامی که به پیکربندی رایانه شخصی آینده خود فکر می کنید، کارت گرافیک و آن را فراموش نکنید پردازنده گرافیکی(از واحد پردازش گرافیک انگلیسی - واحد پردازش گرافیکی) - پردازنده کارت گرافیک شما که وظیفه رندر (عملیات حسابی با اجسام هندسی، فیزیکی و غیره) را بر عهده دارد. هرچه فرکانس هسته و فرکانس حافظه آن بیشتر باشد، بار کمتری بر روی پردازنده مرکزی خواهد داشت. گیمرها باید به GPU توجه ویژه ای داشته باشند.