ซีพียูเป็นหนึ่งในระบบหัวใจของการทำงาน ซีพียูเป็นอุปกรณ์หลักตัวหนึ่งที่มีราคาสูงเมื่อเทียบกับตัวคอมพิวเตอร์ทั้งเครื่อง
ขณะเดียวกันก็มีความหลากหลายของรุ่น และเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีที่รวดเร็วมาก ราคาจึงมีการเปลี่ยนแปลงตาม
และมีช่วงราคาสูงมาก จากราคาบางรุ่นที่จัดว่าเป็นรุ่นต่ำมีราคาเพียงพันบาทเศษไปจนถึงรุ่นบนสุดมีราคากว่าหมื่นบาท
บางครั้งถึงกว่าสองหมื่นบาท ดังนั้นราคาของพีซีในปัจจุบันที่มีขายจึงขึ้นกับซีพียูที่เลือกใช้อยู่ค่อนข้างมาก
หากจะแบ่งพีซีที่ใช้งานตามข้อเสนอของเนคเทคที่แบ่งพีซีเป็นพีซีระดับการใช้ในบ้าน (โฮมยูส) ระดับสำนักงาน
พีซีแบบโน้ตบุค พีซีที่ใช้ในงานคำนวณและออกแบบทางด้านกราฟิกส์ และพีซีที่ใช้เป็นเซิร์ฟเวอร์ พีซีจึงมีหลายระดับราคา
แต่หากพิจารณาในเรื่องซีพียูก็พอจะแบ่งแยกตามเทคโนโลยีและผู้ผลิต
และอายุของซีพียูที่ได้วางอยู่ในท้องตลาด ซีพียูรุ่นใหม่จะมีราคาแพงกว่าและมีขีดความสามารถที่สูงกว่า
ดังนั้นขอเสนอแนะหรือข้อเขียนในที่นี้จึงใช้ได้กับช่วงระยะเวลาหนึ่งเท่านั้น และจะปรับเปลี่ยนไปตามกาลเวลา
ซีพียูที่กำลังได้รับความนิยมและใช้งานกันอยู่ในปัจจุบัน (มกราคม 2002) พอแบ่งได้เป็นซีพียูมาจากสองบริษัทคือ
อินเทล และเอเอ็มดี โดยทั้งสองบริษัทมีซีพียูวางจำหนายในขณะนี้สามระดับ หรือสามกลุ่มตามขีดความสามารถและราคา
ซึ่งแสดงได้ดังตารางที่ 1
รูปที่ 1 การจัดแบ่งกลุ่มซีพียูที่ใช้ในปัจจุบัน
| ซีพียู | กลุ่มโฮมยูส | กลุ่มใช้งานทั่วไป | กลุ่มขีดความสามารถสูง |
| อินเทล | Cerelon | Pentium III | Pentium 4 |
| เอเอ็มดี | Duron | Athlon | Athlon XP |
ทั้งสองบริษัทที่ผลิตซีพียูจัดได้ว่าเป็นผู้กำหนดเทคโนโลยีของพีซีในปัจจุบัน
เพราะทั้งสองบริษัทนี้มีส่วนแบ่งในตลาดรวมกันกว่า 99 เปอร์เซนต์ ดังนั้นจึงต้องแข่งขันกันพัฒนาเพื่อทำให้ขีดความสามารถของซีพียูสูงขึ้น
และจะต้องแข่งขันกันในเรื่องราคาด้วย
ข้อพิจารณาในเรื่องซีพียู
การทำงานของซีพียูจัดได้ว่าเป็นสุดยอดของเทคโนโลยีในปัจจุบัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำความเข้าใจแนวคิดการพัฒนาซีพียู
และจุดเด่นที่สำคัญของซีพียู ในที่นี้จะกล่าวอธิบายรายละเอียดบางประการเพื่อเป็นพื้นความรู้สำหรับพิจารณาเลือกซื้อต่อไป
เทคโนโลยี CISC และ RISC CISC ย่อมาจาก complex Instruction Set Computer ส่วน RISC
เป็นคำย่อมาจาก Reduce Instruction Set Computer ซีพียูที่ใช้ในพีซีทั้งของค่ายเอเอ็มดีและอินเทล
เป็นเทคโนโลยี CISC กล่าวคือมีการทำงานแบบชุดคำสั่งที่ซับซ้อน และมีจำนวนคำสั่งพื้นฐานมากมายหลายร้อยคำสั่ง
ปัจจุบันคำสั่งที่ใช้ในเพนเตียม 4 มีมากกว่า 400 คำสั่ง แต่ละคำสั่งทำงานเฉพาะและซับซ้อน เช่น
การบวกลบคูณหารเลข ทั้งพื้นฐานและฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ การทำงานกับบล็อกข้อมูล
รวมถึงคำสั่งเฉพาะที่ใช้ในระบบมัลติมีเดียต่าง ๆ
การประมวลผลภายในและระบบ PIPE เพื่อให้ประสิทธิภาพการทำงานของซีพียูดีขึ้น
จึงต้องหาวิธีการนำคำสั่งจากหน่วยความจำเข้าคิว และทำการประมวลผลพร้อมกันแบบขนาน
หรือเหลื่อมกันที่เรียกว่า PIPE Line การทำเช่นนี้จะทำให้ทำงานโดยรวมได้เร็วขึ้น
นอกจากนี้ภายในซีพียูยังมีหน่วยคำนวณ หรือหน่วยทำงานเฉพาะพิเศษที่ต่อในรูปแบบขนาน
เพื่อให้ทำงานได้พร้อมกันในเวลาเดียว เช่น หน่วย ALU ทั้งแบบเลขจำนวนเต็มและเลขลอยตัวที่มีมากกว่าหนึ่งหน่วย
การเพิ่มขีดความสามารถโดยรวมจึงขึ้นอยู่กับวิธีการจัดโครงสร้างการทำงานแบบพร้อมกันในเวลาเดียวกัน
เพื่อให้ได้หลายคำสั่งในเวลาเดียว
แรงดันไฟฟ้า ระดับลอจิกและการใช้กำลังงานไฟฟ้า เมื่อให้ซีพียูทำงานเร็วขึ้นจำเป็นต้องลดระดับแรงดับไฟฟ้าลง
และลดระดับแรงดันลอจิก ซีพียูปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้ระดับแรงดันไม่เกิน 2 โวลต์ โดยทั่วไปจะใช้ระดับแรงดันที่ประมาณ
1.6-1.7 โวลต์ การทำงานที่ระดับแรงดันต่ำจะทำให้มีภูมิต่อสัญญาณรบกวนต่ำด้วย
แต่มีข้อดีคือมีกำลังสูญเสียต่ำ หรือตัวซีพียูไม่ร้อนจัดมากเกินไป
สัญญาณนาฬิกา เป็นตัวกำหนดจังหวะในการทำงาน สัญญาณนาฬิกาเป็นสัญญาณทางไฟฟ้ารูปคลื่นสี่เหลี่ยม
ที่สร้างขึ้นและป้อนให้กับซีพียูเพื่อเป็นฐานเวลาในการทำงาน โดยความเป็นจริงแล้วตัวสัญญาณนาฬิกาจริงของซีพียูอยู่ที่ไม่เกิน
400 MHz แต่จะเห็นจากที่กล่าวอ้างกันเป็นตัวเลข 1500 MHz หรือ 2000 MHz ซึ่งนั่นหมายถึงมีตัวคูณ
ทั้งนี้เพราะเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ปัจจุบันการใช้สัญญาณยิ่งมีความถี่สูงขึ้นเท่าไร
ก็จะมีข้อยุ่งยากในเรื่องการออกแบบมากขึ้น และปัญหาจะมีตามมาอีกหลายอย่างที่จะต้องแก้ไข เช่น
การเดินสายสัญญาณในชิพและเมนบอร์ด
ตัวคูณความเร็ว เป็นเทคนิคของแต่ละบริษัทที่จะออกแบบ การที่มีตัวคูณหมายถึงทำให้ซีพียูทำงานได้เร็วขึ้นเสมือนการใช้สัญญาณนาฬิกาจริง เช่น ใช้สัญญาณนาฬิกาจริง 300 MHz
และมีตัวคูณความเร็วเท่ากับ 5 นั่นคือจะได้ความเร็วเท่ากับ 1500 MHz เทคนิคของการคูณความเร็วที่ใช้คือ การทำ Pipe line
เพื่อให้มีการทำงานขนานภายในซีพียู การทำงานพร้อมกันจะเป็นการเพิ่มความเร็ว เช่น
ในสัญญาณนาฬิกาที่มีการทริกการทำงานหนึ่งครั้ง แต่มีโปรเซสภายในซีพียูทำงานพร้อมกันหลายอย่าง
ดังจะเห็นได้ชัดว่าซีพียูของ AMD หลายรุ่นเริ่มใช้วิธีการกำหนดตัวเลข เช่น 1800+ หมายถึงความเร็วเทียบได้ไม่น้อยกว่า
1800 MHz
แคช (Cache) เป็นหน่วยความจำที่ซีพียูสามารถติดต่อได้ด้วยความเร็วสูง
โดยปกติการทำงานของซีพียูจำเป็นต้องเร่งความเร็ว แต่หน่วยความจำภายนอกจะมีการทำงานที่ความเร็วต่ำกว่า
ดังนั้นจึงต้องสร้างบัฟเฟอร์ไว้ภายใน เพื่อให้ซีพียูทำงานร่วมด้วย ขนาดของแคชยิ่งใหญ่จะช่วยให้มีบัฟเฟอร์เก็บข้อมูลได้มาก
การทำงานของซีพียูจะดีขึ้น หน่วยความจำแคชที่ดีต้องมีความเร็วตอบสนองซีพียูได้สูงมากเท่าเทียมกับซีพียู
แต่สภาพความเป็นจริงจะทำให้มีราคาแพงขึ้น จึงแบ่งแคชเป็นระดับ โดยทั่วไปซีพียูจะมีแคช L1 อยู่ในชิพซีพียู และแคช L2
อยู่นอกแผ่นซิลิกอนเดียวกัน แต่อาจจะวางอยู่บนแพกเก็ตเดียวกัน ซีพียูปัจจุบันจึงมีทั้ง L1 และ L2 แคช
แต่ขึ้นกับขนาดโดยปกติยิ่งมีแคชมากยิ่งดี การติดต่อกับแคชจะมีช่องทางติดต่อเพื่อโอนย้ายข้อมูล
โดยทั่วไปจะมีสายข้อมูลซึ่งมีขนาดเป็นความกว้าง เช่น 64 บิต หมายถึงโอนย้ายข้อมูลผ่านบัสเข้าสู่แคช
ทำได้ด้วยครั้งละ 64 บิต
เทคโนโลยีการผลิต เป็นการสร้างแผ่นชิพว่าจะมีขนาดเล็กเพียงไร เทคโนโลยีการผลิตจึงขึ้นอยู่กับความกว้างของเกตที่ประกอบเป็นตัวทรานซิสเตอร์ภายใน ความกว้างส่วนนี้เริ่มลดลงจนมีขนาดเล็กมาก
เทคโนโลยีในปัจจุบันจะอยู่ที่ 0.13 ไมครอน และจำนวนทรานซิสเตอร์ต่อชิพจะเริ่มสูงขึ้น จนอาจจะมีมากกว่า 100 ล้านทรานซิสเตอร์ได้
รูปร่างแพ็กเก็จและการเชื่อมต่อ แต่เดิมของการผลิตที่ผู้ผลิตต้องหาวิธีการเชื่อมโยงขาซีพียูเข้ากับเมนบอร์ดด้วยวิธีที่เหมาะสม
ซีพียูรุ่นใหม่มีจำนวนขามากมายกว่า 300 ขา ดังนั้นจึงต้องหาซ็อกเก็ตแบบต่าง ๆ ที่เป็นมาตรฐานหลัก
เมื่อจำนวนขามากจึงหันมาใช้ซ็อกเก็ตแบบ PGA-Pin Grid Array กล่าวคือมีขาเชื่อมโยงเป็นอะเรย์
ทำให้บรรจุจำนวนขาได้มาก ในบางครั้งก็เรียก PGA ตามด้วยจำนวนขา แต่บางบริษัทเรียก สล็อต เช่น ของเอเอ็มดี
เดิมสร้างแบบสล็อต แต่ต่อมาสร้างแบบ PGA ก็ยังเรียกว่า สล็อต A
การเชื่อมต่อกับหน่วยความจำภายนอก อุปสรรคที่สำคัญของการทำงานของซีพียูคือ
ทำอย่างไรจึงจะอ่านหน่วยความจำภายนอกให้ได้เร็ว ดังนั้นจึงมีการสร้างเทคนิคของการติดต่อหน่วยความจำแบบต่าง ๆ เช่น
SDRAM, DDRAM และ RDRAM ช่องทางการติดต่อระหว่างซีพียูไปยังหน่วยความจำเรียกว่า FSB
เป็นระบบบัสความเร็วสูง ยิ่งสูงเท่าไรก็หมายถึงการติดต่อกับหน่วยความจำได้เร็วขึ้น
และเชื่อมต่อหน่วยความจำได้มากขึ้น
แถบกว้างการสื่อสารข้อมูลของบัสโดยรวม หมายถึงช่องทางรวมของซีพียูที่จะติดต่อกับส่วนต่าง ๆ ผ่านทางบัส
ปกติบัสแต่ละเส้นจะมีข้อจำกัดเรื่องสัญญาณนาฬิกา ถ้าบัสแต่ละเส้นมีขนาด 100 MHz
และมีบัส 64 เส้น ก็หมายถึงได้แถบกว้างรวม 6400 MHz หรือ 6.4 จิกะเฮิร์ทซ์
แต่ความเป็นจริงความเร็วนี้ยังมีข้อจำกัดบางประการอยู่
การใช้หน่วยความจำร่วม เทคโนโลยีหน่วยความจำได้รับการออกแบบมาให้ใช้กับซีพียู
โดยเฉพาะการติดต่อสื่อสารกับหน่วยความจำต้องเป็นไปตามรูปแบบที่กำหนด
เทคโนโลยีหน่วยความจำมีให้เลือกใช้สามแบบหลักคือ SDRAM, DDRAM และ RDRAM
ชิพเซตที่ใช้ร่วม ลำพังซีพียูตัวเดียวคงยังทำงานอะไรไม่ได้ต้องมีชิพประกอบร่วมที่เรียกว่าชิพเซต
(Chip Set) ผู้ผลิตซีพียูจำเป็นต้องออกแบบชิพเซตเหล่านี้ด้วย อย่างไรก็ดีมีบริษัทในไต้หวันหลายบริษัทสามารถผลิตชิพเซตให้ใช้ร่วมได้
พิจารณาตารางเปรียบเทียบซีพียูในกลุ่มของอินเทล และ AMD โดยในที่นี้จะนำเอาโครงสร้างหลักของซีพียูระดับบนของทั้งสองบริษัทคือ Athlon XP และ Pentium 4 มาเปรียบเทียบกัน
ดังตารางที่ 2
ตารางที่ 2 เปรียบเทียบคุณสมบัติหลักของ AMD Athlon XP และ Pentium 4
| คุณสมบัติ | AMD Athlon XP | Intel Pentium 4 |
| ชื่อที่เรียกเทคโนโลยี |
Thunderbird CISC |
Willamette CISC |
| ความถี่สัญญาณนาฬิกาพื้นฐาน |
700 ถึง 1200 |
1400-2200 |
| ตัวคูณ |
11.5 ถึง 1800 (ปัจจุบันมีรุ่น XP 2200+) |
17 |
| แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ |
1.75 โวลต์ |
1.70 โวลต์ |
| เทคโนโลยีการผลิต |
0.18 ไมครอน (0.13 ไมครอน) |
0.18 ไมครอน (0.13 ไมครอน) |
| แคช L1 |
128 KB |
12000 MicroOpcode Inst 8KB data |
| แคช L2 |
256 KB |
256 KB |
| ความกว้างบัสที่ L2 |
64 บิต |
256 บิต |
| ขนาดของชิพ |
120 ตารางมิลลิเมตร |
217 มิลลิเมตร |
| จำนวนทรานซิสเตอร์ |
37 ล้าน |
42 ล้าน |
| ซ็อกเก็ต |
ซ็อกเก็ต A ขนาด 462 ขา |
ซ็อกเก็ต 423 ขนาด 423 ขา |
| FSB |
133 MHz DDR EV6 ใช้กับ DDRAM, SDRAM |
100 MHz Quad-Pumped ใช้กับ RDRAM |
| แถบกว้างของซีพียู |
2.1 GB/วินาที |
3.2 GB/วินาที |
| ชิพเซต |
AMD-760
ALi MAGIK 1
VIA KT 266
VIA KT133 |
Intel 850 |
| หน่วยความจำที่ใช้ |
PC 2
100 DDR SDRAM
PC133 SDRAM |
RDRAM |
การเลือกใช้
การเลือกซื้อซีพียูในขณะนี้ (มกราคม 2002) ความเร็วขั้นต่ำจะอยู่ในช่วง 900 MHz ขึ้นไป
โดยรุ่นที่มีความเร็วสูงสุดจะอยู่ที่ประมาณ 2200 MHz กันแล้ว
โดยปกติจะดูว่าจะซื้อเพื่ออะไร เช่น ถ้าซื้อโดยใช้งานเป็นเพียงอินเทอร์เน็ตบราวเซอร์
ในห้องเรียนให้นิสิตใช้เพื่อเป็นการเรียกเข้าสู่อินเทอร์เน็ต ก็สามารถใช้ซีพียูรุ่นต่ำคือ Cerelon หรือ AMD Duron
ได้ ปัจจุบันราคาซีพียูในระดับต่ำนี้ จะมีราคาเพียงประมาณ 2,000 บาท
และเมื่อประกอบเป็นเครื่องพีซีจะมีราคารวมประมาณ 17,000 บาท ถึง 19,000 บาท
หากต้องการได้ระดับราคาไม่สูงมากโดยเลือกรุ่นขนาดกลางก็ใช้ AMD AThlon หรือ Pentium III
ซึ่งราคาซีพียูจะอยู่ในช่วงประมาณ 5,000 บาท ถึง 7,000 บาท
โดยถ้าเป็นซีพียูของ AMD จะมีราคาถูกกว่าอย่างเห็นได้ชัด
สำหรับรุ่นกำลังสูงที่เป็นรุ่นออกใหม่ ในกรณีของ AMD จะมีราคาถูกกว่า Pentium 4 อย่างเห็นได้ชัดเช่นกัน
โดยราคาจึงเป็นเงื่อนไขที่จะต้องพิจารณาร่วมด้วย
ดังนั้นราคาซีพียูในรุ่นต่ำคือ Duron และ Cerelon แล้ว จะเห็นว่าเมื่อดูในเรื่องการเทียบประสิทธิภาพแล้ว
ก็จะเป็นตัวเลือกที่สำคัญ โดยปกติจะมีการนำมาเปรียบเทียบกันซึ่งสามารถหาได้จากหนังสือทั่ว ๆ ไป
สำหรับในรุ่นราคาสูง Athlon XP เป็นรุ่นที่เป็นตัวเลือกได้ดี เมื่อเทียบกับ Pentium 4
โดยเฉพาะในเรื่องราคาและประสิทธิภาพ ซึ่งเห็นได้จากผลการทดสอบการใช้งานจากหลายสำนักที่ตีพิมพ์เผยแพร่
อย่างไรก็ตามการตัดสินใจจะเลือกซื้ออะไรมาใช้คงต้องลองศึกษาจากหลาย ๆ องค์ประกอบ
โดยเฉพาะการมองหารายละเอียด ข้อดีข้อเสีย รวมทั้งงบประมาณการลงทุนต่าง ๆ ที่มีอยู่ด้วย
เทคนิคที่เกี่ยวกับซีพียูทั้งสองด้านนี้สามารถหาได้ได้จากเว็บไซต์ของบริษัทคือ www.AMD.COM
และ www.intel.com
ผู้สนใจลองทำการศึกษาอย่างน้อยก็เป็นความรู้ที่จะไว้พูดคุยกันอีกหลาย ๆ คนได้
อนึ่ง บทความนี้ เขียนขึ้นในโอกาสครบรอบวันสถาปนาของสำนักบริการคอมพิวเตอร์ 25 มกราคม 2545
จึงต้องขอเน้นในเรื่องเวลา เพราะเทคโนโลยีซีพียูเปลี่ยนแปลงเร็วมาก ที่นำเสนอจึงนำเสนอเฉพาะหลักการและตัวเนื้อหาเป็นสำคัญ
|
