หน่วยประมวลผลกลาง (CPU หรือ Central Processing Unit) เป็นส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ที่มีหน้าที่ตีความและดำเนินการคำสั่งส่วนใหญ่จากฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์อื่นๆ ของคอมพิวเตอร์
ประเภทของอุปกรณ์ที่ใช้ CPU
อุปกรณ์ทุกประเภทเกือบทั้งหมดใช้ CPU รวมถึง คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ โน้ตบุ๊ก แท็บเล็ต สมาร์ทโฟน และแม้แต่ทีวีจอแบน
Intel และ AMD เป็นผู้ผลิต CPU ยอดนิยมสำหรับเดสก์ท็อป โน้ตบุ๊ก และเซิร์ฟเวอร์ ในขณะที่ Apple, NVIDIA และ Qualcomm เป็นผู้ผลิต CPU หลักสำหรับสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต
คุณอาจเห็นชื่อเรียกต่างๆ สำหรับ CPU เช่น โปรเซสเซอร์ (Processor), ไมโครโปรเซสเซอร์ (Microprocessor), โปรเซสเซอร์กลาง (Central Processor) หรือ "สมองของคอมพิวเตอร์"
จอภาพคอมพิวเตอร์ หรือฮาร์ดดิสก์ บางครั้งถูกเรียก ผิดพลาดอย่างรุนแรง ว่าเป็น CPU แต่ฮาร์ดแวร์เหล่านั้นทำหน้าที่ต่างกันโดยสิ้นเชิงและไม่ใช่ CPU ในทางใดทางหนึ่ง
ลักษณะของ CPU และตำแหน่งที่ตั้ง
CPU สมัยใหม่โดยทั่วไปมีขนาดเล็ก รูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส พร้อมตัวเชื่อมโลหะสั้นและโค้งมนบนด้านล่าง CPU แบบเก่าบางรุ่นจะมีขาเหล็ก (Pins) แทนตัวเชื่อมโลหะ
CPU ติดตั้งตรงเข้ากับ "Socket" (หรือบางครั้งเรียกว่า "Slot") บนเมนบอร์ด CPU จะถูกเสียบเข้าไปในซ็อกเก็ตด้วยด้านขา/ตัวเชื่อมลงไปด้านล่าง และมีแอนก้ามเล็กๆ ช่วยล็อคให้โปรเซสเซอร์ติดตั้งแน่น
หลังจากทำงานเพียงสักพัก CPU สมัยใหม่จะร้อนมาก จึงจำเป็นต้องติดตั้งฮีทซิงค์ (Heatsink) และพัดลม (Fan) ไว้บน CPU โดยตรงเพื่อระบายความร้อน อุปกรณ์เหล่านี้มักมาพร้อมกับ CPU เมื่อซื้อ
ยังมีตัวเลือกระบายความร้อนขั้นสูงอื่นๆ เช่น ชุดน้ำเย็น (Water Cooling) และหน่วยเปลี่ยนเฟส (Phase Change Units)
ความเร็วนาฬิกา (Clock Speed) ของ CPU
ความเร็วนาฬิกาของโปรเซสเซอร์คือจำนวนคำสั่งที่สามารถประมวลผลได้ในหนึ่งวินาที วัดเป็นกิกะเฮิรตซ์ (GHz)
เช่น CPU ที่มีความเร็ว 1 Hz สามารถประมวลผลคำสั่งได้ 1 คำสั่งต่อวินาที ในทางปฏิบัติ: CPU ความเร็ว 3.0 GHz สามารถประมวลผลได้ 3 พันล้านคำสั่งต่อวินาที
แกน (Cores) ของ CPU
บางอุปกรณ์ใช้โปรเซสเซอร์แกนเดียว (Single-core) ในขณะที่อีกบางอย่างใช้ Dual-core, Quad-core หรือมากกว่า การมีหน่วยประมวลผลสองหน่วยทำงานคู่ขนานหมายความว่า CPU จัดการคำสั่งได้มากขึ้นสองเท่าต่อวินาที เพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมาก
บาง CPU สามารถจำลองสองแกนสำหรับทุกหนึ่งแกนทางกายภาพ ซึ่งเรียกว่า Hyper-Threading การจำลองนี้ทำให้ CPU 4 แกนทำงานเหมือน 8 แกน โดยแกนเสมือนเพิ่มเติมเรียกว่า Threads (เธรด) อย่างไรก็ตาม แกนทางกายภาพ (Physical cores) ทำงานได้ดีกว่า แกนเสมือน (Virtual cores)
หาก CPU รองรับ แอปพลิเคชันบางอย่างสามารถใช้ Multithreading ได้ หากเข้าใจว่าเธรดคือชิ้นส่วนเดียวของกระบวนการคอมพิวเตอร์ การใช้หลายเธรดในหนึ่งแกน CPU หมายถึงประมวลผลคำสั่งได้มากขึ้นพร้อมกัน ซอฟต์แวร์บางอย่างรองรับฟีเจอร์นี้บนหลายแกน CPU ทำให้ประมวลผลคำสั่งได้มากขึ้นอีก
ตัวอย่างเปรียบเทียบ: Intel Core i3 vs i5 vs i7
เพื่อดูตัวอย่างเฉพาะเจาะจงว่า CPU บางตัวเร็วกว่าอีกตัวอย่างไร เรามาดูวิวัฒนาการของ Intel กัน
จากชื่อก็คาดเดาได้ว่า Intel Core i7 ทำงานได้ดีกว่า i5 และ i5 ดีกว่า i3 เหตุผลที่แตกต่างกันมีรายละเอียดมากขึ้นแต่อยู่ในขอบเขตที่เข้าใจง่าย
Intel Core i3 เป็นโปรเซสเซอร์ Dual-core (2 แกน) ในขณะที่ i5 และ i7 เป็น Quad-core (4 แกน)
Turbo Boost เป็นฟีเจอร์ใน i5 และ i7 ที่ช่วยให้โปรเซสเซอร์เพิ่มความเร็วนาฬิกาเกินความเร็วฐาน (Base Speed) เช่น จาก 3.0 GHz เป็น 3.5 GHz เมื่อจำเป็น แต่ i3 ไม่มีความสามารถนี้ รุ่นที่ลงท้ายด้วย "K" สามารถโอเวอร์คล็อก (Overclock) ได้ หมายถึงบังคับให้ความเร็วเพิ่มสูงตลอดเวลา
Hyper-Threading ทำให้ประมวลผลได้สองเธรดต่อหนึ่งแกน CPU หมายความว่า i3 ที่รองรับ Hyper-Threading จัดการได้ 4 เธรดพร้อมกัน (เพราะเป็น Dual-core) i5 ไม่รองรับ Hyper-Threading จึงจัดการได้ 4 เธรดเช่นกัน แต่ i7 รองรับเทคโนโลยีนี้ และเป็น Quad-core จึงประมวลผลได้ 8 เธรดพร้อมกัน
เนื่องจากข้อจำกัดด้านพลังงานในอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ (สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต เป็นต้น) โปรเซสเซอร์ของมัน—ไม่ว่าจะเป็น i3, i5, หรือ i7—จะต่างจาก CPU เดสก์ท็อปตรงที่ต้องจดจองสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและการใช้พลังงาน
ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ CPU
ไม่ว่าจะเป็นความเร็วนาฬิกา หรือจำนวนแกน CPU เพียงอย่างเดียว ไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่ตัดสินว่า CPU ตัวไหน "ดีกว่า" มักขึ้นอยู่กับประเภทซอฟต์แวร์ที่รันบนคอมพิวเตอร์—กล่าวคือ แอปพลิเคชันที่จะใช้ CPU
CPU ตัวหนึ่งอาจมีความเร็วนาฬิกาต่ำแต่เป็น Quad-core ในขณะที่อีกตัวมีความเร็วสูงแต่เป็น Dual-core เท่านั้น การตัดสินว่า CPU ไหนเก่งกว่าก็ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานทั้งหมด
เช่น โปรแกรมตัดต่อวิดีโอที่ต้องการหลายแกน CPU จะทำงานได้ดีกว่าบนโปรเซสเซอร์หลายแกนที่ความเร็วนาฬิกาต่ำ มากกว่าบน CPU แกนเดียวที่ความเร็วสูง ไม่ได้ทุกซอฟต์แวร์หรือเกมสามารถใช้ประโยชน์จากมากกว่า 1-2 แกน ทำให้แกน CPU เพิ่มเติมอาจไม่มีประโยชน์
อีกส่วนประกอบของ CPU คือ Cache (แคช) แคช CPU เหมือนที่เก็บข้อมูลชั่วคราวสำหรับข้อมูลที่ใช้บ่อย แทนที่จะเรียกจาก RAM ทุกครั้ง CPU จะทำนายข้อมูลที่คุณใช้บ่อย เก็บไว้ในแคช แคชเร็วกว่า RAM เพราะเป็นส่วนหนึ่งของโปรเซสเซอร์ทางกายภาพ แคชมากขึ้น = พื้นที่มากขึ้นสำหรับเก็บข้อมูลดังกล่าว
ว่าคอมพิวเตอร์จะรันระบบปฏิบัติการ 32-bit หรือ 64-bit ได้ ขึ้นอยู่กับขนาดหน่วยข้อมูลที่ CPU จัดการได้ โปรเซสเซอร์ 64-bit เข้าถึงหน่วยความจำได้มากกว่าและเป็นชิ้นใหญ่กว่า 32-bit เพราะฉะนั้น OS และแอป 64-bit จึงไม่รันบนโปรเซสเซอร์ 32-bit ได้
คุณสามารถดูรายละเอียด CPU ของคอมพิวเตอร์ พร้อมข้อมูลฮาร์ดแวร์อื่นๆ ได้จากโปรแกรมตรวจสอบระบบฟรีหลายตัว
นอกจากโปรเซสเซอร์มาตรฐานในคอมพิวเตอร์พาณิชย์แล้ว ยังมี ควอนตัมโปรเซสเซอร์ (Quantum Processors) กำลังถูกพัฒนาสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม โดยใช้หลักวิทยาศาสตร์กลศาสตร์ควอนตัม
แต่ละเมนบอร์ดรองรับช่วงประเภท CPU ได้จำกัด โปรดตรวจสอบกับผู้ผลิตเมนบอร์ดก่อนซื้อเสมอ
