CPU আর্কিটেকচার কিভাবে কাজ করে? IPC, Cache, TDP বিস্তারিত

CPU আর্কিটেকচার কিভাবে কাজ করে এবং IPC, Cache ও TDP আপনার পিসির পারফরম্যান্সে কি প্রভাব ফেলে তা জানা থাকলে আপনি সঠিক প্রসেসর বেছে নিতে পারবেন। আমি মাহমুদুল হাসান মারুফ, একজন পিসি এন্থুসিয়াস্ট এবং টেক লাভার। দীর্ঘ সময় ধরে পিসি হার্ডওয়্যার এবং টেকনোলজি নিয়ে কাজ করার সুবাদে আমি দেখেছি অনেক ক্রেতাই শুধু গিগাহার্টজ (GHz) দেখে প্রসেসর কেনেন। কিন্তু একটি প্রসেসর আসলে কতটা শক্তিশালী হবে তা নির্ভর করে তার ভেতরের আর্কিটেকচার এবং কিছু টেকনিক্যাল বিষয়ের ওপর। আজ আমি আপনাদের সাথে এই বিষয়গুলো সহজ বাংলায় শেয়ার করব যাতে আপনি একজন প্রো-এর মতো হার্ডওয়্যার বুঝতে পারেন। একটি সেন্ট্রাল প্রসেসিং ইউনিট বা CPU কিভাবে তৈরি করা হয়েছে এবং এটি কিভাবে তথ্য প্রসেস করে তাকেই মূলত আর্কিটেকচার বলা হয়। আপনি এটাকে একটি বাড়ির নকশার সাথে তুলনা করতে পারেন। বাড়িটি কত বড় হবে বা সেখানে কয়টি রুম থাকবে তা যেমন নকশার ওপর নির্ভর করে, তেমনি একটি প্রসেসর কতটা দ্রুত কাজ করবে তা তার আর্কিটেকচারের ওপর নির্ভর করে। একে অনেক সময় মাইক্রোআর্কিটেকচারও বলা হয়। আপনি যদি একদম শুরু থেকে জানতে চান প্রসেসর (CPU) কি এবং এটি কিভাবে কাজ করে, তবে এর গঠন এবং প্রকারভেদ সম্পর্কে ধারণা থাকা জরুরি। আধুনিক প্রসেসরে মূলত দুটি প্রধান অংশ থাকে। একটি হলো কন্ট্রোল ইউনিট (CU) এবং অন্যটি হলো অ্যারিথমেটিক লজিক ইউনিট (ALU)। কন্ট্রোল ইউনিট আপনার দেয়া নির্দেশগুলো গ্রহণ করে এবং সেগুলো কোথায় পাঠাতে হবে তা ঠিক করে। অন্যদিকে ALU সব ধরনের গাণিতিক এবং যৌক্তিক হিসাব সম্পন্ন করে। এই দুইয়ের সমন্বয়েই আমাদের কম্পিউটার সব কাজ করতে পারে। আপনি যখন কোনো সফটওয়্যার চালান, তখন প্রসেসর ফেচ-ডিকোড-এক্সিকিউট সাইকেল মেনে কাজ করে। প্রথমে এটি মেমোরি থেকে তথ্য সংগ্রহ করে। এরপর সেই তথ্যটি অনুবাদ করে এবং শেষে কাজটি সম্পন্ন করে। এই পুরো প্রক্রিয়াটি যত উন্নত হবে, আপনার পিসি তত স্মুথলি চলবে। আপনি যদি বর্তমান বাজারের সেরা প্রসেসরগুলো দেখতে চান তবে PCB Store থেকে লেটেস্ট মডেলগুলো দেখে নিতে পারেন, যেটি PC Builder Bangladesh এর একটি প্রতিষ্ঠান। শুধু ক্লক স্পিড দেখে প্রসেসরের ক্ষমতা বিচার করা ভুল। নতুন আর্কিটেকচার মানেই বেশি কার্যক্ষমতা এবং কম বিদ্যুৎ খরচ। IPC বেশি হলে কম গিগাহার্টজেও প্রসেসর অনেক দ্রুত কাজ করতে পারে। TDP এবং ক্যাশ মেমোরি সরাসরি আপনার গেমিং ও প্রোডাক্টিভিটি পারফরম্যান্সকে প্রভাবিত করে। পিসি হার্ডওয়্যারের জগতে IPC একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ শব্দ। এর পূর্ণরূপ হলো ইনস্ট্রাকশন পার ক্লক বা ইনস্ট্রাকশন পার সাইকেল। সহজ কথায় বলতে গেলে, প্রসেসরের প্রতি ক্লক সাইকেলে সে কতগুলো কাজ বা নির্দেশ সম্পন্ন করতে পারে তাকেই IPC বলে। বর্তমানে বাজারের শীর্ষস্থানীয় ব্র্যান্ড যেমন ইন্টেল প্রসেসর তাদের লেটেস্ট চিপসেটে এই IPC বাড়ানোর ওপর সবচেয়ে বেশি জোর দিচ্ছে। অনেকে মনে করেন যে প্রসেসরের গিগাহার্টজ যত বেশি, সেটি তত ভালো। কিন্তু এটি সবসময় সত্য নয়। ধরুন আপনার কাছে দুটি প্রসেসর আছে। একটির ক্লক স্পিড ৪.০ গিগাহার্টজ কিন্তু তার IPC কম। অন্যটির ক্লক স্পিড ৩.৫ গিগাহার্টজ কিন্তু তার IPC অনেক বেশি। এক্ষেত্রে দ্বিতীয় প্রসেসরটি প্রথমটির চেয়ে অনেক ভালো পারফরম্যান্স দিতে পারে। কারণ এটি প্রতি সেকেন্ডে কম ঘুরেও বেশি কাজ করতে সক্ষম। ক্লক স্পিড হচ্ছে একটি ইঞ্জিনের আরপিএম এর মতো, আর IPC হচ্ছে ইঞ্জিনের টর্ক বা শক্তির মতো। ইন্টেল এবং এএমডি প্রতি বছর তাদের নতুন জেনারেশনের প্রসেসরে মূলত এই IPC বাড়ানোর চেষ্টা করে। যেমন এএমডি তাদের জেন ৫ বা জেন ৬ আর্কিটেকচারে আগের চেয়ে প্রায় ১০ থেকে ১৫ শতাংশ আইপিসি বৃদ্ধি করেছে। আপনি যদি গেমিং বা ভিডিও এডিটিং করতে চান, তবে সবসময় হাই আইপিসি যুক্ত প্রসেসর খোঁজা উচিত। আপনি কি কখনো খেয়াল করেছেন কেন ল্যাপটপের প্রসেসর কম স্পিডেও ডেস্কটপের মতো ভালো কাজ করে? এর কারণ হলো উন্নত মাইক্রোআর্কিটেকচার। CPU ক্যাশ হলো প্রসেসরের ভেতরে থাকা অত্যন্ত দ্রুতগতির একটি মেমোরি। এটি র্যামের চেয়েও অনেক বেশি গতিসম্পন্ন হয়। প্রসেসর যখন কাজ করে, তখন সে বারবার প্রয়োজনীয় ডাটাগুলো এই ক্যাশ মেমোরিতে জমা রাখে। এতে করে তাকে বারবার স্লো র্যামের কাছে যেতে হয় না। ফলে কাজ অনেক দ্রুত সম্পন্ন হয়। প্রসেসরে সাধারণত তিন ধরনের ক্যাশ থাকে: L1 Cache: এটি প্রসেসরের সবচেয়ে কাছে থাকে এবং সবচেয়ে দ্রুত কাজ করে। তবে এর সাইজ অনেক ছোট হয়। L2 Cache: এটি L1 এর চেয়ে একটু ধীরগতির কিন্তু সাইজে কিছুটা বড়। প্রতিটি কোরের জন্য আলাদা আলাদা L2 ক্যাশ থাকে। L3 Cache: এটি সব কোরের জন্য শেয়ার্ড হিসেবে থাকে। গেমিং পারফরম্যান্সের জন্য এই L3 ক্যাশ সবচেয়ে বেশি প্রভাব ফেলে। বর্তমানে এএমডি প্রসেসর তাদের রাইজেন সিরিজের প্রসেসরে '৩ডি ভি-ক্যাশ' প্রযুক্তি ব্যবহার করে গেমিং পারফরম্যান্সকে অন্য উচ্চতায় নিয়ে গেছে। এতে করে প্রসেসরকে বারবার স্লো র্যামের কাছে যেতে হয় না। ফলে কাজ অনেক দ্রুত সম্পন্ন হয়। এটি গেমের ফ্রেম রেট অনেক বাড়িয়ে দেয় কারণ প্রসেসরকে অনেক বেশি ডাটা কাছে রাখার সুযোগ দেয়। ক্যাশ মেমোরি যত বেশি হবে, আপনার পিসি তত কম ল্যাগ করবে। আপনি যদি গেমিং এর জন্য প্রসেসর কিনতে চান, তবে ক্যাশ মেমোরির দিকে অবশ্যই নজর দিন। প্রসেসরের বক্সে আমরা প্রায়ই ৬০ ওয়াট বা ১০৫ ওয়াট এরকম কিছু লেখা দেখি, একেই বলা হয় TDP। থার্মাল ডিজাইন পাওয়ার বা TDP মানে হলো একটি প্রসেসর পূর্ণ ক্ষমতায় কাজ করার সময় সর্বোচ্চ কি পরিমাণ তাপ উৎপন্ন করতে পারে। এটি বিদ্যুৎ খরচের একটি ধারণা দিলেও মূলত এটি দিয়ে বোঝানো হয় আপনার প্রসেসরটি ঠান্ডা রাখতে কত শক্তিশালী কুলার প্রয়োজন। আপনি যদি একটি উচ্চ TDP-র প্রসেসর কেনেন, তবে আপনাকে অবশ্যই একটি ভালো মানের লিকুইড কুলার বা হাই-এন্ড এয়ার কুলার ব্যবহার করতে হবে। বিশেষ করে বাংলাদেশের মতো গরম দেশে যেখানে রুম টেম্পারেচার অনেক বেশি থাকে, সেখানে TDP বিষয়টি আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে দাঁড়ায়। যদি আপনার প্রসেসর পর্যাপ্ত ঠান্ডা না হয়, তবে এটি "থার্মাল থ্রটলিং" শুরু করবে। অর্থাৎ প্রসেসর নিজেকে ঠান্ডা রাখতে তার গতি কমিয়ে দেবে। এতে আপনি ভালো পারফরম্যান্স পাবেন না। বর্তমানে ইন্টেল এবং এএমডি প্রসেসরে PL1 (Power Level 1) এবং PL2 (Power Level 2) এর মতো প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়। এর মানে হলো প্রসেসরটি সাধারণ অবস্থায় নির্দিষ্ট ওয়াটে চললেও ভারী কাজের সময় সেটি অনেক বেশি পাওয়ার ব্যবহার করতে পারে। তাই পিসি বিল্ড করার সময় আপনার পাওয়ার সাপ্লাই (PSU) নির্বাচনেও TDP-র গুরুত্ব অনেক। আপনার কি মনে হয়, প্রসেসরের পাওয়ার বেশি হওয়া মানেই কি সেটি ভালো? সবসময় কিন্তু তা নয়, কারণ এনার্জি এফিসিয়েন্সিও একটি বড় বিষয়। একটি প্রসেসরের পারফরম্যান্স মূলত তার আর্কিটেকচার, IPC এবং ক্যাশ মেমোরির একটি সম্মিলিত ফলাফল। আধুনিক প্রসেসরে এখন হাইব্রিড আর্কিটেকচার দেখা যায়। যেমন ইন্টেল তাদের প্রসেসরে 'পারফরম্যান্স কোর' এবং 'এফিসিয়েন্সি কোর' ব্যবহার করছে। পারফরম্যান্স কোরগুলো ভারী কাজ যেমন গেমিং সামলায়, আর এফিসিয়েন্সি কোরগুলো ব্যাকগ্রাউন্ডের ছোট ছোট কাজগুলো সম্পন্ন করে। এতে ল্যাপটপের ব্যাটারি লাইফ অনেক বেড়ে যায়। প্রসেসরের ট্রানজিস্টর সাইজ বা লিথোগ্রাফিও আর্কিটেকচারের অংশ। এখন আমরা ৩ ন্যানোমিটার বা ৫ ন্যানোমিটার প্রযুক্তির প্রসেসর ব্যবহার করছি। ট্রানজিস্টর যত ছোট হয়, একই জায়গায় তত বেশি ট্রানজিস্টর বসানো সম্ভব হয়। এতে প্রসেসরের শক্তি বাড়ে কিন্তু বিদ্যুৎ খরচ কমে। আপনি যখনই নতুন প্রসেসর কিনতে যাবেন, চেষ্টা করবেন লেটেস্ট জেনারেশনের প্রসেসর নিতে, কারণ সেগুলোর ন্যানোমিটার টেকনোলজি উন্নত থাকে। নিচে একটি টেবিলের মাধ্যমে আমরা বিভিন্ন ফিচারের প্রভাব দেখার চেষ্টা করি: ১. প্রসেসরের জন্য কত ক্যাশ মেমোরি যথেষ্ট? সাধারণ অফিস কাজের জন্য ৪-৮ এমবি ক্যাশ যথেষ্ট। তবে আপনি যদি প্রফেশনাল গেমিং বা ভিডিও এডিটিং করতে চান, তবে ৩২ এমবি থেকে ৬৪ এমবি বা তার বেশি ক্যাশ মেমোরি থাকা ভালো। এএমডির রাইজেন এক্স৩ডি সিরিজ এক্ষেত্রে সেরা উদাহরণ। ২. বেশি TDP মানে কি বেশি বিদ্যুৎ বিল? হ্যাঁ, সাধারণত বেশি TDP যুক্ত প্রসেসর বেশি বিদ্যুৎ খরচ করে। তবে এটি সবসময় আপনার ব্যবহারের ওপর নির্ভর করে। ব্রাউজিং করার সময় একটি উচ্চ TDP-র প্রসেসরও খুব সামান্য বিদ্যুৎ ব্যবহার করে। ভারী কাজের সময় এটি সর্বোচ্চ পাওয়ার টানে। ৩. IPC কিভাবে চেক করব? IPC সরাসরি কোনো সংখ্যা দিয়ে প্রসেসরের বক্সে লেখা থাকে না। এটি বোঝার সেরা উপায় হলো বিভিন্ন থার্ড-পার্টি বেঞ্চমার্ক সাইট দেখা। যেমন গিকবেঞ্চ (Geekbench) বা সিনেবেঞ্চ (Cinebench) এর সিঙ্গেল কোর স্কোর দেখে আপনি দুটি প্রসেসরের IPC-র পার্থক্য বুঝতে পারবেন। ৪. ক্যাশ মেমোরি কি বাড়ানো যায়? না, র্যামের মতো ক্যাশ মেমোরি আলাদা করে বাড়ানো সম্ভব নয়। এটি প্রসেসরের ভেতরেই তৈরি করা থাকে। তাই কেনার সময়ই সঠিক ক্যাশ মেমোরি দেখে প্রসেসর নির্বাচন করতে হয়। ৫. বাংলাদেশে TDP এবং কুলিং নিয়ে কি করা উচিত? আমাদের দেশের আবহাওয়ায় ৬৫ ওয়াটের বেশি TDP প্রসেসরের জন্য ভালো মানের আফটার মার্কেট কুলার ব্যবহার করা বুদ্ধিমানের কাজ। স্টক কুলার অনেক সময় প্রসেসরকে পর্যাপ্ত ঠান্ডা রাখতে পারে না। একজন ইউজার হিসেবে আপনার প্রয়োজন অনুযায়ী হার্ডওয়্যার বেছে নেওয়াটাই সবচেয়ে বড় সার্থকতা। আমি আশাকরি এই গাইডটি আপনাকে CPU-র জটিল প্রযুক্তিগুলো বুঝতে সাহায্য করেছে। আপনি যদি আপনার পিসির জন্য সঠিক প্রসেসরটি খুঁজে পেতে চান, তবে নিয়মিত টেক নিউজ এবং বেঞ্চমার্ক রিভিউগুলোতে চোখ রাখুন। সঠিক তথ্যই আপনাকে বাজেটের মধ্যে সেরা পিসি বিল্ড করতে সাহায্য করবে। আমি মাহমুদুল হাসান মারুফ। Founder & CEO, Infinity Marketr, Dhaka। বিশ্বের সর্ববৃহৎ বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির সৌশল নেটওয়ার্ক - টেকটিউনস এ আমি 8 মাস 1 সপ্তাহ যাবৎ যুক্ত আছি। টেকটিউনস আমি এ পর্যন্ত 5 টি টিউন ও 0 টি টিউমেন্ট করেছি। টেকটিউনসে আমার 0 ফলোয়ার আছে এবং আমি টেকটিউনসে 0 টিউনারকে ফলো করি।