اهلا بكم في الدرس الثاني من سلسلة تعلم وسنكمل الموضوع حول المعالج ولكن بشيء من التفصيل :-

كما ذكرنا عندما نريد شراء جهاز حاسوب جديد فإن المعالج هو من أهم القطع التي نهتم بشراء أجودها وأفضلها ، وعندما نسأل أي شخص عن نوعية حاسبه فأنه سوف يلجأ الى ذكر نوع المعالج ، لكن ما هو المعالج ؟ من ماذا يتكون ؟ ما هي وظيفته ؟ سوف أتطرق الى ذلك بالتفصيل.

* المعالج : هو العقل المدبر للحاسوب ، يستقبل الاوامر ويعالجها ويعطينا نتائجها على شكل معلومات نستفيد منها ، من الناحية العتادية هو قطعة مربعة الشكل وخفيفة الوزن يخرج من أسفلها عدد من الابر (pins) التي تسمح للمعالج بالاتصال مع مقبس المعالج على اللوحة الام وذلك لتبادل البيانات بينه وبين اللوحة الأم ، يتكون في الاصل من ملايين الترانزستورات المجموعة في شريحة صغيرة جدا من السليكون ، وهذه الشريحة تثبت من قبل المصنّع للمعالج على غلاف المعالج (القطعة المربعة ) او داخلها وذلك لايصالها بالابر التي تكون أسفل غلاف المعالج.

مكونات المعالج

  الوحدات الرئيسية للمعالج هي :

1- وحدة التحكم والسيطرة (cu=control unit) :وهي الوحدة المسؤولة عن التحكم بمسير البيانات داخل المعالج وتنسيق تبادلها بين أجزاء المعالج الداخلية ، طبعا هذه الوحدة هي المتحكمة في عمل المعالج ، لذلك فهي ضرورية الوجود في كل معالج ، كما أنها جزء لا يتجزأ من المعالج ولا يمكن تطويرها.

2- وحدة الاتصال بالناقل (bus interface unit) : وهي الوحدة التي تتحكم في نقل البيانات بين المعالج والاعضاء الاخرى المكونة للحاسوب ، وخاصة الذاكرة العشوائية ، أي أنها تنظم مسير البيانات بين المعالج والأجزاء الأخرى للحاسب.

3- وحدة الحساب والمنطق (alu=arithmetic and logic unit) :

وتقسم الى قسمين :

أ - وحدة الأعداد الصحيحة : تقوم بمعالجة العمليات الحسابية التي تتكون من أعداد صحيحة لا تحتوي على فاصلة عشرية ، تستخدم هذه العمليات في التطبيقات الثنائية الابعاد مثل word ,powerpoint ومعظم البرامج التي نستخدمها ، أي أن هذه الوحدة تستخدم من قبل التطبيقات الثنائية الابعاد ، لذلك هي مهمة جدا لان معظم البرامج التي نستخدمها تعتمد على هذه الوحدة.

ب - وحدة الفاصلة العائمة (fpu=floating point unit) : تقوم بمعالجة العمليات الحسابية التي تحوي فاصلة عشرية ، تستخدم هذه الوحدة من قبل البرامج التي تعتمد على هذا النوع من العمليات الحسابية مثل الالعاب الثلاثية الابعاد وبرامج التصميم الهندسي مثل autocad ، أصبحت هذه الوحدة مهمة جدا في أيامنا هذه نظرا لان الالعاب الحديثة تعتمد في سرعتها على هذه الوحدة .

حديثا قامت الشركات المصنعة لبطاقات الشاشة بوضع مسرع يقوم بتخفيف الاعتماد على وحدة الفاصلة العائمة من قبل الالعاب الحديثة.

4- المسجلات : ذواكر صغيرة جدا وسريعة جدا ، توجد داخل المعالج وذلك لحفظ الارقام المراد معالجتها من قبل وحدة الحساب و المنطق ، حيث أنه لا يتم تنفيذ أي عملية في المعالج الا بحفظ معطياتها في المسجلات لحين تنفيذها. طبعا المسجلات ذواكر مؤقتة (ram) ، من النوع الستاتيكي (sram=static ram) ، وهذا هو السر في كونها سريعة جدا ، حيث أنها لا تحتاج الى معدل انعاش ( الانعاش هو اعادة تقوية الاشارة الكهربائية "التي هي البيانات" ، والا فإن الذاكرة ستفقد محتوياتها ، وهذه العملية تبطىء الذاكرة).

طريقة عمل المعالج

*طريقة عمل المعالج : المعالج حتى ينفذ الاوامر فانه يتبع خطوات لتنفيذ الاوامر ، هذه الخطوات هي :

1- يقوم المعالج بجلب الاوامر المراد تنفيذها والمخزنة في الذاكرة العشوائية ، تسمى هذه العملية fetch.

2- بعد أن جلب المعالج الاوامر فانه يقوم بتحديد البيانات اللازمة لتنفيذ هذه الاوامر وتسمى هذه العملية decode ، ثم يقوم المعالج بجلب البيانات المطلوبة.

3- يقوم المعالج بتنفيذ الاوامر execute ومن ثم ارسال نتائجها الى الذاكرة العشوائية.

سرعة المعالج

طبعا سرعة المعالج لها أثر كبير في سرعة الحصول على نتائج التعليمات ، وتقاس سرعة المعالج بالميجاهيرتز (mhz=mega hertz) ، والمعالج له سرعتين :

أ - السرعة الداخلية (internal clock) : وهي سرعة تبادل البيانات داخل المعالج ، (أي عدد النبضات التي تستطيع أن تصدرها أي وحدة داخل المعالج) ، مثلا اذا كان هناك معالج سرعته الداخلية 500 ميغاهيرتز ذلك يعني أن جميع وحداته الداخلية ترددها (أي سرعتها) 500 ميغاهيرتز والتي تساوي 500000000 نبضة في الثانية الواحدة ، طبعا كلما زاد تردد المعالج الداخلي زادت كمية الاوامر التي المتبادلة داخل المعالج وبالتالي تنفيذ عمليات أكثر في الثانية الواحدة ، وذلك بالطبع سيزيد من سرعة الحاسب بشكل عام.

ب - السرعة الخارجية (external clock) : والتي تسمى system bus وهي سرعة تبادل البيانات بين المعالج وبين الساوث بردج ، فمثلا المعالج بينتيوم 3 سرعته الخارجية 133 ميغاهيرتز ذلك يعني انه يسري بينه وبين الساوث بردج 133000000 نبضة في الثانية على كل بت من الناقل ، دعني أشرح ذلك بطريقة أوضح ، الناقل بين المعالج و الساوث بردج يتكون من عدد من الخطوط النحاسية الدقيقة جدا (في جميع المعالجات الحديثة عددها 64) يسمى كل واحد منها "بت" ، وكل نبضة تسري في البت الواحد في الثانية الواحدة قادرة على نقل بت واحد من البيانات ، لذلك عندما نقول أن التردد الخارجي لمعالج = 133 ميغاهيرتز ذلك يعني أنه تسري 133000000 نبضة في كل بت في الثانية الواحدة ، فلو افترضنا أن عدد البتات = 64 فان كمية البيانات التي تسري بين المعالج والساوث بردج في الثانية= (133000000 * 64) / 8 = 1064000000 بايت وتساوي 1.064 جيجابايت في الثانية . الغرض من ذلك بيان أهمية السرعة الخارجية ، فكلما ازدادت زادت كمية الاوامر والبيانات التي تصل الى المعالج وبالتالي زادت من من فاعلية السرعة الداخلية للمعالج ، فلو أن معالج سرعته الداخلية سريعة جدا لكن السرعة الخارجية بطيئة فاننا لن نستطيع الاستفادة من السرعة الداخلية للمعالج بشكل كامل ، لأن كمية الاوامر والبيانات التي تصل الى المعالج أصلا قليلة والمعالج يستطيع تنفيذ أضعاف هذه الكمية .

الرجاء من الإخوة الافاضل غير المتخصصين عدم القلق من ما تم ذكرة من معلومات حول المعالج لان ما ذكر به شيء من التخصصية ولكن سأقوم بعمل درس اخر حول المعالج لتوضيح ما يهمنا فيما سبق الرجاء المتابعة