المعالجات في أجهزة الكمبيوتر.. انواعها وطريقة عملها

ماهي مكونات وطريقة عمل المعالجات Processor؟

وحدة المعالجة او المعالج يُعتبر واحد من اهم مكونات الكمبيوتر وتقوم بتنفيذ البرامج ومعالجة جميع البيانات التي يتم اعطاءها لجهاز الكمبيوتر، حيث يقوم المعالج بتنفيذ جميع العمليات الحسابية مثل الجمع والطرح والضرب وكذا القسمة، وغير ذلك، وايضاً يقوم بأداء جميع العمليات المنطقية مثل AND، OR، XOR.

 المعالجات في أجهزة الكمبيوتر.. انواعها وطريقة عملها

والمعالج عبارة عن شريحة الكترونية وظيفتها الأساسية القيام بالعمليات الحسابية والمنطقية في الحاسوب، وهذه الشريحة المكونة للمعالج تتكون من العديد من الدوائر الرقمية، وهذه الدوائر الرقمية تتعامل مع شفرات ثنائية أي توليفات من الاصفار والوحدات. ومعنى هذا الكلام عزيزي القارئ ان أي داخل للدوائر الرقمية يجب ان يكون عبارة عن شفرات ثنائية وكذلك أي خارج من هذه الدوائر ايضاً يكون عبارة عن شفرات ثنائية.

وبما ان أي معالج Processor هو بالأصل عبارة عن مجموعة من الدوائر الرقمية فإن المدخلات للمعالج والمخرجات منه ايضاً تكون عبارة عن شفرات ثنائية (0-1)، ولتوضيح الامر لك عزيزي القارئ فتخيل ان المعالج سوف يقوم بعملية حسابية وهذه احد وظائف المعالج، ومثلاً سيقوم بجمع الرقمين الرقم 9 و الرقم 12، وعليه يجب إعطاء المعالج هذه الرقمين بالصورة الثنائية لهما ولنعطيه الرقم 9 لابد من إعطائه القيمة الثنائية للرقم 9 وهي 1001 وكذلك بالنسبة للرقم 12 وقيمته الثنائية هي 1100 وبهذا سوف يقوم المعالج بإجراء عملية الجمع وإعطاء النتيجة بالصورة الثنائية وهي 10101 وهذا الرقم يمثل القيمة الثنائية للرقم 21.

مما سبق يتضح لنا ان المعالج – أي معالج – لابد ان تكون جميع القيم التي يتم إدخالها اليه في الصورة الثنائية لها والقيم المخرجة من المعالج تكون ايضاً في الصورة الثنائية لها، ولاحظ عزيزي القارئ ان المعالج لكي يفهم ان العملية جمع او طرح أو أي عملية حسابية أخرى يجب ايضاً ان يتم ادخال شفرة ثنائية أخرى بجانب شفرات الأرقام المُراد اجراء العملية الحسابية عليهم، وتسمى هذه الشفرة بشفرة عملية الجمع او أمر الجمع في هذا المثال، اما الرقمين 9 و12 فيُسميان بالبيانات التي تتم عملية الجمع عليهما وقس على ذلك بقية العمليات الحسابية.

اذا اردنا ان يقوم أي معالج Processor بعمل سلسلة من العمليات او مجموعة من العمليات التي نريد من المعالج ان يقوم بتنفيذها واحدة بعد الأخرى فيجب ان نقوم بإعطاء المعالج سلسلة من الشفرات الخاصة بتلك العمليات وتسمى هذه السلسلة من الشفرات بالبرنامج ويجب ان تتضمن هذه الشفرات مجموعة القيم التي ستتم عليها هذه العمليات وهكذا.

خلاصة الامر عزيزي القارئ ان المعالج او وحدة المعالجة يحتوي على دوائر رقمية تعمل كوسائل تخزين للمعلومات وتُسمى هذه الدوائر المُخزنة للمعلومات بالمسجلات، وعليه لابد ان يحتوي المعالج على مسجلات، وحيث ان المعالج يقوم بالتحكم بجميع مكونات الحاسوب فلابد ان يحتوي على دائرة رقمية تقوم بهذه الوظيفة وتسمى هذه الدائرة بوحدة التحكم، ووحدة التحكم Control Unit مهمتها الأساسية هي ان تقوم بفك شفرة أي امر يُعطى للمعالج ثم تقوم بإصدار إشارات تحكم لباقي الوحدات داخل المعالج وخارجه للقيام بتنفيذ الامر.

امثلة لشرائح وحدات المعالجة

إقراء ايضاً: هل القرص C ممتلئ في حاسوبك؟ إليك الحل المضمون 

ماهي مكونات المعالج وما وظيفة كلاً منها؟

من الشرح السابق أعلاه عزيزي القارئ نجد بوضوح ان أي معالج كمبيوتر CPU يتكون من ثلاث وحدات داخلية رئيسية هذه الوحدات هي:

• وحدة خاصة بعمليات الحساب والمنطق.
• وحدة التحكم CU.
• مجموعة المسجلات (دوائر رقمية لتخزين المعلومات).

وحيث ان أي معالج يتكون من دوائر رقمية فبالتالي معظم هذه الدوائر الرقمية تتطلب نبضات من الفولت وذلك لكي تستطيع ان تقوم بتأدية وظائفها، هذه النبضات يُطلق عليها نبضات الساعة او clock pulses. حيث سميت بهذا الاسم كونها تقوم بتوقيت لجميع النشاطات التي تقوم بها الدوائر الرقمية.

وكما ذكرنا في مقدمة هذا المقال ان المعالج هو عبارة عن شريحة الكترونية لها مجموعة من الأطراف واحد هذه الأطراف تكون وظيفته ادخال نبضات ساعة الى المعالج، وعليه فإن كل معالج يحتاج الى دائرة الكترونية مهمتها توليد نبضات ساعة للمعالج وتسمى هذه الدائرة مولد نبضات الساعة clock generator وتكون هذه الدائرة مثبتة على اللوحة الام.

أي معالج يكون مجون من مجموعة اطراف وكل طرف منها له وظيفه محددة، فهناك مجموعة من اطراف المعالج يُطلق عليها مسار البيانات او ناقل البيانات ووظيفتها هو نقل البيانات من المعالج الى مكونات الكمبيوتر او الى مكونات المعالج نفسه.

وهناك مجموعة أخرى من الأطراف التابعة للمعالج وتسمى مسار العناوين او ناقل العناوين، وظيفة هذا النوع من الأطراف هو العمل على نقل العنوان من وحدة المعالجة الى مكونات أخرى وذلك بهدف تحديد المكون الذي يرغب المعالج ان يتعامل معه.

وتوجد ايضاً مجموعة ثالثة من الأطراف تسمى ناقل إشارات التحكم او تسمى مسار التحكم ووظيفتها تبادل إشارات التحكم بين المعالج والمكونات الأخرى، وهناك ايضاً طرف يستخدم في ادخال نبضات الساعة الى اخل المعالج وكذا طرف خاص بالتغذية بالفولت Vcc وهو ضروري لتشغيل المعالج، ويوجد كذلك طرف ارضي ground، والصورة ادناه تبين رسم صندوقي لشريحة المعالج وجميع اطرافه.

ماهي أنواع المعالجات processors types؟

في الواقع تنقسم جميع المعالجات الخاصة بالحواسيب الى عدة أنواع حسب عدد البتات للقيم او الأرقام التي يمكن ان يقوم المعالج بعمل عمليات عليها، ومن هذه الأنواع ما يلي:

المعالجات ذات ال 8بت 8 bit microprocessors

وهي عبارة عن نوع من المعالجات Processors  والتي تقوم بالتعامل مع ارقام، هذه الأرقام كلاً منها يكون 8 بت، ومن ابرز الأمثلة على هذه المعالجات هي معالجات Intel 8085.

المعالجات ذات 16بت 16 bit microprocessors

هذا النوع عبارة عن معالجات تتعامل مع ارقام كلا منها بتكون من 16 بت ومن الأمثلة على هذا النوع من المعالجات هي Intel 80286 وIntel 8088.

معالجات ذات 32 بت 32 bit microprocessors

ومن اشهر أنواع المعالجات 32 بت هي Intel 386 وIntel 486 ومعالج AMD486.

المعالجات ذات ال 64 بت 64 bit microprocessors

وهذه عبارة عن نوع من المعالجات تتعامل مع ارقام كلاً منها 64 بت ومن اشهر الأمثلة على هذا النوع من المعالجات هي معالجات Pentium مثل Pentium II ومعالج Pentium III ومعالج Pentium 4، ومن الأمثلة كذلك على هذا النوع من المعالجات AMD Athlon وAMD K6.

 

ان المعالجات ذات ال 64 بت تعتبر احدث أنواع المعالجات وتستخدم في أجهزة الحاسب الموجودة هذه الأيام، اما الأنواع الأخرى مثل 32 بت   او 16 بت فتوجد في أجهزة الحواسب القديمة فقط.

كذلك يمكن ان تُقسم المعالجات لأنواع مختلفة وذلك على حسب الشركة المصنعة للمعالج، وهناك العديد من الشركات التي تقوم بتصنيع المعالجات ومن اهم واشهر هذه الشركات شركة Intel وشركة AMD، وتختلف هذه الأنواع بين شركة وأخرى من حيث السرعة وعدد الأرقام التي يتعامل معها المعالج ومن حيث جودة المعالج عند ادائه للعمليات المختلفة ومن حيث سعة الذاكرة التي يمكن للمعالج التعامل معها وغير ذلك.

تعديل المقال