أعلان الهيدر

الرئيسية المعالج في الحاسب الألي

المعالج في الحاسب الألي


المعالج في الحاسب الألي
المعالج في الحاسب الألي
في البداية ما هي وحدة المعالجة المركزية Central Processing Unit ؟ وما هي مكوناتها ؟
وحدة المعالجة المركزية هي عبارة عن دائرة متكاملة مصممة على شريحة صغيرة من مادة السليكون وتماثل فى حجمها طابع البريد وتتكون هذه الوحدة من ملايين الترانزستوررات الصغيرة الحجم وتتصل فيما بينها بأسلاك دقيقة للغاية من الألمونيوم وكانت أول وحدة معالجة هي التي أنتجتها شركة إنتل عام 1971 (وحدة الـ 4004) وتحتوي على 2.300 ترانزستور أما أحدث معالج (إنتل بنتيوم |III) فيحتوى على 78 مليون ترانزستور
المعالج نستطيع أن نعتبره العقل المدبر للحاسب الآلي ، ففيه تنفذ العمليات الرئيسة التي ينفذها الحاسب الآلي هي العمليات المنطقية والحسابية ، ويسمى المعالج اختصارا CPU وهي اختصار لكلمات Central Processing Unit أي وحدة المعالجة المركزية ، ومن ناحية تقنية فإن المعالج CPU ( وحدة المعالجة المركزية) والذي يطلق عليه Microprocessor يقوم على عاتقه معظم أعمال الكمبيوتر، ويعتبر انه الكمبيوتر الحقيقي، وكل شئ آخر مما ذكر أعلاه أو غيره ما هو إلا عبارة عن مساعدين له في إحضار المعلومات وإرسالها لأماكن أخرى.
يرجع الفضل في معالجه تلك المعلومات التي تنساب من خلال الكمبيوتر إلى المعالج. وكلما كان المعالج أسرع وأكثر قوة كلما كان الكمبيوتر نفسه افضل وأكثر تكلفة.
إذا ما فتحت غطاء صندوق الكمبيوتر System Unit فسترى مساحة وفراغ كبير، والسبب في ذلك هو انه قد تم تصغير جميع مكونات الكمبيوتر، وأصبحت عبارة عن دوائر إلكترونية مدمجه ومتكاملة Integrated Circuit Chips. وتسمى IC للاختصار
مكونات المعالج
وإذا أتينا للبحث في المكونات الرئيسية للمعالج الحديث فإن أهم أجزائه على الإطلاق هي التالية:
1-   وحدة التحكم
Control Unit هي وحدة التحكم في المعالج ومن هذا نفهم أنها الجزء الأهم فيه فهي تقوم بتوجيه وحدة الحساب والمنطق والمسجلات لما تعمل وكيف تعمل وفي أي وقت تعمل.
2-   وحدة الحساب والمنطق
ويرمز لها بالرمز ALU وهو اختصار لكلمات Arithmetic and Logic Unit وظيفتها العمليات الحسابية كالجمع والطرح والضرب والقسمة والعمليات المنطقية مثل (و ، أو ، ليس ، إذا كان فإن)
FPU
Floating Point Unit-3   وحدة حساب النقطة العائمة ويقصد بالنقطة العائمة الكسور ،
L1 Cache -4
  -الذاكرة المخبئية من المستوى الأول ، وهي مقسمة على قسمين ، قسم للقرائة فقط وقسم يقبل الكتابة عليه وكلما زادت هذه الذاكرة كلما زاد ذلك من أداء المعالج.
L2 Cache -5
الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني ، وظيفة هذه الذاكرة تكمن في كونها ذاكرة مؤقتة سريعة جدا بحيث تعمل على تسريع تدفق التعليمات إلى المعالج عبر الذاكرة.
BSB-6
Backside Bus ناقل الجانب الخلفي وهو ناقل التعليمات ما بين المعالج والذاكرة المخبئية من المستوى الثاني
FSB -7
Frontside Bus ناقل الجانب الأمامي وهو ناقل التعليمات ما بين المعالج والذاكرة الرئيسية
-8المسجلات
Registers عبارة عن مسجلات لتخزين البيانات المستخدمة في وحدة الحساب والمنطق لإتمام المهام المطلوبة من قبل وحدة التحكم.
وفي السابق كان شكل المعالج أول ما بدء كالشريحة توضع بشكل أفقي على اللوحة الأم في المقبس Socket ثم بظهور معالجات بنتيوم 2 تطور شكل المعالج إلى شكل البطاقة التي توضع بشكل عمودي على اللوحة الأم ويسمى الموضع الذي يوضع فيه بالشق Slot ثم عاد المعالج مرة أخرى إلى الشكل القديم Socket.
وتقاس سرعة المعالج بالهيرتز ، فإذا قيل لنا أن معالج مثل بنتيوم 3 يعمل بتردد 900 ميجاهيرتز فهذا يعني أن المعالج ينفذ 900 مليون هيرتز في الثانية ، والهيرتز كما نعرف هي الدورة التي من الممكن أن ينفذ فيها المعالج شيئا من مهامه ، والجيجاهيرتز يساوي 1000 ميجاهيرتز ، ولا يدل هذا الرقم بأي حال من الأحوال على الأداء بين المعالجات المختلفة ، ونقصد بالأداء سرعة إنجاز المهمات ، فلو افترضنا أن لدينا معالجان من نفس النوعية ، ولنفترض السيليرون مثلا ، فإن أدء سيليرون يعمل بتردد 700 ميجاهيرتز أكبر من أداء سيليرون بتردد 500 ميجاهيرتز ، ولكن لو أتينا بمعالجين من صنفين مختلفين ، ولنفترض معالج بنتيوم 3 وسيليرون وكلاهما بتردد 700 فإن بتنيوم 3 يعطي أداء أعلى من أداء سيليرون من نفس السرعة ، وسنجد أن بنتيوم 3 يؤدي مهاما أكبر في نفس المدة على الرغم من أن التردد في كلا المعالجين واحد وذلك لاختلافات أخرى في المعالج.
ما الذي يحدد أداء المعالج
هناك الكثير من الأشياء التي تحدد قدرة المعالج على تنفيذ المهام بسرعة أكبر ، ولكننا سنعين أهم هذه العوامل وهي التالية:
( 1 ) تردد المعالج: وقد سبق أن قلنا أنه لا يشترط أن يعني ذلك أن المعالج ذي التردد الأعلى يعطي أداء أكبر ، ولكن يكون هذا على شرط أن المعالج من نفس النوعية وبنفس المواصفات الفنية فإذا أتينا بمعالج آخر له نفس المواصفات ولكنه يزيد عنه في التردد فإن هذا يعني أنه أفضل أداء.
( 2 ) تردد الناقل الأمامي : كلما زاد تردد الناقل الأمامي FSB كلما أدى ذلك إلى مزيد من البيانات التي تنتقل من المعالج إلى الذاكرة الرئيسية (العشوائية) فناقل 133 يقتضي نصف الوقت الذي يقتضيه ناقل 66 مع نفس الكمية من المعلومات ، ولذلك لو أتينا بمعالجين من نفس الصنف ومتشابهة في المواصفات وبتردد 800 على سبيل المثال ، بحيث يكون أحدهما بتردد ناقل 100 والثاني بتردد ناقل 133 فإن ذلك يعني ان المعالج الثاني يعطي أداء أكبر.
( 3 ) الذاكرة المخبئية: سواء كانت ذاكرة المستوى الأول أو المستوى الثاني ، فإن زيادتها يعني زيادة أداء المعالج ، وهذا يفسر الفرق الشاسع بين معالج سيليرون الذي يعمل بذاكرة مخبئة من المستوى الثاني بحجم 128 كيلوبايت ومعالج بنتيوم 3 الذي يعمل بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني بحجم 256 كيلوبايت.
( 4 ) سرعة تردد الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني: في الماضي كانت الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني تعمل بنصف أو ربع أو ثلث تردد المعالج ، وأما معالجات هذا الوقتها تعمل بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني ترددها يساوي تردد المعالج بالضبط ، والعجيب أن معالجات بنتيوم 3 بذاكرة مخبئية 256 كيلوبايت وتردد مساوي لتردد المعالج تقدم أداء أعلى مقارنة بمعالجات بنتيوم 3 التي تحتوي على ذاكرة مخبئية بحجم 512 كيلوبايت و سرعتها تساوي نصف سرعة المعالج وكان هذا في المعالجات القديمة أما الآن فالمعالجات الحديثة من بنتيوم3 والتي تعمل بذاكرة مخبئية بحجم 512 كيلوبايت فهي أسرع بكثير من تلك المحتوية على ذاكرة مخبئية 256 كيلوبايت
( 5 ) حجم الترانزستورات: ويقصد بها الحجم الذي صنعت وفقه ملايين الترانزستورا الموجودة في المعالج ، فهناك وتقاس بالماكيرون ، وحاليا أشهر هذه الأحجام هي 0.18 مايكرون و 0.15 مايكرون و 0.13 مايكرون ، وكلما صغر حجم هذه الترانزستورات كلما ساهم ذلك في سرعة عملية الفتح والأغلاق لهذه الترانزستورات ، مما يعني أداء أكبر ، كذلك استهلاكا أقل للطاقة وانبعاثا حراريا أقل
من الشركات التي تنتجها
هناك شركتان تتنافسان في قطاع معالجات الحاسب الآلي الشخصي ، وإذا أخرجنا شركة VIA المنتجة لمعالجات Cyrix التي تعتبر متأخرة عن الركب كثيرا فإن الشركتين هما Intel و AMD والتان وصل التحدي بينهما إلى أقصاه خلال السنوات الأخيرة بدخول معالجات آثلون الساحة ولذلك فإن المستخدم العادي لجهاز الحاسب لديهم جموعة خيارات وهي كالتالي:
INTEL AMD
Pentium 4 Pentium III Celeron Athlon Duron
المقبس Socket 423/478 Socket 370 Socket 370 Socket A Socket A
L1 Cache KB 8 32 32 128 64
L2 Cache KB 256/512 256/512 128/256 256 128
FSB Mhz 400 133 66/100 200/266 200
الأداء مرتفع جدا مرتفع منخفض مرتفع جدا متوسط
السعر بالنسبة للأداء مرتفع مناسب مرتفع ممتاز ممتاز
ولو افترضنا هذه المعالجات على سرعة تردد واحدة متشابهة فإن أفضلها آثلون ثم بنتيوم 4 ثم بنتيوم 3 ثم ديورون وبعدها سيليرون ، ولكن بشرط أن تكون مواصفات اللوحة الأم
هي المواصفات الأمثل التي ترفع أداء المعالج ، أما أي المعالجات تختار فإن التقسيم أدناه يحدد الحاجات والمواصفات الأمثل:
Celeron Duron Pentium III Athlon Pentium 4
استخدام برامج الأوفس والإنترنت وبعض البرامج الرسومية المبسطة ممتاز ممتاز ممتاز ممتاز ممتاز
استخدام قواعد بيانات مبسطة ورسومات أكثر جودة مناسب ممتاز ممتاز ممتاز ممتاز
استخدام برامج للرسم ثلاثي الأبعاد المبسطة وقواعد بيانات موسعة ضعيف مناسب ممتاز على سرعات عالية ممتاز ممتاز
استخدام برامج التصميم الهندسي الموسعة للمحترفين ضعيف ضعيف ممتاز على سرعات عالية ممتاز ممتاز
وتستطيع شراء المعالج على هيئتين:
Retailer Box ويأتي المعالج مضمنا في علبة معه المروحة وكتيب إرشادي وضمان لمدة عام أو ثلاث أعوام.
OEM وهذه يباع فيها المعالج لوحده فقط وهي أرخص بكثير من الهيئة الأولى ولكنها بضمان 30 يوما في الغالب.
وغالبا ما تكون المروحة التي تأتي مع المعالج مناسبة له إلا أن في حالات المعالجات السريعة يفضل أن تكون المشتت الحراري من النوع الكبير و المروحة العالية الكفائة وسوف نتحدث لاحقا عن هذه المروحة ومواصفاتها من خلال تجارب معينة.
سرعة المعالج:
إن سرعة المعالج تؤثر مباشرة على السرعه الخاصة بمعالجة المعلومات بالكمبيوتر بأكمله. فإذا كان لديك كمبيوترين وبنفس المواصفات ولكن أحدهما ذو معالج سرعته ضعف سرعة الآخر فستجد الكمبيوتر ذو سرعه المعالج العالية يقوم بالعمل أسرع مرتين عن الآخر.
إن سرعة المعالج تقاس بالميجاهيرتزMegahertz أو MHz للاختصار ويطلق عليها أيضا سرعة المؤقت Clock Speed وتعني عدد دورات التعليمات التي يمكن أن يؤديها في الثانية الواحدة. ومع التقدم في تقنية المعالجات فإن سرعتها في تزايد مستمر. وخلال السنتين الماضيتين تم إنتاج معالجات بسرعة 300MHz و 330MHz و 350MHz و 450MHz وبنتيومlll .
إن ميجا تعني مليون ولذلك فإن MHz 300 تعني ان المعالج يستطيع ان يقوم بتنفيذ 300 مليون أمر أو عمليه في الثانية الواحدة. وعندما تضغط على مفتاح في لوحه مفاتيح الكمبيوتر Keyboard فإنك في الحقيقة تقوم بإرسال تعليمات أو أوامر Instructions لتتم معالجتها في وحده المعالجة هذه.
وحديثا قد أصد معالج بنتيوم 4 الذي يصل سرعة الى 2000 mhz
ويقوم بتنفيذ 650 مليون عملية في الثانيه
 h
hhhhh
المعالج في الحاسب الألي

Aucun commentaire:

Enregistrer un commentaire

Fourni par Blogger.