ما هو وما هو المعالج الدقيق أو المعالج؟

يُعرف المعالج الدقيق أيضًا باسم وحدة المعالجة المركزية أو وحدة المعالجة المركزية ، وهو محرك حوسبة كامل يتم تصنيعه على رقاقة سيليكون واحدة. يُعرف أيضًا بأنه قلب أي كمبيوتر عادي ، سواء كان جهاز سطح مكتب أو خادم أو كمبيوتر محمول.

هل تريد معرفة المزيد عنها؟ لا تفوت مقالنا المثير للاهتمام!

فهرس المحتويات

ما هو المعالج الدقيق؟

من المؤكد أن المعالج الدقيق الذي تستخدمه على جهاز الكمبيوتر الخاص بك هو Pentium أو AMD Ryzen أو أحد أجيال Intel Core i3 أو i5 أو i7 أو i9. هذه هي المعالجات الأكثر شيوعًا… لكنها في الواقع تقوم "بنفس الطريقة تقريبًا" (أتركها بين علامتي اقتباس ، لأن هناك تقنيات تميزها) وبنفس الطريقة.

كان أول معالج دقيق هو Intel 4004 ، الذي تم تقديمه في عام 1971. ولم يكن قويًا جدًا ، نظرًا لأن كل ما يمكنه فعله هو الجمع والطرح ، ويمكنه القيام بذلك فقط عند 4 بتات في المرة الواحدة. ولكن كان من المدهش أن كل شيء كان على رقاقة.

عادة ما يتم وضع المعالج الدقيق من خلال مقبس معين على اللوحة الأم للكمبيوتر. والذي يضاف إليه ، من أجل تشغيله المستقر والصحيح ، نظام تبريد ، يتضمن بالوعة حرارية ومراوح ، مسؤولة عن التخلص من كل الحرارة الزائدة التي يمتصها بالوعة الحرارة.

بين كبسولة المعالج الدقيق والمشتت الحراري ، يتم استخدام المعجون الحراري بشكل شائع لجعل الموصلية الحرارية أكثر فعالية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك طرق أخرى أكثر حداثة وأكثر كفاءة في السوق ، مثل التبريد السائل أو استخدام خلايا بلتيير لمزيد من التبريد ، على الرغم من أن هذه الممارسات تستخدم بشكل حصري تقريبًا لرفع تردد التشغيل.

ما هو المعالج الدقيق؟

المعالج الدقيق هو مكون يقوم بتنفيذ الإرشادات والمهام التي تنطوي عليها معالجة الكمبيوتر وهو "المحرك" الذي يبدأ عند تشغيل الكمبيوتر. في نظام الكمبيوتر ، يكون المعالج الدقيق هو الوحدة المركزية التي تنفذ وتدير التعليمات المنطقية التي يتم إرسالها إليها.

تم تصميم المعالج الدقيق لإجراء عمليات نموذجية مثل الجمع والطرح والقسمة والضرب والمعالجة والاتصال بالجهاز والمدخلات وإدارة المخرجات والمزيد.

وهي تتكون من دوائر متكاملة تحتوي على آلاف الترانزستورات ، اعتمادًا على قوة المعدات.

يتم تصنيف المعالجات الدقيقة بشكل عام وفقًا لعدد التعليمات التي يمكنهم معالجتها في وقت معين ، وتردد الساعة بالميغاهرتز ، وعدد البتات المستخدمة لكل تعليمات.

تم تصميم المعالج الدقيق لإجراء العمليات الحسابية والمنطقية التي تستخدم مناطق الاحتفاظ بأعداد صغيرة تسمى السجلات.

عندما يكون الكمبيوتر قيد التشغيل ، يتلقى المعالج الدقيق أول تعليمات نظام الإدخال / الإخراج الأساسي (BIOS) التي تأتي مع الكمبيوتر كجزء من ذاكرته.

بعد ذلك ، يقوم BIOS ، أو نظام التشغيل الذي يقوم BIOS بتحميله في ذاكرة الكمبيوتر ، "بتشغيل" المعالج الدقيق ، وإرشاده للقيام بذلك. يقبل المعالج الدقيق البيانات الثنائية كمدخلات ويوفر المخرجات بعد المعالجة ، وفقًا للتعليمات المخزنة في الذاكرة.

ما هي الرقاقة؟

تسمى الشريحة أيضًا بدائرة متكاملة. وهي عمومًا قطعة صغيرة من السيليكون رقيقة تم حفر الترانزستورات التي يتألف منها المعالج الدقيق.

يمكن أن تكون الرقاقة كبيرة مثل بوصة على جانب واحد ويمكن أن تحمل عشرات الملايين من الترانزستورات. يمكن أن تتكون أبسط المعالجات من بضعة آلاف من الترانزستورات محفورة على رقاقة من بضعة مليمترات مربعة.

كيف يعمل المعالج الدقيق؟

صورة من ويكيبيديا

المعالج هو دماغ جهاز الكمبيوتر الذي يتكون بشكل أساسي من وحدة حسابية ومنطقية (ALU) ، ووحدة تحكم ، ومصفوفة تسجيل.

كما يشير اسمه ، تقوم ALU بجميع العمليات الحسابية والمنطقية على البيانات الواردة من الذاكرة أو أجهزة الإدخال.

تتكون مصفوفة التسجيل من سلسلة من السجلات مثل المجمع (A) و B و C و D وما إلى ذلك ، والتي تعمل كمواقع مؤقتة لذاكرة الوصول السريع لمعالجة البيانات.

من جانبها ، تدير وحدة التحكم تدفق التعليمات والبيانات في جميع أنحاء النظام.

لذلك ، في الأساس ، يأخذ المعالج الدقيق الإدخال من الأجهزة المتصلة ، ويعالجها وفقًا للتعليمات الواردة في الذاكرة ، وينتج الإخراج.

مزايا المعالج الدقيق

• منخفضة التكلفة : تتوفر المعالجات الدقيقة بتكلفة منخفضة بفضل تقنية الدوائر المتكاملة. مما يقلل من تكلفة نظام الكمبيوتر. سرعة عالية : يمكن لرقائق المعالجات الدقيقة أن تعمل بسرعة عالية للغاية بفضل التقنية المستخدمة فيها. إنها قادرة على تنفيذ ملايين التعليمات في الثانية. الحجم الصغير : نظرًا لتقنية التكامل واسعة النطاق وفائقة الحجم للغاية ، يتم تصنيع المعالج الدقيق بحجم سطح منخفض جدًا. سيؤدي هذا إلى تقليل حجم نظام الكمبيوتر بالكامل. متعدد الاستخدامات : المعالجات الدقيقة متعددة الاستخدامات للغاية ، ويمكن استخدام نفس الشريحة لعدد من التطبيقات ببساطة عن طريق تغيير البرنامج (التعليمات المخزنة في الذاكرة). استهلاك منخفض للطاقة : يتم تصنيع المعالجات الدقيقة بشكل عام باستخدام تقنية أشباه الموصلات التكميلية لأكسيد الفلز (CMOS) ، والتي تعمل فيها MOSFET (ترانزستورات التأثير الحقلي لأكسيد الفلز وأشباه الموصلات) في أوضاع التشبع والقطع. لذلك ، استهلاك الطاقة منخفض جداً.

نوصي بك ما هو Vcore وكيف يمكنك تعديله لخفض استهلاك المعالج

• توليد حرارة أقل : مقارنة بأجهزة الأنبوب المفرغ (الصمام الحراري الأيوني) ، لا تصدر أجهزة أشباه الموصلات الكثير من الحرارة. موثوقة : المعالجات الدقيقة موثوق بها للغاية ، ومعدل الفشل أقل بكثير حيث يتم استخدام تكنولوجيا أشباه الموصلات. المحمول : يمكن جعل أجهزة الكمبيوتر أو الأنظمة المصنوعة من المعالجات الدقيقة محمولة بسبب صغر حجمها واستهلاكها المنخفض للطاقة.

المصطلحات الشائعة المستخدمة في المعالجات الدقيقة

لفهم كيفية عمل المعالج الدقيق ، من المفيد النظر إلى الداخل والتعرف على المنطق المستخدم لإنشاء واحد. في هذه العملية ، يمكنك أيضًا التعرف على اللغة الأصلية للمعالج الدقيق والعديد من الأشياء التي يمكن للمهندسين القيام بها لزيادة سرعة المعالج.

فيما يلي بعض المصطلحات الشائعة المستخدمة في مجال المعالجات الدقيقة:

الحافلة

الناقل عبارة عن مجموعة من الموصلات تهدف إلى نقل البيانات أو العناوين أو معلومات التحكم إلى عناصر مختلفة من المعالج الدقيق. عادةً ما يحتوي المعالج الدقيق على 3 أنواع من الحافلات: ناقل البيانات وناقل التحكم وناقل العنوان. وسيستخدم معالج 8 بت ناقلًا بعرض 8 بت.

مجموعة التعليمات

مجموعة التعليمات هي مجموعة الأوامر التي يمكن للمعالج الدقيق فهمها. مجموعة التعليمات هي واجهة بين الأجهزة والبرامج. تعليمات توجه المعالج لتغيير الترانزستورات ذات الصلة للقيام ببعض معالجة البيانات. على سبيل المثال ADD A، B؛ تستخدم لإضافة رقمين مخزنين في السجلات A و B.

طول الكلمة

طول الكلمة هو عدد البتات في ناقل البيانات الداخلي للمعالج ، أو عدد البتات التي يمكن للمعالج معالجتها في وقت واحد.

على سبيل المثال ، سيكون للمعالج 8 بت ناقل بيانات 8 بت ، تسجيلات 8 بت ، وسيعالج 8 بت في المرة الواحدة. لإجراء عمليات بت أعلى (32 أو 16 بت) ، سوف تقسم ذلك إلى سلسلة من عمليات 8 بت.

ذاكرة التخزين المؤقت

ذاكرة التخزين المؤقت هي ذاكرة وصول عشوائي مضمنة في المعالج. بهذه الطريقة ، يمكن للمعالج الوصول إلى البيانات الموجودة في ذاكرة التخزين المؤقت بشكل أسرع من ذاكرة الوصول العشوائي العادية. يُعرف أيضًا باسم "ذاكرة وحدة المعالجة المركزية". يتم استخدام ذاكرة التخزين المؤقت لتخزين البيانات أو الإرشادات التي يتم الرجوع إليها بشكل متكرر بواسطة البرنامج أو البرنامج أثناء التشغيل. سيؤدي ذلك إلى زيادة السرعة الإجمالية للعملية.

تردد الساعة

تستخدم المعالجات الدقيقة إشارة ساعة للتحكم في سرعة تنفيذ التعليمات ، ومزامنة المكونات الداخلية الأخرى ، والتحكم في نقل البيانات فيما بينها. لذلك ، تشير سرعة الساعة إلى السرعة التي ينفذ بها المعالج الدقيق التعليمات. بشكل عام ، يتم قياسه بالهرتز ويتم التعبير عنه بالميغاهرتز (ميغاهرتز) ، جيجاهرتز (جيجاهرتز) ، إلخ.

تصنيف المعالجات الدقيقة

يمكن تصنيف المعالجات الدقيقة على النحو التالي:

طول الكلمة

استنادًا إلى طول كلمة المعالج ، يمكن أن يكون لدينا معالجات 8 بت و 16 بت و 32 بت و 64 بت.

RISC - مجموعة تعليمات مخفضة

RISC هو نوع من بنية المعالجات الدقيقة التي تستخدم مجموعة تعليمات صغيرة وعامة الغرض ومحسنة للغاية ، بدلاً من مجموعة تعليمات أكثر تخصصًا كما هو موجود في المكونات الأخرى.

ننصحك بكيفية التحقق من درجة حرارة المعالج

تقدم RISC أداءً عاليًا مقارنة بهيكل CISC المقابل. في المعالج ، يتطلب تنفيذ كل تعليمة دائرة خاصة لتحميل البيانات ومعالجتها. لذلك ، من خلال تقليل التعليمات ، سيستخدم المعالج دوائر بسيطة وتشغيل أسرع.

تحتوي هذه المعالجات الدقيقة على:

• مجموعة تعليمات بسيطة برامج أكبر تتكون من عدد كبير من السجلات دائرة معالج بسيط (عدد صغير من الترانزستورات) المزيد من استخدام ذاكرة الوصول العشوائي تعليمات طول ثابت أوضاع عنونة بسيطة يتم عادة تعيين عدد دورات الساعة لتنفيذ التعليمات

CISC - مجموعة التعليمات المعقدة

CISC هي بنية المعالجات الدقيقة التي تعارض RISC. يتم ذلك لتقليل عدد التعليمات لكل برنامج ، وتجاهل عدد الدورات لكل تعليم. بهذه الطريقة ، يتم تحويل التعليمات المعقدة مباشرة إلى أجهزة ، مما يجعل المعالج أكثر تعقيدًا وبطيء في التشغيل.

تم تصميم هذه البنية لتقليل تكلفة الذاكرة ، وتقليل مدة البرنامج.

تحتوي هذه المعالجات الدقيقة على:

• مجموعة التعليمات المعقدة أصغر برنامج عدد أقل من التسجيلات دارة المعالج المعقدة (المزيد من الترانزستورات) الاستخدام القليل لذاكرة الوصول العشوائي تعليمات الطول المتغير مجموعة متنوعة من أوضاع العنونة عدد متغير من دورات الساعة لكل تعليمة

معالجات خاصة

هناك بعض المعالجات المصممة للتعامل مع بعض الوظائف المحددة:

• معالجات DSP (معالجات الإشارة الرقمية): المعالجات المستخدمة بالاقتران مع المعالج الرئيسي (معالج الرياضيات 8087 المستخدم مع 8086) معالجات الإدخال / الإخراج Transputer: معالج دقيق مع الذاكرة المحلية الخاصة به

نوصي لك أي معالج يمكنني اختياره لجهاز الكمبيوتر الجديد؟

وأخيرًا ، يعد المعالج الدقيق هو أهم وحدة داخل نظام الكمبيوتر وهو مسؤول عن معالجة المجموعة الفريدة من التعليمات والعمليات ، لذلك ، من الضروري تحليل أي من أفضل المعالجات الدقيقة اليوم لاتخاذ خيار جيد. هذه التفاصيل التي علقنا عليها تتعلق بمعالج ، ولكنها أساسية لفهم كيفية عمل المعالج قبل 20 إلى 30 عامًا. هناك حاليًا العديد من الميزات ، والتي ندعوك للتحقيق فيها. ما رأيك بمقالتنا؟ نحن نتطلع لتعليقاتك!