cpu
وحدة المعالجة المركزية ، أو CPU ، هي قلب الحاسوب ، والمكان الذي تجلب اليه البيانات من أجهزة الإدخال input devices وتجهز processed ثم ترسل إلى وسائل الإخراج output devices.وهي رقاقة سيليكون معقّدة جدا في حجم صغير تكون المكان الذي يتم فيه معالجة وانجاز كافة العمليات الحسابية. وعندما يفكّر أكثر الناس بالمعالجات، يذكرون إنتيل Intel، وأي إم دي AMD، وموتورولا Motorola، و آي بي إم IBM. إن أول أمر تقوم به وحدات المعالجة المركزية هو فحص التسييرالذاتي BIOS للنظام. والعمل وفقا لما تخبرها به.
تتكون وحدة المعالجة المركزية من اثنين من الأجزاء الرئيسية.
1) وحدة الحساب المنطقي: وتفوم بأداء عمليات حسابية ومنطقية، 2) وحدة التحكم: وهي تقوم بأخذ التعليمات من الذاكرة وتفسيرها وتنفيذها بمساعدة وحدة الحساب المنطقي إن تطلب الأمر.
وحدة الحساب المنطقي arithmetic-logic unit تقوم بتأدية العمليات الحسابية أو المنطقية على زوج من الأعداد تجلب من الذاكرة وتخزن في أماكن خاصة تسمى سجلات registers (راجع وحدة الحساب والمنطق arithmetic logic unit).
على سبيل المثال ، وحدة المعالجة المركزية يمكن أن تضيف قيمة من الذاكرة الرئيسية main memory إلى قيمة مخزنة في سجل register وتقوم بتخزين النتيجة ثانية لداخل الذاكرة. بالاضافة الى الجمع addition ، والطرح subtraction ، والضرب multiplication ، والقسمة division ، فإن وحدة المعالجة المركزية CPU يمكنها منطقيا مقارنة البتات المفردة individual bits في قيمتين ، لتنفيذ عمليات مثل AND ، حيث تكون النتيجة (1) فقط إذا كان كلا البتين both bits ، هما 1 ، أو OR حيث تكون النتيجة 1 اذا كان أي من البتين هو 1 .
قوة وحدة المعالجة المركزية تقاس إما بعدد دورات الساعة التي تشغلها كل ثانية (راجع سرعة المؤقت clock speed) ، أو بعدد التعليمات instructions القياسية التي يمكن ان تنفذها في الثانية. ولأجهزة الكمبيوتر الحديثة ، فإن سرعات المؤقت clock speeds تصل إلى المليارات من الدورات في الثانية (جيجاهيرتز gigahertz) ، والملايين من التعليمات في الثانية الواحدة (معظم التعليمات تأخذ أكثر من دورة واحدة حتى تكتمل).
الجزء الهام الآخر من وحدة المعالجة المركزية هي وحدة التحكم ، والتي تحدد متى (وأي) التعليمات سيتم تنفيذها. ان العمليات التي يتعين القيام بها تحددها قيم التعليمات instruction val¬ues التي هي أدنى مستوى للتمثيل في رمز البرنامج ، وتسمى أحيانا رمز الآلة machine code. يستخدم فهرس سجل لتتبع التعليمات الحالية. وحسب تجهيز التعليمات ، يمكن لإشارات التحكم ان تدل على الظروف الخاصة ، مثل ان تكون النتيجة سلبية. واستنادا إلى التعليمات والإشارات ، فإن وحدة المعالجة المركزية يمكن تجاوز بعض التعليمات ، والقفز إلى موقع آخر في البرنامج.
تستخدم وحدة المعالجة المركزية CPU مؤشر التعليمات Instruction Pointer (IP) لتتبع عنوان التعليمات المقبلة في الذاكرة ، التي يتم تخزينها في سجل التعليمات Instruction Register (IR) . ان سجل العناوين Address Register (AR) وسجل البيانات Data Register (DR) تؤديان وظيفة مماثلة مع بيانات البرنامج. يمكن أيضا أن تنقل البيانات ما بين سجلات الذاكرة الرئيسية و وحدة المعالجة المركزية ، والتي هي مواقع ذاكرة استرجاع سريعة خاصة. تفك شفرة التعليمات بواسطة وحدة التحكم control unit وتمرر الى وحدة المنطق الحسابية arithmetic Logic Unit (ALU) لتنفيذها.
الذاكرة الرئيسية أو ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) تحتوي على كل من تعليمات البرنامج والبيانات التي يستخدمها البرنامج ، وهذه بدورها يمكن قراءتها من القرص أو أي وسط آخر أو تكتب ثانية عائدة إلى التخزين.
سرعة النظام الفعالة لا تكون مستمدة فقط من سرعة المؤقت clock speed ولكن من السرعة التي تسير عليها البيانات عبر الناقل ، وهو مجموعة من الأسلاك التي تحمل كل منها واحد بت من البيانات ، وكذلك من سرعة التشغيل لرقائق الذاكرة نفسها .
وصول البرامج إلى وحدة المعالجة المركزية ، يكون مسيطر عليها بالتالي من قبل نظام التشغيل. ان نظم التشغيل الحديثة تشارك وحدة المعالجة المركزية مع عدد من البرامج ، متبرعة لها بوقت للتنفيذ وفقا خوارزمية جدولة تأخذ في الاعتبار احتمال الأولوية الخاصة لبعض البرامج .
يغذّي نظام تشغيل الحاسوب أوامر وحدة المعالجة المركزية بعد أن يحدّد البايوس BIOS مكانها ويضعها في الذاكرة. تأخذ وحدة المعالجة المركزية الطلبات من تطبيقات البرامج وبعد ذلك تقوم بالمعالجة، أو التنفيذ، والقيام بالعمليات. وكلما كان المعالج أسرع ، يمكن لعمليات أكثر أن تنفّذ كل ثّانية. وبالتالي تلعب ألعاب بيسر أكثر، وتحسب برامج الجدولة بسرعة أكبر. أحيانا وحدة المعالجة المركزية تستعمل لوصف الصندوق الكامل الذي يحتوي الرقاقة (أو سويّة مع لوحة الذاكرة، وبطاقات التوسّع، ومشغل أقراص، والتجهيز كهربائي، وهكذا). كلتا الإستعمالات واسعة الإنتشار، لكن فقط الأولى دقيقة جدا وهي التي تشير الى الرقاقة.
| < السابق | التالي > |
|---|
