من المعروف أن الجميع تقريبًا يستخدم جهاز الكمبيوتر هذه الأيام ، سواءً كان في المنزل أو في العمل.
ولكن موضوعنا في هذه المقالة سيكون تعريف للمعالج الدقيق وكيف يعمل في الواقع ، حيث أنه من النادر أن تصادف شخصًا ليس لديه إمكانية الوصول إلى جهاز كمبيوتر.
في الحقيقة ، أنظمة الكمبيوتر ليست الأجهزة الوحيدة التي تستخدم المعالجات الدقيقة. كل شيء من الهواتف الذكية إلى الأجهزة المنزلية إلى السيارات يستخدم المعالجات الدقيقة في وقتنا الحاضر حيث أصبح جزءً إساسيًا لأي جهاز إلكتروني.
عندما يتعلق الأمر بمناقشة Microprocessors ووظائفها وغير ذلك ، فمن المحتمل أن تصادف عددًا من المصطلحات التي قد لا تكون على دراية بها.
ما هي المعالجات الدقيقة وكيف تعمل؟
في وقتنا الحالي ، نعتمد بشكل كبير على أجهزة الكمبيوتر ، خاصة في عالم الأعمال. لكن قلة من الناس يفهمون حقًا كيفية عمل أجهزة الكمبيوتر. كيف يمكن لجهاز الكمبيوتر تنفيذ الأوامر التي تدخلها؟
حسنًا ، الجواب على هذا السؤال ببساطة هو من خلال المعالج الدقيق للكمبيوتر "Microprocessor".
بالطبع ، مع العلم أن هذا لا يقدم الكثير في طريق التفسير. سنقدم لك نظرة عامة حول ماهو المعالج الدقيق ، وكيف يعمل ، والمزيد.
المعالج الدقيق هو الوحدة المركزية لنظام الكمبيوتر الذي يقوم بعمليات حسابية ومنطقية ، والتي تشمل بشكل عام إضافة وطرح ونقل الأرقام من منطقة إلى أخرى ومقارنة رقمين.
ما هو Microproccessor؟
المعالج الدقيق هو الوحدة المركزية لنظام الكمبيوتر الذي يقوم بعمليات حسابية ومنطقية ، والتي تشمل بشكل عام إضافة وطرح ونقل الأرقام من منطقة إلى أخرى ومقارنة رقمين.
إقرأ المزيد:
غالبًا ما يُعرف ببساطة باسم المعالج أو وحدة المعالجة المركزية أو كذلك كشريحة منطقية.
في الحقيقة يُعتبر Microprocessor الأساس المحرك أو دماغ الكمبيوتر الذي يتحرك عند تشغيل الكمبيوتر.
فهو جهاز قابل للبرمجة متعدد الأغراض يشتمل على وظائف وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية) على دائرة متكاملة واحدة (دائرة متكاملة).
يستقبل المعالج الدقيق البيانات الثنائية كمدخلات ، ومن ثم يعالج تلك البيانات ، بعد ذلك يقدم مخرجات بناءً على الإرشادات المخزنة لديه في الذاكرة.
كيف يعمل المعالج الدقيق؟ طريقة عمل microprocessor
يستقبل المعالج الدقيق البيانات الثنائية كمدخلات ، ومن ثم يعالج تلك البيانات ، بعد ذلك يقدم مخرجات بناءً على الإرشادات المخزنة لديه في الذاكرة.
تتم معالجة البيانات باستخدام المعالج الدقيق ALU (الوحدة الحسابية والمنطقية) ، ووحدة التحكم ، ومجموعة التسجيل.
تقوم مصفوفة السجل بمعالجة البيانات عبر عدد من السجلات التي تعمل كمواقع ذاكرة وصول سريع مؤقتة. تتم إدارة تدفق التعليمات والبيانات عبر النظام بواسطة وحدة التحكم.
مميزات Microprocessors
في الحقيقة ، أنظمة الكمبيوتر ليست الأجهزة الوحيدة التي تستخدم المعالجات الدقيقة. كل شيء من الهواتف الذكية إلى الأجهزة المنزلية إلى السيارات يستخدم المعالجات الدقيقة في وقتنا الحاضر حيث أصبح جزءً إساسيًا لأي جهاز إلكتروني.
فيما يلي سنستعرض لك نبذة عن المعالج الدقيق من حيث المميزات التي يقدمها ، حيث أن بعض الأسباب وراء استخدام المعالجات الدقيقة على نطاق واسع هي كالتالي:
جهاز microprocessor لا يكلف الكثير
نظرًا لاستخدامها لتقنية IC ، فإن المعالجات الدقيقة لا تكلف الكثير من المال لإنتاجها. إذًا ، هذا يعني أن استخدام المعالجات الدقيقة يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكلفة النظام المستخدم فيه.
الميكروبروسيسور سريع للغاية
أن التكنولوجيا المستخدمة لإنتاج Microprocessors الحديثة سمحت لها بالعمل بسرعات عالية بشكل لا يصدق - بحيث يمكن للمعالجات الدقيقة اليوم تنفيذ ملايين التعليمات في الثانية.
ميكروبروسيسورس تستهلك القليل من الطاقة
تستهلك Microprocessors طاقة أقل بكثير من الأنواع الأخرى من المعالجات حيث يتم تصنيع المعالجات الدقيقة باستخدام تكنولوجيا أشباه الموصلات من أكسيد المعدن.
هذا يجعل الأجهزة المجهزة بمعالجات دقيقة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
Microprocessors خفيفة ومحمولة
نظرًا لصغر حجم المعالجات الدقيقة ، بالأضافة لكونها لا تستهلك الكثير من الطاقة ، يمكن تصميم الأجهزة التي تستخدم المعالجات الدقيقة لتكون محمولة (على سبيل المثال الهواتف الذكية).
الميكروبروسيسورس موثوقة للغاية
نظرًا لكونهم يستخدمون تقنية أشباه الموصلات في إنتاج المعالجات الدقيقة ، فإن معدل فشلها منخفض للغاية.
Microprocessors متعددة الاستخدامات
يمكن استخدام نفس شريحة المعالجات الدقيقة للعديد من التطبيقات طالما تم تغيير البرمجة ، مما يجعلها متعددة الاستخدامات بشكل لا يصدق أبدًا.
المصطلحات شائعة الاستخدام في Microprocessor
عندما يتعلق الأمر بمناقشة Microprocessors ووظائفها وغير ذلك ، فمن المحتمل أن تصادف عددًا من المصطلحات التي قد لا تكون على دراية بها.
فيما يلي بعض المصطلحات الشائعة المتعلقة بالمعالجات الدقيقة:
يشير طول الكلمة إلى عدد البتات في ناقل البيانات الداخلي للمعالج - أو عدد البتات التي يمكن للمعالج معالجتها في أي وقت.
طول الكلمة "Word Length"
يشير طول الكلمة إلى عدد البتات في ناقل البيانات الداخلي للمعالج - أو عدد البتات التي يمكن للمعالج معالجتها في أي وقت.
إقرأ أيضًا:
على سبيل المثال ، سيحتوي المعالج 8 بت على سجلات 8 بت ، وناقل بيانات 8 بت ، وسيقوم بمعالجة 8 بت في المرة الواحدة.
مجموعة التعليمات هي سلسلة الأوامر التي يمكن للمعالج الدقيق فهمها. بشكل أساسي ، إنها الواجهة بين الأجهزة والبرامج.
تُستخدم الذاكرة المؤقتة لتخزين البيانات أو الإرشادات التي يشير إليها البرنامج بشكل متكرر أثناء التشغيل.
مجموعة التعليمات "Instruction Set"
مجموعة التعليمات هي سلسلة الأوامر التي يمكن للمعالج الدقيق فهمها. بشكل أساسي ، إنها الواجهة بين الأجهزة والبرامج.
الذاكرة المؤقتة "Cache Memory"
تُستخدم الذاكرة المؤقتة لتخزين البيانات أو الإرشادات التي يشير إليها البرنامج بشكل متكرر أثناء التشغيل.
بشكل أساسي ، هذا يساعد على زيادة السرعة الإجمالية للعملية من خلال السماح للمعالج بالوصول إلى البيانات بسرعة أكبر من ذاكرة الوصول العشوائي العادية.
سرعة الساعة هي السرعة التي يستطيع بها المعالج الدقيق تنفيذ التعليمات. يتم قياسها عادةً بالهرتز ويتم التعبير عنها بقياسات مثل MHz (ميغا هرتز) و GHz (جيجاهيرتز).
الناقل هو المصطلح المستخدم لوصف مجموعة الموصلات التي تنقل البيانات أو التي تتناول المعلومات أو تتحكم فيها إلى العناصر المختلفة للمعالج الدقيق.
"Clock Speed"
سرعة الساعة هي السرعة التي يستطيع بها المعالج الدقيق تنفيذ التعليمات. يتم قياسها عادةً بالهرتز ويتم التعبير عنها بقياسات مثل MHz (ميغا هرتز) و GHz (جيجاهيرتز).
الناقل "Bus"
الناقل هو المصطلح المستخدم لوصف مجموعة الموصلات التي تنقل البيانات أو التي تتناول المعلومات أو تتحكم فيها إلى العناصر المختلفة للمعالج الدقيق.
تتكون معظم المعالجات الدقيقة من ثلاث ناقلات"Buses" مختلفة ، والتي تشمل ناقل البيانات وناقل العنوان وناقل التحكم.
فئات المعالجات الدقيقة Categories of Microprocessors
يمكن تصنيف المعالجات الدقيقة في فئات مختلفة على النحو التالي:
يمكن أن تعتمد المعالجات الدقيقة على عدد وحدات البت التي يستخدمها ناقل البيانات الداخلي للمعالج أو عدد وحدات البت التي يمكن معالجتها في كل مرة (وهو ما يُعرف باسم طول الكلمة).
بناءً على طول الكلمة "Based on Word Length"
يمكن أن تعتمد المعالجات الدقيقة على عدد وحدات البت التي يستخدمها ناقل البيانات الداخلي للمعالج أو عدد وحدات البت التي يمكن معالجتها في كل مرة (وهو ما يُعرف باسم طول الكلمة).
إذًا يمكننا القول أنه بناءً على طول الكلمة ، يمكن تصنيف المعالج الدقيق على أنه 8 بت و 16 بت و 32 بت و 64 بت.
كمبيوتر مجموعة التعليمات المخفضة (RISC)
المعالجات الدقيقة CISC هي عكس معالجات RISC الدقيقة. الغرض من معالجات CISC هو تقليل عدد التعليمات لكل برنامج ، بحيث يتم تجاهل عدد الدورات لكل التعليمات.
كمبيوتر مجموعة التعليمات المخفضة (RISC)
Reduced Instruction Set Computer
تُعتبر معالجات RISC الأكثر إستخدامًا من تلك التي تحتوي على مجموعة تعليمات أكثر تحديدًا. يتطلب تنفيذ التعليمات في المعالج دائرة خاصة لتحميل البيانات ومعالجتها.
إقرأ أيضًا:
نظرًا لأن معالجات RISC الدقيقة تحتوي على تعليمات أقل ، فإن لديها دوائر أبسط ، وهذا يعني أنها تعمل بشكل أسرع.
علاوة على ذلك ، تحتوي معالجات RISC الدقيقة على عدد أكبر من السجلات ، وتستخدم المزيد من ذاكرة الوصول العشوائي ، وكذلك تستخدم عددًا ثابتًا من دورات الساعة لتنفيذ أمر واحد.
كذلك كمبيوتر مجموعة التعليمات المعقدة "Complex Instruction Set Computer"
المعالجات الدقيقة CISC هي عكس معالجات RISC الدقيقة. الغرض من معالجات CISC هو تقليل عدد التعليمات لكل برنامج ، بحيث يتم تجاهل عدد الدورات لكل التعليمات.
نظرًا لأن التعليمات المعقدة يتم إجراؤها مباشرةً في الأجهزة ، فإن المعالجات الدقيقة CISC أكثر تعقيدًا وبالتالي أبطأ في السرعة.
تستخدم المعالجات الدقيقة CISC القليل من ذاكرة الوصول العشوائي ، وتحتوي على المزيد من الترانزستورات ، وكذلك لديها عدد أقل من السجلات ، ولديها العديد من دورات الساعة لكل تعليمة ، ولديها مجموعة متنوعة من أوضاع المعالجة.
آخرًا المعالجات ذات الأغراض الخاصة "Special Purpose Processors"
تم تصميم بعض المعالجات الدقيقة لأداء وظائف محددة. على سبيل المثال ، يتم استخدام المعالجات المشتركة مع معالج رئيسي ، بينما جهاز الإرسال هو كمبيوتر ترانزستور: معالج دقيق له ذاكرة محلية خاصة به.
اعتادت وحدات المعالجة المركزية أن تكون هائلة في الحجم. لم يكن المصممون يحاولون دمج وظائف وحدة المعالجة المركزية في وحدات المعالجات الدقيقة حتى الستينيات من القرن الماضي.
كان المعالج الدقيق نقطة تحول للحوسبة الحديثة
لقد كان التطوير الناجح للمعالج الدقيق "Microprocessor" هو الذي أدى إلى الكمبيوتر المنزلي.
هذه المعالجات الدقيقة هي ما سمحت باستخدام أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا لتحرير النصوص وعرض الوسائط المتعددة والحساب وأيضًا الاتصال عبر الإنترنت وغير ذلك من الاستخدامات.
نظرًا لمدى سرعتها وصغر حجمها وفعاليتها في استخدام الطاقة ، فقد أصبحت جزءًا لا يتجزأ من تطوير التكنولوجيا اليومية ، بما في ذلك الأجهزة والهواتف الذكية والمزيد.
نظرًا لأن Microprocessors قد غيرت العالم بشكل أساسي ، فمن الجدير فهم أهميتها وكيفية عملها.
إرسال تعليق