صور توضح مكونات الكمبيوتر -1

شرح خاص عن البروسيسور









عندما نريد شراء جهاز حاسوب جديد فإن المعالج هو من أهم القطع التي نهتم
بشراء أجودها وأفضلها ، وعندما نسأل أي شخص عن نوعية حاسبه فأنه سوف يلجأ
الى ذكر نوع المعالج ، لكن ما هو المعالج ؟ من ماذا يتكون ؟ ما هي وظيفته ؟
سوف أتطرق الى ذلك بالتفصيل.

* المعالج : هو العقل المدبر للحاسوب ، يستقبل الاوامر ويعالجها ويعطينا
نتائجها على شكل معلومات نستفيد منها ، من الناحية العتادية هو قطعة مربعة
الشكل وخفيفة الوزن يخرج من أسفلها عدد من الابر (pins) التي تسمح للمعالج
بالاتصال مع مقبس المعالج على اللوحة الام وذلك لتبادل البيانات بينه وبين
اللوحة الأم ، يتكون في الاصل من ملايين الترانزستورات المجموعة في شريحة
صغيرة جدا من السليكون ، وهذه الشريحة تثبت من قبل المصنّع للمعالج على
غلاف المعالج (القطعة المربعة ) او داخلها وذلك لايصالها بالابر التي تكون
أسفل غلاف المعالج.

تكون المعالج من عدد من الوحدات الرئيسية هي :
1- وحدة التحكم والسيطرة (cu=control unit) :وهي الوحدة المسؤولة عن التحكم
بمسير البيانات داخل المعالج وتنسيق تبادلها بين أجزاء المعالج الداخلية ،
طبعا هذه الوحدة هي المتحكمة في عمل المعالج ، لذلك فهي ضرورية الوجود في
كل معالج ، كما أنها جزء لا يتجزأ من المعالج ولا يمكن تطويرها.
2- وحدة الاتصال بالناقل (bus interface unit) :وهي الوحدة التي تتحكم في
نقل البيانات بين المعالج والاعضاء الاخرى المكونة للحاسوب ، وخاصة الذاكرة
العشوائية ، أي أنها تنظم مسير البيانات بين المعالج والأجزاء الأخرى
للحاسب.
3- وحدة الحساب والمنطق (alu=arithmetic and logic unit) :

وتقسم الى قسمين :

أ - وحدة الأعداد الصحيحة : تقوم بمعالجة العمليات الحسابية التي تتكون من
أعداد صحيحة لا تحتوي على فاصلة عشرية ، تستخدم هذه العمليات في التطبيقات
الثنائية الابعاد مثل word ,powerpoint ومعظم البرامج التي نستخدمها ، أي
أن هذه الوحدة تستخدم من قبل التطبيقات الثنائية الابعاد ، لذلك هي مهمة
جدا لان معظم البرامج التي نستخدمها تعتمد على هذه الوحدة.
ب - وحدة الفاصلة العائمة (fpu=floating point unit) :تقوم بمعالجة
العمليات الحسابية التي تحوي فاصلة عشرية ، تستخدم هذه الوحدة من قبل
البرامج التي تعتمد على هذا النوع من العمليات الحسابية مثل الالعاب
الثلاثية الابعاد وبرامج التصميم الهندسي مثل autocad ، أصبحت هذه الوحدة
مهمة جدا في أيامنا هذه نظرا لان الالعاب الحديثة تعتمد في سرعتها على هذه
الوحدة .
حديثا قامت الشركات المصنعة لبطاقات الشاشة بوضع مسرع يقوم بتخفيف الاعتماد
على وحدة الفاصلة العائمة من قبل الالعاب الحديثة.
4- المسجلات :ذواكر صغيرة جدا وسريعة جدا ، توجد داخل المعالج وذلك لحفظ
الارقام المراد معالجتها من قبل وحدة الحساب و المنطق ، حيث أنه لا يتم
تنفيذ أي عملية في المعالج الا بحفظ معطياتها في المسجلات لحين تنفيذها.
طبعا المسجلات ذواكر مؤقتة (ram) ، من النوع الستاتيكي (sram=static ram) ،
وهذا هو السر في كونها سريعة جدا ، حيث أنها لا تحتاج الى معدل انعاش (
الانعاش هو اعادة تقوية الاشارة الكهربائية "التي هي البيانات" ، والا فإن
الذاكرة ستفقد محتوياتها ، وهذه العملية تبطىء الذاكرة).


*طريقة عمل المعالج : المعالج حتى ينفذ الاوامر فانه يتبع خطوات لتنفيذ
الاوامر ، هذه الخطوات هي :
1- يقوم المعالج بجلب الاوامر المراد تنفيذها والمخزنة في الذاكرة
العشوائية ، تسمى هذه العملية fetch.
2- بعد أن جلب المعالج الاوامر فانه يقوم بتحديد البيانات اللازمة لتنفيذ
هذه الاوامر وتسمى هذه العملية decode ، ثم يقوم المعالج بجلب البيانات
المطلوبة.
3- يقوم المعالج بتنفيذ الاوامر execute ومن ثم ارسال نتائجها الى الذاكرة
العشوائية.
طبعا سرعة المعالج لها أثر كبير في سرعة الحصول على نتائج التعليمات ،
وتقاس سرعة المعالج بالميجاهيرتز (mhz=mega hertz) ، والمعالج له سرعتين :

أ - السرعة الداخلية (internal clock) :وهي سرعة تبادل البيانات داخل
المعالج ، (أي عدد النبضات التي تستطيع أن تصدرها أي وحدة داخل المعالج) ،
مثلا اذا كان هناك معالج سرعته الداخلية 500 ميغاهيرتز ذلك يعني أن جميع
وحداته الداخلية ترددها (أي سرعتها) 500 ميغاهيرتز والتي تساوي 500000000
نبضة في الثانية الواحدة ، طبعا كلما زاد تردد المعالج الداخلي زادت كمية
الاوامر التي المتبادلة داخل المعالج وبالتالي تنفيذ عمليات أكثر في
الثانية الواحدة ، وذلك بالطبع سيزيد من سرعة الحاسب بشكل عام.
ب - السرعة الخارجية (external clock) : والتي تسمى system bus وهي سرعة
تبادل البيانات بين المعالج وبين الساوث بردج ، فمثلا المعالج بينتيوم 3
سرعته الخارجية 133 ميغاهيرتز ذلك يعني انه يسري بينه وبين الساوث بردج
133000000 نبضة في الثانية على كل بت من الناقل ، دعني أشرح ذلك بطريقة
أوضح ، الناقل بين المعالج و الساوث بردج يتكون من عدد من الخطوط النحاسية
الدقيقة جدا (في جميع المعالجات الحديثة عددها 64) يسمى كل واحد منها "بت" ،
وكل نبضة تسري في البت الواحد في الثانية الواحدة قادرة على نقل بت واحد
من البيانات ، لذلك عندما نقول أن التردد الخارجي لمعالج = 133 ميغاهيرتز
ذلك يعني أنه تسري 133000000 نبضة في كل بت في الثانية الواحدة ، فلو
افترضنا أن عدد البتات = 64 فان كمية البيانات التي تسري بين المعالج
والساوث بردج في الثانية= (133000000 * 64) / 8 = 1064000000 بايت وتساوي
1.064 جيجابايت في الثانية . الغرض من ذلك بيان أهمية السرعة الخارجية ،
فكلما ازدادت زادت كمية الاوامر والبيانات التي تصل الى المعالج وبالتالي
زادت من من فاعلية السرعة الداخلية للمعالج ، فلو أن معالج سرعته الداخلية
سريعة جدا لكن السرعة الخارجية بطيئة فاننا لن نستطيع الاستفادة من السرعة
الداخلية للمعالج بشكل كامل ، لأن كمية الاوامر والبيانات التي تصل الى
المعالج أصلا قليلة والمعالج يستطيع تنفيذ أضعاف هذه الكمية .
طبعا سرعة المعالج الداخلية والخارجية ليست كل شىء ، لأنه كلما تقدم الزمن
يضاف على المعالج بعض الميزات التي تزيد من سرعة المعالج دون الحاجة الى
زيادة السرعة للمعالج ، بعض هذه الميزات :
1- التدرج الفائق (superscalar) :وهي كون المعالج يحوي أكثر من خط لتنفيذ
العمليات ، فمثلا اذا وصل الى معالج يحتوي على خط معالجة واحد عمليتين في
نفس الوقت سوف يقوم خط المعالجة بتنفيذ الاولى ثم بعد الانتهاء منها يقوم
بتنفيذ الثانية ، لكن اذا وصلت هاتان العمليتان الى معالج يحوي خطي معالجة
فاءن كل تعليمة يتم تنفيذها في خط معالجة في نفس الوقت وبذلك نحصل على
النتائج بشكل أسرع.
2- تقسيم خطوط المعالجة الى مراحل (pipelining) : أي أن خط المعالجة يتم
تقسيمه الى مراحل ، كل مرحلة تقوم بتفيذ جزء من العملية الى اتمام التنفيذ ،
اليك المثال التالي للتوضيح : لنفرض أن هنالك معمل لصناعة الطاولات
الخشبية ، وأن الطاولة تحتاج ال 4 خطوات لاتمامها ، وأن كل خطوة تتطلب 10
دقائق ، فلو أن هناك هناك عامل واحد في المعمل فانه سوف يستغرق 40 دقيقة
لاتمام الطاولة ، ثم يبدأ بصنع طاولة أخرى ، أي أننا نحصل على طاولة واحدة
من المعمل كل 40 دقيقة ، ولو افترضنا أن معمل اخر يقوم بصنع الطاولات نفسها
لكن هذا المعمل يحتوي عل 4 عمال ، كل عامل يقوم بتنفيذ خطوة واحدة في صنع
الطاولة ثم يعطيها للعامل الذي يليه ثم يستلم طاولة أخرى وبعد تنفيذ خطوة
واحدة فيها بعد 10 دقائق يمررها الى زميله وهكذا ، ذلك يعني أنه كل 10
دقائق سوف نحصل على طاولة جديدة أي 4 طاولات كل 40 دقيقة بخلاف طاولة واحدة
كل 40 دقيقة في المعمل الأول. يمكن تشبيه ذلك بما يحصل في المعالج ، حيث
أن العامل هو المرحلة في خط المعالجة والطاولة هي التعليمة المراد تنفيذها .


طبعا هناك الكثير من الميزات التي أضيفت للمعالجات لكن تلك أهمها.
* طرق اتصال المعالج باللوحة الام :المعالج في الاصل شريحة صغيرة جدا
"مساحتها بضعة مليمترات مربعة" من السليكون ، هذه الشريحة يتم تثبيتها على
أحد نوعين من الاغلفة :
1- يتم تثبيتها على غلاف بلاستيكي مربع الشكل "وأحيانا تثبت داخله" ، يحوي
هذا الغلاف في أسفله على ابر pins ، طبعا يتم وصل شريحة السليكون بهذه
الابر التي تتصل من الاسفل بمقبس المعالج ، يسمى هذا النوع من المعالجات
socket processor.
2- يتم تثبيت هذه الشريحة على لوح الكتروني طويل يشبه الكروت المختلفة
ويتصل هذا اللوح بشق مخصص على اللوحة الام ويسمى هذا النوع من المعالجات
slot processor.
حديثا المعالجات جميعا من النوع socket ولا يوجد slot .
قبل أن أنهي هذا الموضوع أحب أن ألمح الى أن هناك ذاكرة داخل المعالج تسمى
الكاش ميموري cache memory ، هذه الذاكرة وظيفتها تقليل اعتماد المعالج على
الذاكرة العشوائية لانها بطيئة ولا تناسب سرعة المعالج ، لذلك فان الكاش
ميموري تخزن البيانات المستخدمة بشكل متكرر من قبل المعالج وهي التي تزود
المعالج بها عندما يطلبها لانها سريعة جدا تناسب سرعة المعالج (بالمناسبة
هي من نوع sram) .
وفي النهاية أذكر أن كل معالج يختلف في بنائه الداخلي عن الاخر ، وكلما صدر
معالج جديد فانه سوف يحتوي على بعض الوحدات الثانوية التي تزيد من أداؤه ،
فلو أحضرنا معالجين الاول بينتيوم3 والاخر بينتيوم 4 (والاثنان تقوم
بصنعهما شركة انتل INTEL التي تشكل هي وشركة AMD أكبر شركتين في تصنيع
المعالجات )وكان تردد كل منهما 1400 فان البينتيوم 4 سوف يعمل بأداء أعلى
من البينتيوم3 بسبب اختلاف البنية الداخلية لكل منهما ، لذلك يجب الحذر من
هذه المسألة عند شراء حاسب جديد

شكل المزربوردmother board

طريقة فك مروحة البروسيسور للتزيـيــت





نبقى مع الصور

معنى الكاش ميمورى






اخي الكريم ببساطة
الكاش ميموري تتكون من مجموعة من المسجلات (registers ) وظيفة هذه
المسجلات فك تشفير التعليمة الواردة للبروسيسور وتنظيم خروج التعليمات في
internal bus و external bus للبروسيسور وتخزينها لفترة مؤقته لحين
اصدار الامر بخروجها
وهي تتوسط البروسيسور وكلما زادت حجم الكاش ميموري زادت سرعة الجهاز
اكثر واكثر
ولن اتعمق اكثر من ذلك حتي لا اطيل عليك
والله اعلي واعلم
منقول

الكثير منا يسمع عن الكاش ميموري البعض لايعرف ما هي والبعض الاخر اخذ
عنها فكرة معينة ولكن خاطئة والاغلب منكم حسب اعتقادي يعرفها ....

نهاية هذا الدرس سيكون القارئ قادراً على
تعريف الكاش ميموري (الذاكرة المخبئية )
Cache Memory ويكون قادراً
على معرفة انواعها ...

اذاً صديقاتي واصدقائي لمن لا يعرف او
لمن يريد ان يصحح معلوماته :

الكاش ميموري (Cache Memory) : عبارة
عن ذاكرة صغيرة تشبه الرام الا انها اسرع منها واصغر حجماً تتوضع على ناقل
النظام بين المعالج والرام ( الذاكرة العشوائية ) RAM ...

وظيفتها:
في
الفترة الاخيرة اصدقائي ازدادت سرعة المعالجات بشكل رهيب جداً بحيث اصبحت
الرام لوحدها لاتكفي للحاق بالمعالج فلجأ المصممون الى انتاج هذه الذاكرة
الصغيرة السريعة جداً ووضعها بين المعالج والرام حيث يتم تخزين المعلومات
الاكثر طلباً من المعالج فتكون في متناول المعالج (كونه يطلب نفس المعلومة
وبفترات متقاربة خاصة ما يتعلق بالنظام )وبالتالي تكون هذه البيانات تحت
تصرف المعالج بسرعة حين الطلب ..اي تم وضع هذه الذاكرة لإختصار الزمن( الذي
هو باجزاء الثانية ) من المعالج الى الرام وبالعكس ...

يوجد ثلاث
انواع من هذه الكاش ميموري وهي:

-ذاكرة المستوى الاول L1 وتتوضع
داخل المعالج وهي اسرع الانواع الباقية واصغرها

- ذاكرة المستوى
الثاني L2 وتتوضع داخل المعالج او على المذر بورد سرعتها اقل من السابقة
وحجمها قليلاً من السابقة

- ذاكرة المستوى الثالث L3 تتوضع
غالباً على المذر بوردوهي ابطأ من السابقات واكبر ولم تنتشر كثيراً هذه
الذاكرة بمعنى اخر هي في طور الانتشار

كما نلاحظ مما سبق اصدقائي ان
ذاكرة المستوى الاول هي اقل واحدة حجماً والسبب انها غالية جداً لأنها
سريعة جداً حيث انها تعطي البيانات للمعالج في نفس اللحظة التي يطلبها
تقريباً بدون تأخير

وتختلف المعالجات في كمية الكاش من كل مستوى
وبالطبع كلما كانت الكاش ميموري اكبر كلما كان المعالج اسرع في اداء
العمليات ....

سرعة الكاش ميموري :

سرعة
الكاش ميموري او التردد الذي تعمل عليه يعتمد ذلك على الموقع كما يلي :
عندما
تكون الكاش ميموري على ناقل النظام يكون ترددها نفس سرعة الناقل 66 او 100
ميغا هرتز
الكاش الموجودة داخل المعالج تعمل بنصف سرعة المعالج واحيانا
ً بنفس سرعة المعالج
بعض المعالجات لها كاش ميموري من المستوى الثاني
على المذر بورد وترددها لا يزيد عن 66 ميغا هرتز

اذاً اصدقائي عرفنا
الكاش ميموري ايضاَ ودرسنا القادم سيكون كيف يعمل المعالج ؟؟؟؟

بالنهاية
اعزائي ارجو واؤكد كل شخص لم يفهم فكرة معينة او يعرفها بشكل موسع اكثر
او يريد ان يوضحها بشكل ابسط ارجو ان لايتردد بالكتابة للسؤال او للتوضيح
مع تحياتي