أين يتم حفظ التعليمات داخل المعالج..في وحدة المعالجة المركزية والذاكرة العشوائية

اين يتم حفظ التعليمات داخل المعالج
كتابة: آلاء محمد - 25 يونيو 2022 م


يتم حفظ التعليمات داخل المعالج في وحدة اسمها وحدة المعالجة المركزية والذاكرة العشوائية .

وحدة المعالجة المركزية (CPU) أو المعالج، أو المعالج الدقيق أو الشريحة هي الوحدة التي تقوم بمعظم المعالجة داخل الكمبيوتر، ويقوم بمعالجة جميع التعليمات التي تتلقاها البرامج التي يتم تشغيلها على جهاز الكمبيوتر ومكونات الأجهزة الأخرى، ويعمل كآلة حاسبة قوية، ويتم وضع وحدة المعالجة المركزية في مقبس مربع الشكل موجود في جميع اللوحات عن طريق إدخال وصلاتها المعدنية في الجانب السفلي، وتم تصميم كل مقبس بتصميم دبوس محدد لدعم نوع معين فقط من المعالج.

وحدة المعالجة المركزية هي دماغ الكمبيوتر، وتحتوي على جميع الدوائر اللازمة لمعالجة المدخلات وتخزين البيانات ونتائج الإخراج، وتتبع وحدة المعالجة المركزية باستمرار تعليمات برامج الكمبيوتر التي تخبرها بالبيانات التي يجب معالجتها، وبدون وحدة المعالجة المركزية، لا يمكننا تشغيل البرامج على جهاز الكمبيوتر، ووحدات المعالجة المركزية الحديثة تنتج قدرًا كبيرًا من الحرارة وتكون عرضة لارتفاع درجة الحرارة، فيجب أن تظل باردة باستخدام مراوح أو أنظمة تهوية مناسبة، ومغطاة بأحواض حرارة ومعجون حراري، للتحكم في التعليمات وتدفق البيانات من وإلى أجزاء أخرى من الكمبيوتر، وتعتمد وحدة المعالجة المركزية بشكل كبير على مجموعة شرائح.[1]
ما هي المكونات الثلاثة لوحدة المعالجة المركزية

وحدة التحكم (CU).
الوحدة الحسابية والمنطقية (ALU).
الذاكرة أو وحدة تخزين.

إن أساس وحدة المعالجة المركزية هو معالجة البيانات، ووحدة المعالجة المركزية هي المكان الذي تتم فيه عمليات مثل: الحساب، الفرز، البحث، ومهما كان ما يتم إجراؤه على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا، مثل: التحقق من رسائل البريد الإلكتروني وممارسة الألعاب والقيام بالواجبات المنزلية، فقد عالجت وحدة المعالجة المركزية البيانات التي نستخدمها، وتتكون وحدة المعالجة المركزية بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء فقط، والتي لها العديد من الوظائف الرئيسية في الكمبيوتر:

وحدة التحكم (CU): هي جزء من الكمبيوتر وتتحكم في ما يحدث بداخلها، فوحدة التحكم إنها مثل دماغ الكمبيوتر، يتخذ القرارات ويتحكم فيما يجري داخل جهاز الكمبيوتر، وتقرأ وحدة التحكم التعليمات المخزنة في ذاكرة جهاز الكمبيوتر ويرسل إشارات كهربائية إلى كل مكون من مكونات الكمبيوتر، وإخبارهم بما يجب عليهم فعله بالبيانات التي تم إعطاؤها لهم، وتتكون وحدة التحكم من جزأين: الوحدة الحسابية والمنطقية (ALU) ووحدة التحكم المناسبة، وحدة ALU هي المسؤولة عن الحسابات الرياضية مثل: إضافة الأرقام أو إجراء العمليات المنطقية، وبينما تقوم وحدة التحكم بتوجيه حركة المرور داخل الكمبيوتر بحيث يمكن إرسال المعلومات إلى أجزاء مختلفة منه بسرعة، ومن أكثر أجزاء الكمبيوتر تعقيدًا هي وحدة التحكم، وتتحكم وحدة التحكم في ترتيب التعليمات داخل المعالج وخارجه.

الوحدة الحسابية والمنطقية (ALU): تعتبر الوحدة الحسابية والمنطقية (ALU) مكونًا أساسيًا في جميع أجهزة الكمبيوتر التي تقوم بعمليات حسابية ومنطقية، ويتم استخدام الوحدة الحسابية والمنطقية على الكمبيوتر في عمليات الجمع، الطرح، الضرب، القسمة، وعمليات التحول، والمقارنة بين رقمين والعمليات المنطقية، وهي قادرة على اتخاذ قرارات منطقية، وتتمتع الوحدة الحسابية ببعض المزايا الرئيسية مقارنة بوحدة المعالجة المركزية لأنها تحتاج إلى لنوع واحد من المهام بدلاً من العديد من المهام، ومن أفضل مميزات وحدة المعالجة المركزية أنها تعمل بشكل أكبر على تسلسل التعليمات، ويحتوي كل كمبيوتر على وحدة حسابية ولكن تختلف وظائفه من آلة إلى أخرى، وحجم الوحدة الحسابية الكبير من أهم الأشياء لأنها تعطي نتائج دقيقة وواسعه، أما الوحدة الحسابية والمنطقية الصغيرة لا تعطي نتائج دقيقة ولكنا تعطي نتائج سريعة بالمقارنة مع الوحدة الحسابية الأكبر.

الذاكرة أو وحدة التخزين: تُعرف أيضًا باسم وحدة التخزين الداخلية أو الذاكرة الرئيسية أو التخزين الأساسي، وتعتبر وحدة التخزين في جهاز الكمبيوتر، جهازًا إلكترونيًا يخزن البيانات والبرامج والمعلومات الأخرى، ويؤثر حجمها على السرعة والقوة، ويخزن النتائج الوسيطة للمعالجة، وتنقسم إلى نوعان رئيسيان هما: ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) والقرص الصلب (Hard Drive)، وإن ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) هي نوع متقلب من التخزين لأنه يتطلب طاقة للحفاظ على محتوياته، ويتم استخدامه لتخزين البيانات مؤقتًا أثناء تشغيل الكمبيوتر، والقرص الصلب يحتفظ بالبيانات المخزنة حتى في حالة عدم استخدام الطاقة عليه.

وإن أجهزة الكمبيوتر توفر القدرة على تخزين البيانات واستردادها، ويتم تخزين البيانات على محرك الأقراص الثابتة أو وحدة الذاكرة ويمكن الوصول إليها عن طريق البرامج التي تعمل على الكمبيوتر، وتُقاس الذاكرة عادةً بالبايت، ويحدد مقدار ذاكرة الوصول العشوائي مقدار البيانات التي يمكن الوصول إليها في وقت واحد، يمكن استخدامه لتخزين كميات كبيرة من البيانات بشكل دائم، لذلك من المهم بالنسبة لك إجراء نسخ احتياطي لملفاتك بانتظام، وتقوم أيضًا بتخزين النتائج النهائية للمعالجة قبل إصدار هذه النتائج إلى جهاز الإخراج، ويتم إرسال جميع المدخلات والمخرجات عبر الذاكرة الرئيسية. [2]
أنواع وحدة المعالجة المركزية

وحدة المعالجة المركزية أحادية النواة.

وحدة المعالجة المركزية أحادية النواة: هذا النوع يستخدم في معظم أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر التجارية، ويمكن لوحدات المعالجة المركزية تنفيذ أمر واحد فقط في كل مرة، مما يجعلها خيارات غير فعالة لتعدد المهام، وإذا تم تنفيذ أكثر من تطبيق واحد سيؤدي إلى إنخفاض في الأداء.

وحدة المعالجة المركزية ثنائية النواة: تتكون من نواتين يعملان مثل وحدة معالجة مركزية واحدة، وهذا يعني أن وحدة المعالجة المركزية يمكنها القيام بمهام متعددة بشكل أكثر فاعلية وتسمح بحدوث حدثين في وقت واحد، ولاستخدامها بشكل فعال يجب أن تحتوي البرامج قيد التشغيل على رمز فريد يسمى تقنية خيوط الترابط المتعدد المتزامنة.

وحدة المعالجة المركزية رباعية النواة: تحتوي على أربعة أنوية في معالج وحدة معالجة مركزية واحد، وإنه نموذج يتم استخدامه في أفضل أجهزة الكمبيوتر التي يتم إنشاؤها اليوم، وتقسم وحدة المعالجة المركزية العمل بالتساوي بين النوى، ومما يجعلها الخيار الأفضل لتعدد المهام، ومما يجعلها أسرع وأخف وزنا وأكثر كفاءة من النوى الأخرى، وتستخدم وحدات المعالجة المركزية رباعية النواة رمز ( SMT ) لتسريع العمليات وجعلها تبدو فورية في كثير من الحالات.

وحدة المعالجة المركزية السداسي النواة: أكبر وأسرع من وحدة رباعية النواة، ويأتي هذا مع ستة نوى ويمكنه تنفيذ المهام بشكل أسرع، وهذا المعالج محدود ويصعب العثور عليه على أجهزة الكمبيوتر الشخصية أكثر مما يتوقعه المرء، وتُستخدم بشكل شائع في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية مثل: Android و Apple، وتتيح هذه المعالجات إمكانية ممارسة الألعاب والاستماع إلى الموسيقى والنصوص وتلقي الإشعارات كلها في نفس الوقت.

وحدة المعالجة المركزية ثماني النواة: هذه المعالجات هي الأغلى ثمناً قليلاً وهي ضرورية فقط للأشخاص الذين يحتاجون إلى السرعة في عملهم، وتوجد نوى مخصصة للمعالجة وللعمل بشكل أسرع، وباستخدام بعض البرامج، يمكنك بالفعل اختيار هذه البرامج، ولكن هذا يعد مستوى أكثر تقدمًا في بناء الكمبيوتر.

وحدة المعالجة المركزية عشاري النواة: تعمل أنظمة معالجات الثماني النواة في تخصيص بعض النوى للمهام العادية بينما يؤدي البعض الآخر المهام الأكثر تقدمًا، ويتم تصنيع الهواتف الذكية باستخدام معالجات عشاري النواة، وكما أن التصنيع الحديث جعلها أقل تكلفة، وفي المستقبل على الأقل ستصبح عشاري النوى مقاومة للمستقبل.[3]