تويت
خطوات دورة الجلب والتنفيذ في الحاسوب
لقد أحدث الحاسوب الآلي ثورة في العالم في العصر الحديث، إذ تحول إلى أداة لكثير من الأعمال في مختلف مناح الحياة، ويجهل كثير من الناس كيفية عمل الحاسوب والأدوات التي يعتمد عليها في تنفيذ المهمات الموكلة إليه، وهذا المقال سوف يوضح خطوات دورة الجلب والتنفيذ.
الحاسب الآلي
قبل البدء بالحديث عن دورة الجلب والتنفيذ لا بدَّ من الحديث بشكل موجز عن الحاسب الآلي، ويشار إلى جهاز الكمبيوتر بالحاسب الآلي أو الحاسوب، وهو عبارة عن جهاز إلكتروني يمكنه التعامل من مختلف أنواع والبيانات من حيث تخزينها ومعالجتها واسترجاعها، إذ يمكن أن يستخدم في كتابة المستندات والألعاب وتبادل الرسائل الإلكترونية وفي الدخول إلى المواقع المختلفة على الإنترنت، وإنشاء عروض التقديمية والجداول والتحرير وتسجيل الفيديوهات وغير ذلك، إذ يعتمد الكمبيوتر على البرمجة وقدرته على التعامل مع البيانات والصور والمعلومات، ويعالج الحاسوب تلك البيانات بواسطة برامج إلكترونية تستخدم عمليات حسابية ومعادلات منطقية هائلة، ويساعد هذا على تسهيل العمل الإلكتروني والوصول إلى الغاية المطلوبة، وقد كان المحرك التحليلي الذي اخترعه تشارلز باباج في عام 1983م أول كمبيوتر للقراءة مبرمج فقط.
ما هي دورة الجلب والتنفيذ؟
تمثِّل دورة الجلب والتنفيذ الوظيفة الأساسية التي تقوم بها وحدة المعالجة المركزية في الحاسوب، وتسمى أيضًا دورة الجلب وفك التشفير والتنفيذ أو دورة التعليمات، وتبدأ دورة الجلب والتنفيذ عند تشغيل الحاسوب، وتبدأ بعدها فورًا معالجة التعليمات من قبل المعالج، ويتم نسخ عنوان الذاكرة الذي يحفظ في عدادات البرامج في الحاسوب إلى mar، ولذلك تسمى عملية الكمبيوتر الأساسية دورة الجلب والتنفيذ، وقد صمِّمَت وحدة المعالجة المركزية في الكمبيوتر من أجل فهم التعليمات، إذ تُجلَب التعليمات من الذاكرة الرئيسية بشكل متكرر مع بداية إقلاع جهاز الحاسوب حتى إيقاف التشغيل، وتعمل وحدة المعالجة المركزية على جلب التعليمات إلى سجلات الحاسوب من الذاكرة، ويحتفظ الحاسوب بالعنوان التالي لذاكرة التعليمات ويجلبها من الذاكرة الرئيسية.
وتعمل وحدة المعالجة المركزية على فك تشفير التعليمات المقدمة للحاسوب وتنفذها، وتظلُّ تكرر ذلك حتى تنتهي التعليمات المقدمة إليها، إذ يتطلب أحيانًا جزء من كود أحد البرامج العديد من التعليمات، ويتم نسخ الكود التابع لأحد البرامج من أجل تنفيذ عمليه من ذاكرة التخزين الثانوي إلى الذاكرة الرئيسية، ويعين على موقع الذاكرة في المكان الذي تم فيه تخزين التعليمات السابقة، وعند ذلك يبدأ البرنامج بالعمل.
خطوات دورة الجلب والتنفيذ
تعتمد عملية الجلب والتنفيذ على نقل البيانات إلى وحدة المعالجة المركزية من أجل تشغيل البرامج والقيام بمختلف المهمات على الكمبيوتر، وفيما يأتي طريقة عمل دورة الجلب والتنفيذ:
ما هو محتجز في ذاكرة الوصول العشوائي؟
تعدُّ ذاكرة الوصول العشوائي ram، وتمثل هذه الذاكرة مكان التخزين الأساسي المتقلب، إذ أنَّ الحاسوب يفقد كل المعلومات والبيانات التي كانت موجودة في تلك الذاكرة، وتستخدم ذاكرة الوصول العشوائي في حفظ التعليمات والبيانات التي تكون قيد المستخدم في الحواسيب الحديثة، كما تستخدم في الاحتفاظ بنظام التشغيل والمستندات والبرامج المفتوحة خلال التشغيل، أمَّا إذا كانت ذاكرة ram ممتلئة، فإنَّ الحاسوب يصبح بطيئًا، ويضيء ضوء محرك الأقراص الثابتة بشكل مستمر، ولذلك يقوم الحاسوب بتبديل القرص الذي يعمل عليه، وفي هذه الحالة قد يحتاج الحاسوب إلى ذاكرة تخزين أكبر أو بحاجة لتقليل البرامج المستخدمة، وتضم ذاكرة الوصول العشوائي عناصر إضافية كثيرة هي: نظام التشغيل وواجهة المستخدم الرسومية والتطبيقات، وهي ذاكرة للقراءة فقط، وهي نوع من التخزين الإلكتروني، وتوضع هذه الذاكرة عند التصنيع.
في النهاية تعرَّف القارئ على خطوات دورة الجلب والتنفيذ، إضافة إلى التعرف على الحاسب الآلي، وما هو مفهوم محتجز ذاكرة الوصول العشوائي وغير ذلك من المعلومات المتعلقة.
لقد أحدث الحاسوب الآلي ثورة في العالم في العصر الحديث، إذ تحول إلى أداة لكثير من الأعمال في مختلف مناح الحياة، ويجهل كثير من الناس كيفية عمل الحاسوب والأدوات التي يعتمد عليها في تنفيذ المهمات الموكلة إليه، وهذا المقال سوف يوضح خطوات دورة الجلب والتنفيذ.
الحاسب الآلي
قبل البدء بالحديث عن دورة الجلب والتنفيذ لا بدَّ من الحديث بشكل موجز عن الحاسب الآلي، ويشار إلى جهاز الكمبيوتر بالحاسب الآلي أو الحاسوب، وهو عبارة عن جهاز إلكتروني يمكنه التعامل من مختلف أنواع والبيانات من حيث تخزينها ومعالجتها واسترجاعها، إذ يمكن أن يستخدم في كتابة المستندات والألعاب وتبادل الرسائل الإلكترونية وفي الدخول إلى المواقع المختلفة على الإنترنت، وإنشاء عروض التقديمية والجداول والتحرير وتسجيل الفيديوهات وغير ذلك، إذ يعتمد الكمبيوتر على البرمجة وقدرته على التعامل مع البيانات والصور والمعلومات، ويعالج الحاسوب تلك البيانات بواسطة برامج إلكترونية تستخدم عمليات حسابية ومعادلات منطقية هائلة، ويساعد هذا على تسهيل العمل الإلكتروني والوصول إلى الغاية المطلوبة، وقد كان المحرك التحليلي الذي اخترعه تشارلز باباج في عام 1983م أول كمبيوتر للقراءة مبرمج فقط.
ما هي دورة الجلب والتنفيذ؟
تمثِّل دورة الجلب والتنفيذ الوظيفة الأساسية التي تقوم بها وحدة المعالجة المركزية في الحاسوب، وتسمى أيضًا دورة الجلب وفك التشفير والتنفيذ أو دورة التعليمات، وتبدأ دورة الجلب والتنفيذ عند تشغيل الحاسوب، وتبدأ بعدها فورًا معالجة التعليمات من قبل المعالج، ويتم نسخ عنوان الذاكرة الذي يحفظ في عدادات البرامج في الحاسوب إلى mar، ولذلك تسمى عملية الكمبيوتر الأساسية دورة الجلب والتنفيذ، وقد صمِّمَت وحدة المعالجة المركزية في الكمبيوتر من أجل فهم التعليمات، إذ تُجلَب التعليمات من الذاكرة الرئيسية بشكل متكرر مع بداية إقلاع جهاز الحاسوب حتى إيقاف التشغيل، وتعمل وحدة المعالجة المركزية على جلب التعليمات إلى سجلات الحاسوب من الذاكرة، ويحتفظ الحاسوب بالعنوان التالي لذاكرة التعليمات ويجلبها من الذاكرة الرئيسية.
وتعمل وحدة المعالجة المركزية على فك تشفير التعليمات المقدمة للحاسوب وتنفذها، وتظلُّ تكرر ذلك حتى تنتهي التعليمات المقدمة إليها، إذ يتطلب أحيانًا جزء من كود أحد البرامج العديد من التعليمات، ويتم نسخ الكود التابع لأحد البرامج من أجل تنفيذ عمليه من ذاكرة التخزين الثانوي إلى الذاكرة الرئيسية، ويعين على موقع الذاكرة في المكان الذي تم فيه تخزين التعليمات السابقة، وعند ذلك يبدأ البرنامج بالعمل.
خطوات دورة الجلب والتنفيذ
تعتمد عملية الجلب والتنفيذ على نقل البيانات إلى وحدة المعالجة المركزية من أجل تشغيل البرامج والقيام بمختلف المهمات على الكمبيوتر، وفيما يأتي طريقة عمل دورة الجلب والتنفيذ:
- جلب التعليمات والبيانات من الذاكرة الرئيسية في الحاسوب إلى منطقة الذاكرة المؤقتة الداخلية وتخزينها فيها.
- فك تشفير التعليمات، إذ تعمل وحدة المعالجة المركزية على ترجمة التعليمات التي وصلت إليها، وتحقق المعالج من عداد البرنامج ومعرفة التعليمات التي تتعلق ببرنامج معين والتي سوف يتم تشغلها، إذ يعطي عداد البرامج في الذاكرة قيمة عنوان مكان التعليمات التالية.
- القيام بجلب قيمة التعليمات من قبل المعالج من موقع الذاكرة نفسه، وبعد جلبها يتم تشفيرها فورًا ثم تنفيذها، ويشير ذلك العداد إلى الذاكرة التي تحتوي تعليمات المعالج، وتزيد قيمة عداد البرنامج مقدار واحد فقط كلما تم تنفيذ دورة كاملة للمعلومات، وفي هذه المرحلة يسجَّل عنوان الذاكرة، ويخزِّن الكمبيوتر محتوياته ويرسل ذلك إلى ذاكرة الوصول العشوائي من خلال وحدة المعالجة المركزية cpu التي تتصل عبر دبابيس العنوان بذاكرة الوصول العشوائي.
- يرجع المعالج من أجل العثور على المعلومات إلى عداد البرنامج عند اكتمال ذلك، وتتكرر تلك الدورة حتى ينتهي عمل البرنامج، وتأخذ الوحدة المخصصة لفك تشفير المعلومات التعليمات الخاصة بها من الكمبيوتر نفسه من وحدة المعالجة، وتفك تشفير المعلومات حتى تصبح قابلة للتنفيذ وتتم معرفة الوحدات التي سوف يتم إرسالها إليها، ثم ترسلها إلى الوحدة التنفيذية لحلها وتنفيذها.
- يتم حل المعلومات المرسلة من وحدة فك التشفير وهي المرحلة قبل الأخيرة في دورة التنزيل والتنفيذ، وتقسم طرق حل التعليمات إلى أربع طرق رئيسية وذلك حسب طبيعة ونوع التعليمات، وتختلف تلك الطرق في كيفية حل تعليمات البتَّات المتحركة فيها، إذ يعالج الحاسوب الأمر من خلال معالجة ترتيب البتَّات التي تحمل البيانات.
- يقوم الحاسوب في المرحلة الأخيرة من التنفيذ بتنسيق التعليمات التي يستلمها وينفذها على البيانات أو على الأرقام اعتمادًا على التنسيقات الرسومية الذي قام به الكمبيوتر، وترسل التعليمات إلى الوحدة التنفيذية الأخيرة والتي تكملها وتحل المطلوب بالكامل.
ما هو محتجز في ذاكرة الوصول العشوائي؟
تعدُّ ذاكرة الوصول العشوائي ram، وتمثل هذه الذاكرة مكان التخزين الأساسي المتقلب، إذ أنَّ الحاسوب يفقد كل المعلومات والبيانات التي كانت موجودة في تلك الذاكرة، وتستخدم ذاكرة الوصول العشوائي في حفظ التعليمات والبيانات التي تكون قيد المستخدم في الحواسيب الحديثة، كما تستخدم في الاحتفاظ بنظام التشغيل والمستندات والبرامج المفتوحة خلال التشغيل، أمَّا إذا كانت ذاكرة ram ممتلئة، فإنَّ الحاسوب يصبح بطيئًا، ويضيء ضوء محرك الأقراص الثابتة بشكل مستمر، ولذلك يقوم الحاسوب بتبديل القرص الذي يعمل عليه، وفي هذه الحالة قد يحتاج الحاسوب إلى ذاكرة تخزين أكبر أو بحاجة لتقليل البرامج المستخدمة، وتضم ذاكرة الوصول العشوائي عناصر إضافية كثيرة هي: نظام التشغيل وواجهة المستخدم الرسومية والتطبيقات، وهي ذاكرة للقراءة فقط، وهي نوع من التخزين الإلكتروني، وتوضع هذه الذاكرة عند التصنيع.
في النهاية تعرَّف القارئ على خطوات دورة الجلب والتنفيذ، إضافة إلى التعرف على الحاسب الآلي، وما هو مفهوم محتجز ذاكرة الوصول العشوائي وغير ذلك من المعلومات المتعلقة.