ماذا تعني وحدة المعالجة المركزية (CPU) ، وما هي أهم مكوناتها الأساسية ؟
ماذا تعني وحدة المعالجة المركزية (CPU)؟
وحدة المعالجة المركزية (CPU) أو المعالج ، هي الوحدة التي تقوم بمعظم المعالجة داخل الكمبيوتر. يقوم بمعالجة جميع التعليمات التي تتلقاها البرامج التي يتم تشغيلها على جهاز الكمبيوتر ومكونات الأجهزة الأخرى ، ويعمل كآلة حاسبة قوية.
يتم وضع وحدة المعالجة المركزية في مقبس مربع الشكل موجود في جميع اللوحات الأم عن طريق إدخال موصلات أو دبابيس معدنية موجودة في الجانب السفلي. تم تصميم كل مقبس بتصميم دبوس محدد لدعم نوع معين فقط من المعالج.
نظرا لأن وحدات المعالجة المركزية الحديثة تنتج الكثير من الحرارة وعرضة لارتفاع درجة الحرارة ، فيجب أن تظل باردة باستخدام مراوح أو أنظمة تهوية مناسبة ، وتغطيتها بمشتتات حرارية ومعجون حراري.
للتحكم في التعليمات وتدفق البيانات من وإلى أجزاء أخرى من الكمبيوتر ، تعتمد وحدة المعالجة المركزية بشكل كبير على مجموعة شرائح ، وهي مجموعة من الرقائق الدقيقة الموجودة على اللوحة الأم.
يُعرف هذا المصطلح أيضا باسم المعالج المركزي أو المعالج الدقيق أو الشريحة.
أهم مكونات وحدة المعالجة المركزية:
وحدة المعالجة المركزية تتكون من ثلاث مكونات رئيسية هي:
مجموعة المسجلات:
تختلف من جهاز حاسب لآخر تبعا لبنيته واستخدامه.
تضم مجموعة المسجلات العامة والتي تستخدم عند القيام بأي إجراء ولجميع الأغراض.
تضم مجموعة المسجلات الخاصة، والتي تقوم بوظائف محددة فقط.
وحدة التحكم CU:
تستخرج وحدة التحكم التعليمات من الذاكرة وتقوم بفك تشفيرها وتنفيذها.
تعمل وحدة التحكم كوسيط يقوم بفك تشفير التعليمات المرسلة إلى المعالج ، ويخبر الوحدات الأخرى مثل وحدة الحساب والمنطق (أدناه) بما يجب القيام به من خلال توفير إشارات التحكم ، ثم إعادة البيانات المعالجة مرة أخرى إلى الذاكرة.
وحدة الحساب والمنطق ALU:
وحدة الحساب والمنطق ALU هي دائرة رقمية داخل المعالج تتعامل مع العمليات الحسابية والمنطقية عن طريق تحميل البيانات من سجلات الإدخال.
بعد أن تزود وحدة التحكم وحدة ALU بالتعليمات الخاصة بالعمليات التي يجب إجراؤها ، تكملها وحدة ALU عن طريق توصيل عدة ترانزستورات ، ثم تخزن النتائج في سجل الإخراج.
ستقوم وحدة التحكم بعد ذلك بنقل هذه البيانات إلى الذاكرة.
لتعمل بشكل صحيح ، تعتمد وحدة المعالجة المركزية على ساعة النظام والذاكرة والتخزين الثانوي ونقل البيانات والعنوان.
تستخدم الأجهزة الأصغر مثل الهواتف المحمولة والآلات الحاسبة وأنظمة الألعاب المحمولة والأجهزة اللوحية معالجات أصغر حجما تُعرف باسم وحدات المعالجة المركزية ARM لاستيعاب حجمها ومساحتها الصغيرة.
وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي قلب وعقل الكمبيوتر. يتلقى إدخال البيانات ، وينفذ التعليمات ، ويعالج المعلومات. يتصل بأجهزة الإدخال / الإخراج (I / O) التي ترسل وتستقبل البيانات من وإلى وحدة المعالجة المركزية.
بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي المعالج الدقيق على ناقل داخلي للاتصال بذاكرة التخزين المؤقت الداخلية ، يسمى الناقل الخلفي. يُطلق على الناقل الرئيسي لنقل البيانات من وإلى وحدة المعالجة المركزية والذاكرة ومجموعة الشرائح ومقبس AGP ناقل الجانب الأمامي.
تحتوي وحدة المعالجة المركزية على وحدات ذاكرة داخلية تسمى السجلات. تحتوي هذه السجلات على بيانات وتعليمات وعدادات وعناوين مستخدمة في معالجة معلومات ALU.
تستخدم بعض أجهزة الكمبيوتر معالجين أو أكثر. تتكون هذه المعالجات الدقيقة الفيزيائية المنفصلة الموجودة جنبا إلى جنب على نفس اللوحة أو على لوحات منفصلة. تحتوي كل وحدة معالجة مركزية على واجهة مستقلة وذاكرة تخزين مؤقت منفصلة ومسارات فردية إلى ناقل الجانب الأمامي للنظام.
تعد المعالجات المتعددة مثالية للمهام المتوازية المكثفة التي تتطلب تعدد المهام. تعد وحدات المعالجة المركزية متعددة النواة شائعة أيضا ، حيث تحتوي شريحة واحدة على وحدات معالجة مركزية متعددة.
منذ أن أصدرت إنتل أول معالج دقيق في نوفمبر 1971 ، زادت وحدات المعالجة المركزية من قوتها الحاسوبية عدة مرات.
أجرى أقدم معالج Intel 4004 60.000 عملية في الثانية فقط ، بينما يمكن لمعالج Intel Pentium الحديث تنفيذ حوالي 188.000.000 تعليمات في الثانية.
خلاصة:
يُشار إليها بالتناوب على أنها معالج أو معالج مركزي أو معالج دقيق ، وحدة المعالجة المركزية هي وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر. تتعامل وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر مع جميع التعليمات التي تتلقاها من الأجهزة والبرامج التي تعمل على الكمبيوتر. على سبيل المثال ، عالجت وحدة المعالجة المركزية التعليمات لاستخدام متصفح ويب لفتح صفحة الويب هذه وعرضها على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.