6- ما هو المعالج

ما هو المعالج:

المعالج هو عبارة عن قطعة مربعة الشكل هذا ما يبدو للمرة الأولى لكن هذ التعريف لا يتجاوز كونه تعريفاً تجريدياً فقط لا غير المعالج هو عقل الحاسوب ويحتوي هذ العقل على ملايين الترانزستورات وهذا أشبه بتلافيف الدماغ  تمارس هذه الترانزستورات وظائف منطقية ورياضية مختلفة طبعاً كلما أزداد عدد الترانزستورات ازدادت سرعة تعامل المعالج مع البيانات وهذا ما قد يساهم أحياناً في ارتفاع درجة حرارة المعالج في بعض المعالجات  

عمل المعالج :
تمارس وحدات المعالجة من جميع الأحجام ( المتوسطة – الصغيرة – العملاقة ) عملية نقل الشيفرات الثنائية عبر ممراتها في الطبقة الدنيا من مرحلة تنفيذ العمليات ويكمن فهم المعالج لهذه الشيفرات الثنائية من خلال الرقاقة الرئيسية والتي برمجت من قبل الشركة المصنعة على فهم هذه اللغة الثنائية وتسمى هذه الشيفرات بالتعليمات وتختلف هذه التعليمات من حيث كميتها والمعطيات التي تقدمها باختلاف نوع هذه الرقاقات أو المعالجات حيث تقوم الشركات بعمليات تحسين شبه دائمة لهذه المعالجات وسنلي ذكر أشهر أنواع المعالجات التي قدمتها شركة إنتل الأوسع انتشاراً حول العالم

المعالج ذات المعمارية 8086-8088 :

قامت شركة إنتل في عام 1978 بطرح معالجات تدعم معمارية 8086 وهو معالج يتعامل مع كلمة بطول16 بت أما المعمارية الأحدث فقد تم طرحها في المعمارية 8088 وهو مشابه للمعالج 8086 من ناحية التركيبة ويختلف عنه في طريقة التعامل الخارجي بطول 8 بت أما معالج 8086 يكون الاستخدام بواسطة نبضة سريعة

فزيادة سرعة النبضة تعني تلقائياً زيادة سرعة التردد تقيم سرعة تردد المعالج من خلال اختبار السرعة القصوى له إي  عندما أقول بأن معالج من شركة إنتل تبلغ سرعته 300ميغاهيرتز فأعلم أنها السرعة النهائية للمعالج وليست السرعة الثابتة , قامت شركت IBM بتبني معمارية 8088 لسببين الأول رخص تكلفته مقارن بالأجيال السابقة والثانية لسهولة التعامل معه مقارنة بالمعالجات السابقة

المعالجان السابقان يتعاملان مع نفس التعليمات ويعتبران أساس الثورة الكبيرة التي حدثت فيما بعد في عالم الرقاقات الصغيرة وبالتالي نهضة موازية بالحاسبات الشخصية فلا تخلو المعالجات الحديثة من دمج هذه المعمارية داخل رقاقتها مما يجعل هذه الرقاقات تدعم التطبيقات القديمة التي صممت لتناسب المنصتين القديمتين من إنتل

المعالجان ذات المعمارية 80186-80188

هذان المعالجان هما تطوير للمعالجان السابقان من شركة إنتل لا يحمل هذان المعالجان شيء جديد بالنسبة للجيل السابق سو بدعمه حزمة تعليمات موسعة مخصصة للعمليات المنطقية والرياضية لا يعني ذلك إنه حقق سرعات كبيرة عن نظيراتها السابقة بكل الأحوال طرح شركة إنتل لمعالج 80286 في الأسواق عجل بنهاية سريعة للمعالجان 80188-80186

المعالج ذو المعمارية 80286 :

يعتبر هذا المعالج نقلة كبيرة في عالم الرقاقات الصغيرة العجيب تم طرحه في عام 1982 يتعامل مع منصات 16 بت ولكنه أسرع بكثير تصل سرعته إلى 12.5ميغاهيرتز وهو أول معالج يعمل بنمط المهام المتعددة حيث يتم تشغيل أكثر من تطبيق عليه في نفس الوقت وهذا ما يسمى بميزة النمط المحمي أما بالنسبة للنمط الحقيقي وهي إحدى المميزات المهمة كذلك وهو عمله كمعالج ذو المعمارية 8086 تماما مما أعطى توافقية كبيرة مع التطبيقات التي تدعم هذا النوع من المعالجات دون تدخل من الخارج للقيام بتعديلات تتوافق مع هذه المعالجات هذا النوع من المعالجات يمكنه التعامل مع ذاكرة يصل حجمها إلى 16 ميغابايت إضافة إلى قدرته في التعامل مع ذاكرة افتراضية يصل حجمه إلى 1 غيغابايت

المعالج ذو المعمارية 80386 :

تم طرح هذا المعالج في عام 1985 الجديد الذي قدمته إنتل في هذا المعالج هو دعمه لمنصة 32 بت مما جعله يتفوق بشكل كبير على المعالج السابق لنفس الشركة وذلك بسبب مضافة طول الكلمة لتصل إلى 32 بت بكل الأحوال فإن الميزات التي جاء بها هذا المعالج هي نفسها الموجودة في المعالج السابق 80286 كالنمط الحقيقي ودعم ذاكرة افتراضية وميزة النمط المحمي إضافة إلى توافقه مع حجم ذاكرة أساسية يصل إلى 4غيغابايت

المعالج ذو المعمارية 80486 :

طرح هذا المعالج من قبل الشركة الأم سنة 1989 وهي عبارة عن نسخة محدثة من المعالج السابق 80386 بنفس الميزات جاء هذا المعالج ببعض الإضافات البسيطة والهامة كذاكرة صغيرة الحجم مدمجة مع المعالج السابق تسمى ( Memory Cash ) بحجم 8كيلوبايت الهدف منه استخدامها لنقل شيفرة البيانات من الذاكرة إلى المعالج وجاءت إنتل معها بحزمة تعليمات موسعة تساعد على القيام بعمليات رياضية ومنطقية بشكل أسرع وجعله كفأ في هذا النوع من التطبيقات بكل الأحوال فإن هذا المعالج قدمته شركة إنتل ليكون الأسرع بين زمرته في عالم المعالجات الصغيرة الحجم حيث تصل سرعته إلى 100ميغاهيرتز

المعالج بنتيوم Pentium :

بالتأكيد فإن هذا المعالج له شهرة واسعة جداً على وجه المعمورة فالجاهل في تقنيات الحاسب هو وحده الذي يغفل عن هذا الاسم الأشهر في مجال المعالجات الصغيرة الحجم بنتيوم جاء بمميزات عديدة أبرزها قدرته على التعامل مع كلمة بطول 64بت إضافة إلى كونه من العائلة X86 الشهيرة سميت معالجات هذا الجيل (Net Burst) وقد أجري على هذا المعالج الكثير من التطويرات حتى وصل إلى ما يعرف بالجيل الرابع من معالجات الأحادية النواة أول ظهور لمعالج P4 كان عام 2000 في حين أنا أخر شحنة تم توزيعها بالسوق كان ذلك سنة 2008 وينطوي هذا المعالج ضمن الجيل السابع وقد تم الوصل به إلى سرعات عالية تصل إلى 4غيغا هيرتز معتمد على معمارية الأنابيب المعمقة التي تقوم بنقل شيفرة تعليمات أكبر عما هو مجود في المعالجات الأقدم

المعالجات المتعددة الأنوية ICore  :

تشمل مجموعة واسعة من الرقاقات التي تعتمد معمارية العائلة X86 إضافة إلى اعتمادها على المنصة 64 بت في بنيتها وقد شكلت هذه المعالجات قفزة نوعية في عالم الصناعات الحوسبية وقد تم طرحه في السوق عام 2006 ويأتي بنواة أو اثنتين أو حتى أربع ويتميز هذا المعالج بسرعات أقل وبأداء أعلى حيث تقوم كل وحدة بمعالجة أربع تعليمات في نفس الوقت وهذا يعني زيادة في سرعة تنفيذ المهام بنسبة 33%ٌ مقارنة بالبنية القديمة إضافة إلى استهلاك طاقة أقل وبالتالي حرارة أقل وذلك بسب تقليل معدلات السرعة فنحن لا حاجة لنا بالسرعة مادامت هذه التقنية تعتمد على ما أربع معالجات ويكفي القول أن هذه المعالجات تأتي مع ذاكرة مخبأة قد تصل إلى 12 ميغا والكثير من التعليمات والحزم الموسعة إضافة إلى تقنية مزود الطاقة الذكي وقد وصلت الشركة في أخر طرح لها لهذا النوع من المعالجات مع المعالج Icore7 وهو قادر على التعامل مع سبع تطبيقات دفعة واحدة

بنيـــة معالجــــات المتعــددة الأنويــة :

تعتبر هذه المعالجات نقلة نوعية كبيرة في مجال صناعة رقاقات المعالجة حيث حققت رواجاً كبيراً بين مستخدمي الحاسوب وقد استخدمت شركة إنتل في هذا النوع من المعالجات بدءً من Core2 و الأجيال الحديثة منها عدة تقنيات أولها Ride dynamic execution والتي ساهمت في زيادة ممتازة في سرعة تنفيذ التعليمات حيث يمكن معالجة أربع تعليمات في نفس الوقت وهذا يختلف عما كان موجود في المعالجات التقليدية القديمة من إنتل والتي كانت تعتمد على معمارية Net burst طبعاً هذا كان في معالجات Pentium مع الاعتماد على الطريقة الجديدة فإن احتمال استهلاك المعالج للطاقة وبالتالي خفض الطاقة أصبح امراً حقيقيا حيث تخلت الشركة الأم عن طريقتها والتي كانت تعتمد على عملية رفع تردد المعالج من أجل الوصول إلى سرعات قصوى فالمعالجات التي تعتمد في معماريتها الأنوية المتعددة تكتفي بالوصول إلى سرعات منخفضة وهذا يعني طاقة وحرارة منخفضة مقارنة عن الجيل السابق تحوي هذه المعالجات أيضاً كسابقاتها على ذاكرة مخبئة تعرف Cash Memory من المستوى الأول والثاني والثالث تصل مع المستوى الثالث إلى 4 ميغابايت كل نواة منها تحوي على 2 ميغا ذاكرة مخبئة إلا إنها تمتاز بتقنية الذاكرة المشتركة حيث يتعامل المعالج مع هذه الذاكرة كجزء واحد وليس كجزئيين منفصلين عند حاجة الحاسوب لإنجاز كم كبير من البيانات طبعا هذا لم يكن معمولاً به في المعالجات القديمة تحوي معالجات الثنائية النواة تقنية خفض التردد التلقائي في حالة الاستهلاك المنخفض لعملية نقل البيانات وهذه التقنية ظهرت مع معالجات سنترينو Centrino الشهيرة بالنسبة للناقل الامامي فيأتي بسرعة تبدأ من 1066 وتصل حتى 1600 مع أحدث رقاقات انتل من هذه المعالجات وهذا ما يعد بزيادة تقدر 33% مقارنة مع المعالجات السابقة وقد طرحت شركة إنتل عدة إصدارات مختلفة لهذا النوع من المعالجات أشهرها

1-   المعالج icore3 : هذا النوع من المعالجات يحتوي على شريحتي معالجة وعلى أربع خطوط معالجة وذاكرة مخبئة تصل إلى 8 ميغا

2-   المعالج icore5 : هذا النوع من المعالجات تحوي على اربع انوية ويعتبر مقارنة بسابقه قفزة نوعية وخاصة في مجال الرسومات الثلاثية الابعاد و الفيديو العالي الدقة يحتوي هذا النوع من المعالجات على تقنية turbo boost والتي تسمح بزيادة تردد المعالج إلى درجات قصوى عند الحاجة ويصل حجم الذاكرة المخبئة إلى 8 ميغا

3-   المعالج icore7 : طبعاً أخر ما توصلت له الشركة في مجال معالجات المتعددة النواة حيث يحتوي على اربع شرائح تمارس البيانات عن طريق ثمانية خطوط وبذاكرة كاش تصل إلى 8 ميغا إلى المستوى الثالث وسرعة ناقل امامي تصل إلى 1600 ميغاهيرتز البعض يتخيل بأن هذا المعالج قادر على احتواء 7 انوية وهذا بالطبع مستحيل على الاقل حاليا وسميت بهذا الاسم لقدرته على تشغيل سبع تطبيقات في نفس الوقت

معالجة شيفرة التعليمات (Process Instruction Code):

عند عمل المعالج فإن شيفرة التعليمات يتم قراءتها من خلال الذاكرة التي يتم تخزين هذه التعليمات عليها كل تعليمة من هذه التعليمات تحتوي على بايت أو أكثر من المعلومات التي تأمر المعالج للقيام بتنفيذ وظيفة معينة

وكل تعليمة منها يتم تخزينه في الذاكرة وقراءته في نفس الوقت عند حاجة البيانات له وللعلم فإن البايتات الموجودة في الذاكرة والتي تحوي شيفرة التعليمات هي نفسها الموجودة في المعالج وتقوم مؤشرات خاصة بوظيفة مهمة وهي عملية جعل المعالج يحافظ على مسار البيانات عند اتجاهها نحو الذاكرة حيث تخزن شيفرة التعليمات وهذا ما يسمى بعملية الإشراف و التنظيم ويقوم به على وجه الخصوص مؤشر التعليمات ويقوم بتحديد الرمز التالي الذي سيتم معالجته فور انتقال الرمز الذي تم معالجته من الذاكرة

وبالطبع فهناك أوامر خاصة تقوم بنقل مؤشر التعليمات إلى موقع أخر كليا  كعملية القفز إلى موقع محدد داخل البرنامج أما بالنسبة إلى مؤشر البيانات فهو يقوم بعملية الحفاظ على مسار المعالج في منطقة البيانات في بداية الذاكرة وتسمى هذه المنطقة بالمكدس ففي حالة وصول بيانات جديدة إلى الذاكرة فإن المؤشر يتجه نحو القسم السفلي من الذاكرة وفي حالة قراءة هذه البيانات فإنها تقوم بنقل المؤشر إلى الأعلى بعيدا عن المكدس

شاركه على جوجل بلس

عن حذيفة مهيار