تعتبر وحدة المعالجة المركزية نواة برامج نظام الحاسب

[دارين]

تعتبر وحدة المعالجة المركزية نواة برامج نظام الحاسب






تعتبر وحدة المعالجة المركزية نواة برامج نظام الحاسب

عبارة صحيحة، تعتبر وحدة المعالجة المركزية نواة برامج نظام الحاسب.

تعتبر وحدة المعالجة المركزية CPU هي الدماغ أو العنصر الأساسي في أنظمة الكمبيوتر، حيث أي أمر يتم على أجهزة الحواسيب لا يحدث إلا من خلالها، ال CPU هي وحدة التحكم المركزية ونقطة الاتصال بين السوفت وير والهارد وير، أي بين مكونات الجهاز والبرامج.

بمعنى أدق وحدة المعالجة المركزية هي التي تتحكم في أداء مكونات الأجهزة، من خلال إصدار الأوامر الخاصة بالسوفت وير، يوجد ال CPU في أجهزة الكمبيوتر، الأجهزة اللوحية “التابلت”، أجهزة التلفاز والهواتف الذكية.

وحدة المعالجة المركزية هي الوحدة المسؤولة عن إدارة جميع عمليات الحاسب بجعل الكمبيوتر ينفذ المهام والأوامر المطلوبة منه، من خلال برامج السوفت وير الموجودة داخل الجهاز “الهاردوير”، حيث تعمل على تحويل هذه الأوامر من خلال الرام أو ذاكرة الوصول العشوائي RAM.

وحدة المعالجة المركزية يعد نواة برامج النظام، يوجد بداخلها آلاف من أشباه الموصلات “الترانزيستور” الدقيقة للغاية والمحولات الصغيرة، التي تساعد في التحكم بالتيار الكهربائي، باستخدام الدارات الكهربائية المتكاملة، كما تقوم هذه الموصلات بالعمليات الحسابية والمنطقية، لجعل الكمبيوتر يُنفذ الأوامر المطلوبة منه.
أين توجد وحدة المعالجة المركزية CPU

توجد وحدة المعالجة المركزية أو المعروفة ب CPU متصلة بشكل مباشر بالماذر بورد أو اللوحة الأم أو المركزية.

تربط وحدة ال CPU جميع أجزاء الحاسوب، لذلك تتطلب تنظيف دائم وإزالة للغبار من عليها، كما أن المتمرسين العاملين على أجهزة الكمبيوتر بشكل دائم، يتفقدون الدارات الكهربائية ومروحة التهوية لأن وحدة التحكم المركزية توجد أسفلها، حرى بالذكر أن هذه الوحدات تتعرض للضرر والتلف، ليس فقط بسبب تراكم الأتربة ولكن لعدم توفر نظام تبريد صحيح لها، فتؤدي ارتفاع درجة حرارة الأجهزة لتلفها، وبالتالي توقف الحواسيب عن العمل.

في بعض الأجهزة الحديثة تكون وحدات التحكم المركزي مدمجة بشكل مباشر، بدارة متكاملة مع ذاكرة وأجهزة الإدخال والإخراج، يطلق عليها اسم SoC، أي وحدة تشغيل في الشريحة.
وحدة المعالجة المركزية CPU تنقسم إلى ثلاث وحدات

عبارة صحيحة، وحدة المعالجة المركزية CPU تنقسم إلى ثلاث وحدات وهم:

وحدة تحكم CU.
وحدة الحساب والمنطق Arithmetic Logic Unit.
المسجلات Registers.

وحدة تحكم CU: هي التي تتحكم وتربط بين أجهزة الادخال والإخراج بالحواسيب، كما أنها هي المسئولة عن تحويل الأوامر من الذاكرة الرئيسية، ثم فك الكود الخاص بها في هيئة أوامر محددة.

وحدة الحساب والمنطق Arithmetic Logic Unit: في هذه الوحدة تتم عملية المعالجة بأكملها، حيث تقوم هذه الوحدة بالعمليات الحسابية، لتنفيذ الأوامر مثل مقارنة البيانات.

المسجلات Registers: البيانات والمعلومات المعالجة والتي يؤتى بها من الذاكرة العشوائية، ثم مرحلة فك التشفير أو التكويد، ثم تنفيذ الأوامر، كل ذلك يكون مسجل ومخزن عن طريق المعالج.
وظيفة وحدة المعالجة المركزية

تتخلص وظيفة وحدة المعالجة المركزية في جلب البيانات، فك التشفير ثم تنفيذ الأوامر.

جلب البيانات Fetch: مرحلة حلب البيانات هي أهم وظائف وحدات المعالجة المركزية أو CPU، حيث تأتي بالبيانات من وحدة الذاكرة RAM، وتكون هذه البيانات مكونة من عدة أرقام، تقرأها وحدة المعالجة من عنوان التخزين وترتب الأوامر وفقاً لسياق وترتيب تنفيذها.

فك التشفير Decode: بعد مرحلة جلب البيانات من وحدة الذاكرة العشوائية، تبدأ مرحلة فك التكويد أو التشفير، حيث تستقبل وحدات المعالجة الأوامر في شكل أرقام واحد وأصفار وهي ما تعرف باسم “الشفرة الثنائية” أو بالإنجليزية binary code، ثم تحول هذه الشفرات إلى إشارات، التي تنتقل إلى أجزاء الكمبيوتر للتنفيذ، على سبيل المثال القيام بعملية ضرب لرقمين، الجزء المسئول عن فك الشفرة، بالإشارة إلى وحدة المعالجة بالقيام بضرب القيم العددية والحصول على الناتج النهائي.

التنفيذ Execute: بعد تنفيذ الأوامر تخزن النتائج المترتبة على تنفيذ المعلومات والبيانات، في وحدة المعالجة المركزية CPU، ثم تنشط وتتبع التعليمات عند طلب الأوامر للتنفيذ مرة أخرى.
خطوات عمل وحدة المعالجة المركزية CPU

تستقبل وحدة المعالجة مدخلات من وحدات الإدخال مثل الشاشة، الميكروفون، الماوس ولوحة المفاتيح أو من الذاكرة.
ثم تقوم بأربعة وظائف هي جلب البيانات، فك الشفرات، التنفيذ ثم التخزين.
بعد ذلك تقدم النتائج في هيئة مخرجات؛ من خلال وحدات الإخراج مثل الشاشة أو الطباعة، هذه العمليات تحدث مليون مرة في الثانية.

أنواع وحدة المعالجة المركزية

معالج مركزي أحادي النواة Single Core CPU.
وحدة معالجة مركزية ثنائية النوى Dual-Core CPU.
المعالج المركزي متعدد النوى Quad-Core CPU.

معالج مركزي أحادي النواة Single Core CPU: هو أقدم من نوع من وحدات المعالجة المركزية للحواسيب، حيث يحتوي على نواة واحدة أي انه قادر على تنفيذ عملية واحدة كل مرة، اي أنه هذا النوع لا يتناسب تماماً مع تنفيذ مهام وأوامر متعددة، تعتمد وحدة المعالجة المركزية أحادية النوى على سرعة الساعة، كما أنها مازالت مستخدمة في تصنيع أنواع من الجوالات الذكية الحديثة.

وحدة معالجة مركزية ثنائية النوى Dual-Core CPU: هي الوحدة التي تحتوي على اثنين من النواة في دائرة متكاملة IC، وهي نواة خاصة بالتحكم ونواة خاصة بالذاكرة المؤقتة، اللذان يعتبران وحدة واحدة، لذلك المعالج ثنائي النوى يكون أكثر سرعة من أحادي النواة، كما أنه يصلح لتنفيذ المهام المتعددة.

المعالج المركزي متعدد النوى Quad-Core CPU: يحتوي على اثنين من المعالجات ثنائية النوى في شريحة أو دارة إلكترونية واحدة، أي أن هذا النوع من المعالج يتكون من شريحة مع أربعة من الوحدات المنفصلة، التي تكون قادرة على جلب البيانات وفك شفرتها وتحويلها إلى نتائج، ثم تخزينها.
معايير كفاءة وحدة المعالجة المركزية

معدل أو سرعة الساعة.
عدد النوى.
تقنية المعالجة الفائقة.

معدل أو سرعة الساعة: وهي عبارة عن حساب عدد الأوامر التي تسطيع وحدة المعالجة المركزية تنفيذها في الثانية الواحدة، كما يترتب على ذلك مدى سرعة الأجهزة مثل الحواسيب والجوالات، تقاس سرعة ال CPU بالميجا MHz أو الجيجا هرتزGHz.

عدد النوى: المعالج ثنائي أو متعدد النوى، هو الأجود والأسرع في وحدات المعالجة المركزية، لقدرتها على تنفيذ أكبر قدر من الأوامر المختلفة، خاصة في مجال الألعاب وتعديلات الفيديو، التي تتطلب وجود الكثير من البرامج والتطبيقات.

تقنية المعالجة الفائقة: خاصية أخرى يتحدد من خلالها مستوى كفاءة وحدات المعالجة المركزية CPUs، وهي عبارة عن القدرة على تسلسل الأوامر وتباعاً ترتيب النتائج بشكل زمني ومنطقي.[1][2][3]