وحدة المعالجة المركزية – بطاقة تقنية (مكونات اللوحة الأم)
ما هو المعالج المركزي او وحدة المعالجة المركزية ؟
وما هي مكونات وحدة المعالجة المركزية ؟
وما هي آلية عمل المعالج المركزي ؟
وماهو دوره في جهاز الحاسوب ؟
وماهي كيفية وطريقة تركيبه ؟
كل هذه الاسئلة وغيرها سوف نتعرف عليها بشكل مختصر وعميق ان شاء الله من خلال هذه البطاقة التقنية الشاملة حول وحدة المعالجة المركزية :
وحدة المعالجة المركزية - بطاقة تقنية
الاسم بالعربية: وحدة المعالجة المركزية أو المعالج المركزي أو المعالج
الاسم بالانجليزية: Central Processing Unit
الاسم بالفرنسية: le processeur central
الاسم المختصر: C.P.U
دور المعالج المركزي:
اجراء مختلف العمليات الحسابية والمنطقية وتطبيق مختلف التعليمات البرمجية على جميع البيانات الحاسوبية المدخلة الى الكمبيوتر بهدف معالجتها واخراجها حسب الطلب في شكل مخرجات او نتائج .
آلية عمله:
يقوم المعالج المركزي بإستقبال البيانات المطلوب معالجتها من الذاكرة العشوائية RAM وبعدها يقوم بفتح برنامج المعالجة على مستوى الذاكرة RAM ثم ينتقل للذاكرة ROMليأخذ منها التعليمات والشروط والمبادئ (البروتوكولات) التي يجب ان تتم عملية المعالجة وفقها ثم يبدأ بتنفيذ تعليمات البرنامج (تعليمات حسابية ومنطقية متسلسلة) في ضوء توجيهات وبروتوكولات الـ ROM وهكذا يبدأ في اجراءات المعالجة خطوة بعد خطوة وفي كل خطوة ينفذ مجموعة من العمليات الحسابية والمنطقية ولكن طبعا خلال مدة زمنية قصيرة جدا (3800000000 عملية في الثانية الواحدة بالنسبة لمعالجات بانتيوم4) أي 3.8GHZ
مكونات المعالج المركزي:
تتألف وحدة المعالجة المركزية من ثلاثة اجزاء رئيسية:
1. وحدة الإدخال والإخراج
2. وحدة التحكم
3. وحدة الحساب والمنطق ، وتتكون من:
1- وحدة الفاصلة العائمة و 2- وحدة الأعداد الصحيحة 3- المسجلات و 4- الذاكرة المخبئية .
1- وحدة الإدخال والإخراج:
تتحكم وحدة الإدخال والإخراج بتسيير المعلومات إلى ومن المعالج ، وهي الجزء الذي يقوم بطلب البيانات والتنسيق مع الذاكرة العشوائية في تسيير البيانات.
2- وحدة التحكم:
وحدة التحكم هي الوحدة التي تتحكم بمسيرة البيانات داخل المعالج وتنسق بين مختلف أجزاء المعالج للقيام بالعمل المطلوب وتتولى مسؤولية التأكد من عدم وجود أخطاء في التنسيق ، لذا فهي العقل المدبر للمعالج .
1-3- وحدة الفاصلة العائمة:
إنه من الصعوبة بمكان على المعالج أن يقوم بحساب أعداد الفاصلة العائمة ( وهي الأعداد التي بها فاصلة عشرية ومن أمثلتها 2.336 و 2.5565 و 8856.36532 و 0.220003 ) لأنه في هذه الحالة سوف يستهلك الكثير من قوة المعالجة في حساب عملية واحدة لذلك تم اضافة هذه الوحدة للمعالج فهي متخصصة في العمليات الحسابية الخاصة بالفاصلة العائمة وتلعب هذه الوحدة دوراً رئيسياً في سرعة تشغيل البرامج التي تعتمد بشكل كبير على الأعداد العشرية وهي في الغالب الألعاب الثلاثية الأبعاد وبرامج الرسم الهندسي.
2-3- وحدة الأعداد الصحيحة:
و تختص هذه الوحدة بالقيام بحسابات الأعداد الصحيحة ، وتستعمل الأرقام الصحيحة في التطبيقات الثنائية الأبعاد كوورد وإكسل وبرامج الرسم الثنائية الأبعاد كما تستعمل في معالجة النصوص . تعتبر قوة وحدة الأعداد الصحيحة مهمة جداً لأن أغلب المستخدمين يستعملون التطبيقات التقليدية أغلب الوقت .
3- 3- المسجلات:
المسجلات هي عبارة عن نوع من الذاكرة السريعة جداً جداً (بالمناسبة هي أسرع أنواع الذاكرات في الحاسب الشخصي ) تستعمل لكي يخزن فيها المعالج الأرقام التي يريد أن يجري عليها حساباته ، فالمعالج لا يمكنه عمل أي عملية حسابية إلا بعد أن يجلب الأرقام المراد إجراء العمليات عليها إلى المسجلات . توجد المسجلات فيزيائياً داخل وحدة الحساب والمنطق المذكورة سابقاً .
4-3-الذاكرة المخبئية:
في أثناء عمل المعالج يقوم هذا الأخير بقراءة وكتابة البيانات والتعليمات من وإلى الذاكرة العشوائية بصفة متكرره , المشكلة أن الذاكرة العشوائية تعتبر بطيئة بالنسبة للمعالج و التعامل معها مباشرة يبطئ الأداء .فلتحسين الأداء لجأ مصممو الحاسب إلى وضع هذه الذاكرة الصغيرة ولكن السريعة بين المعالج والذاكرة العشوائية مستغلين أن المعالج يطلب نفس المعلومات أكثر من مرة في أوقات متقاربة فتقوم الذاكرة المخبئية بتخزين المعالومات الأكثر طلباً من المعالج مما يجعلها في متناول المعالج بسرعة حين طلبها وعندما يريد المعالج جلب بيانات أو تعليمات فإنه يبحث عنها أولاً في ذاكرة L1 فإن لم يجدها ( فشل المعالج في إيجاد المعلومات التي يريدها من الذاكرة العشوائية يسمى "cache miss" ، أما نجاحه في الحصول عليها من الذاكرة المخبئية يسمى "cache hit" ) بحث عنها في L2 فإن لم يجدها جلبها من الذاكرة العشوائية. إن حجم هذه الذاكرة وسرعتها شئ مهم جداً ولها تأثير كبير على أداء المعالج .
المكونات المتصلة بالمعالج المركزي:
يتصل المعالج المركزي بشكل مباشر مع مجموعة من المكونات أهمها: الذاكرة RAM والذاكرة ROM وكروت الشاشة ، وبشكل غير مباشر من خلال شرحتي الجسر الجنوبي (SouthBridge) والجسر الشمالي (NorthBridge) ، اما اليوم فتم الاستغناء عن الشريحتين واستبداها بشريحة واحدةحيث يتصل المعالج مباشرة مع هذه الشريحة والتي تتصل بدورها مع بقية المكونات المتصلة بالمعالج ..
ومن هذه الشرائح نجد الانواع التالية:
- شريحة Z680
- شريحة B65
- شريحة H77
- شريحة Q75
- شريحة P67
ويمكن للمعالج أن يدعم أكثر من شريحة مادام أن الشريحة تدعم مقبس المعالج:
الاجهزة المتصلة بالمعالج:
لا توجد أي اجهزة طرفية متصلة بالمعالج بطريقة مباشرة .
المنافذ الخاصة بالمعالج:
لا توجد أي منافذ خاصة بالمعالج .
المقابس والشقوق الخاصة بالمعالج:
هناك نوعين من المقابس الخاصة بالمعالج وهي:
مقبس PGA الذي يحتوي على ثقوب لتثبيت المعالج (الذي يحتوي على ابر) فوقه .. وهذا النوع كانت تستخدمه شركة Intel سابقا وهو النوع الذي تستخدمه شركة AMD لأغلب معالجاتها حتى اليوم .
مقبس LGA الذي يحتوي على ابر ويتم تثبيت المعالج فوقه على هذه الابر .. وهذا النوع تستخدمه شركة انتل اليوم .
ويتكون اسم المقبس غالبا من عدة ارقام + اسم نوع المقبس مثل:
PGA 942
LGA 1156
rPGA 988A
LGA 1366
LGA 771
LGA 775
حيث أن هذه الارقام تشير الى عدد الابر في مقبس المعالج او في المعالج ، مثل مقبس LGA 1156 يحتوي على 1156 ابرة وهكذا .
تجدر الاشارة الى ان شركة AMD تسمي اغلب مقابسها بأسماء رمزية مثل:
AM3+ والذي هو PGA 942
AM2+ والذي هو PGA 940
Fمواصفاته LGA 1207
الاسلاك الواردة والصادرة:
كلها اسلاك مطبوعة تنقل البيانات بين المعالج والشريحة .
طريقة تركيب المعالج:
خطوات تركيب المعالج (بالصور):
1. قم بفك مروحة المعالج + المشتت الحراري .
2. قم بفتح مقبس المعالج .
3. قم تثبيت المعالج على المقبس بلطف (مع مراعات علامة التأشير) .
4. قم بوضع القليل من معجون التبريد فوق شريحة المعالج بعد تركيبه .
5. قم بإعادة تركيب المشتت الحراري فوق المعالج .
6. وفي الاخير قم بتركيب مروحة تبريد المعالج ثم قم بوصل سلك الكهرباء بالمروحة .
معلومات أكثر عن وحدة المعالجة المركزية:
- تعتبر شركة Intelو AMDالشركتان الرائدتان في مجال تصنيع وانتاج المعالجات المركزية بجميع انواعها وفيما يلي صورة تضم جميع انواع المعالجات التي تم انتاجها من طرف شركة Intelو AMD:
- في الدرس الماضي قلنا بأن اللوحة الأم هي أهم قطعة في الحاسوب ولكن أهم قطعة في اللوحة الأم هي وحدة المعالجة المركزية لأنها المسؤولة عن سرعة وقوة الجهاز لذلك نجد أن الكثيرين يسمون أجهزة الحواسيب الخاصة بهم اختصارا بأسم المعالج مباشرة .. فيقول لك كمبيوتر بنتيوم4 او Intel coer i5 وهكذا ..
- يتحدد اداء المعالج (قوته وسرعته وخفته) على حسب:
- تردد المعالج: الذي يقاس بوحدة الهرتز في الثانية (MHz - GHz) ويسمى بسرعة المعالج حيث يتم مضاعفة هذه السرعة من خلال نقنية تعدد الأنوية التي تتميز بها أغلب المعالجات الحديثة .
- سعة الذاكرة المخبئية: والتي تقاس بوحدة البايت (Mb) والتي تتألف من عدة مستويات (L1 – L2 – L3) وهي نوع خاص من الذاكرات تتميز بزمن وصول قصير جدا وحجمها صغير جدا لذلك تكون مدمجة بداخل المعالج .
