ما هو البروسيسور وانواعه

 

المعالج (CPU)

المعالج (CPU) هو الدائرة المنطقية التي تستجيب وتعالج التعليمات الأساسية التي تقود الكمبيوتر. يُنظر إلى وحدة المعالجة المركزية على أنها الشريحة الرئيسية والأكثر أهمية في الدوائر المتكاملة (IC) في الكمبيوتر ، حيث إنها مسؤولة عن تفسير معظم أوامر أجهزة الكمبيوتر. تقوم وحدات المعالجة المركزية (CPU) بتنفيذ معظم العمليات الحسابية والمنطقية وعمليات الإدخال / الإخراج الأساسية ، بالإضافة إلى تخصيص الأوامر للرقائق والمكونات الأخرى التي تعمل في الكمبيوتر.

يستخدم مصطلح المعالج بالتبادل مع مصطلح وحدة المعالجة المركزية (CPU) ، على الرغم من أنه بالمعنى الدقيق للكلمة ، فإن وحدة المعالجة المركزية ليست هي المعالج الوحيد في الكمبيوتر. GPU (وحدة معالجة الرسومات) هي المثال الأكثر بروزًا ، لكن محرك الأقراص الثابتة والأجهزة الأخرى داخل الكمبيوتر تؤدي أيضًا بعض المعالجة بشكل مستقل. ومع ذلك ، فإن مصطلح المعالج يُفهم عمومًا على أنه يعني وحدة المعالجة المركزية.

يمكن العثور على المعالجات في أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر الأخرى. المنافسان الرئيسيان في سوق المعالجات هما Intel و AMD.

العناصر الأساسية للمعالج

تشمل العناصر الأساسية للمعالج ما يلي:

• وحدة المنطق الحسابي (ALU) ، التي تنفذ العمليات الحسابية والمنطقية على المعاملات في التعليمات.

• وحدة النقطة العائمة (FPU) ، والمعروفة أيضًا باسم المعالج الرياضي أو المعالج الرقمي ، وهو معالج مساعد متخصص يتعامل مع الأرقام بسرعة أكبر مما يمكن لدائرة المعالجات الدقيقة الأساسية.

• السجلات التي تحتوي على تعليمات وبيانات أخرى. يسجل معاملات التوريد إلى ALU وتخزين نتائج العمليات.

• ذاكرة L1 و L2cache. يوفر تضمينها في وحدة المعالجة المركزية الوقت مقارنة بالحاجة إلى الحصول على البيانات من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM).

عمليات وحدة المعالجة المركزية

الوظائف الأساسية الأربع للمعالج هي الجلب وفك التشفير والتنفيذ والكتابة مرة أخرى.

• الجلب- هي العملية التي تتلقى تعليمات من ذاكرة البرنامج من ذاكرة الوصول العشوائي للأنظمة.

• فك الشفرة - حيث يتم تحويل التعليمات لفهم أي أجزاء أخرى من وحدة المعالجة المركزية مطلوبة لمواصلة العملية. يتم تنفيذ ذلك بواسطة وحدة فك ترميز التعليمات

• التنفيذ- حيث يتم تنفيذ العملية. يتم تنشيط كل جزء من وحدة المعالجة المركزية المطلوبة لتنفيذ التعليمات.

المكونات وكيفية عمل وحدات المعالجة المركزية

المكونات الرئيسية لوحدة المعالجة المركزية هي وحدة ALU والسجلات ووحدة التحكم. الوظائف الأساسية لـ ALU والتسجيل موضحة في "العناصر الأساسية لقسم المعالج" أعلاه. وحدة التحكم هي التي تعمل على جلب وتنفيذ التعليمات.

غالبًا ما يُطلق على المعالج الموجود في الكمبيوتر الشخصي أو المضمن في الأجهزة الصغيرة اسم المعالج الدقيق. يعني هذا المصطلح أن عناصر المعالج موجودة في شريحة IC واحدة. ستعمل بعض أجهزة الكمبيوتر باستخدام معالج متعدد النواة — شريحة تحتوي على أكثر من وحدة معالجة مركزية. عادةً ما تكون وحدة المعالجة المركزية عبارة عن جهاز صغير به دبابيس متجهة لأسفل في اللوحة الأم. يمكن أيضًا توصيل وحدات المعالجة المركزية باللوحة الأم مع المشتت الحراري ومروحة لتبديد الحرارة.

أنواع

معظم المعالجات اليوم متعددة النواة ، مما يعني أن IC يحتوي على معالجين أو أكثر لتحسين الأداء وتقليل استهلاك الطاقة والمعالجة المتزامنة الأكثر كفاءة للمهام المتعددة (انظر: المعالجة المتوازية). تشبه عمليات الإعداد متعددة النواة وجود معالجات متعددة ومنفصلة مثبتة في نفس الكمبيوتر ، ولكن نظرًا لتوصيل المعالجات فعليًا بالمقبس نفسه ، يكون الاتصال بينها أسرع.

قد تحتوي معظم أجهزة الكمبيوتر على ما يصل إلى اثنين إلى أربعة مراكز ؛ ومع ذلك ، يمكن أن يزيد هذا العدد حتى 12 مركزًا ، على سبيل المثال. إذا كان بإمكان وحدة المعالجة المركزية معالجة مجموعة واحدة فقط من التعليمات في وقت واحد ، فإنها تعتبر معالجًا أحادي النواة. إذا كان بإمكان وحدة المعالجة المركزية معالجة مجموعتين من التعليمات في وقت واحد ، فإنها تسمى معالج ثنائي النواة ؛ أربع مجموعات تعتبر معالج رباعي النواة. كلما زاد عدد النوى ، زادت التعليمات في وقت واحد يمكن للكمبيوتر التعامل معها.

تستخدم بعض المعالجات خيوط المعالجة المتعددة ، والتي تستخدم نوى المعالج الافتراضية. تسمى مراكز المعالج الافتراضية vCPUs. هذه ليست قوية مثل النوى المادية ولكن يمكن استخدامها لتحسين الأداء في الأجهزة الافتراضية (VMs). ومع ذلك ، فإن إضافة وحدات vCPU غير الضرورية يمكن أن تضر بنسب الدمج ، لذلك يجب أن يكون هناك حوالي أربعة إلى ستة وحدات vCPU لكل مركز مادي.