شرح وحدة المعالجة المركزية CPU بالتفصيل

شرح وحدة المعالجة المركزية CPU بالتفصيل

وحدة المعالجة المركزية
وحدة المعالجة المركزية

1- تعريف وحدة المعالجة المركزية

وحدة المعالجة المركزية CPU اختصارا ل Central Processing Unit هي الجزء الأساسي والمهم في جهاز الحاسب الالي وهي المسؤولة عن معالجة البيانات والقيام بكافة العمليات المنطقية والحسابية Arithmetic / Logic operations وكذا اصدار جميع الأوامر على جهاز الكمبيوتر. ما مبدأ عمل وحدة المعالجة، وما مكوناتها الداخلية؟.

تحتوي معظم الاجهزة الالكترونية والالكتروميكانيكية على وحدة معالجة مركزية والتي تسمى بالانجليزية ب Central Processing Unit والتي يرمز لها بالاختصار CPU.
تجدر الاشارة ان هاته الاخيرة تكون مختلفة من جهاز الى اخر وذالك باختلاف طبيعة عمل كل جهاز، بحيث وحدة المعالجة المركزية CPU الموجودة بجهاز الكمبيوتر ليست هي الموجودة بالسيارات الحديثة مثلا وهكذا.

فيما يلي بعض الاجهزة التي تحتوي على المعالجات المركزية:   
- خوادم الإنترنت Server
- أجهزة الحاسوب سواء كانت محمولة او مكتبية.
- الموبايلات او الهواتف الذكية.
- التابليتات Tablets او ما يسمى بالاجهزة اللوحية.
- معظم الاجهزة الالكترومنزلية.
- الأجهزة الطبية .
- شاشات التلفاز الحديثة.
- الساعات اليدوية الذكية.
- اجهزة GPS.
- السيارات الحديثة.
اجهزة الالعاب مثل:
- الاكس بوكس X-BOX 
- البلايستايشن PlayStation.
- وجميع الانظمة الالكترونية والكهربائية الحديثة.

2- اهم الشركات الرائدة في تصنيع وحدات المعالجة المركزية:

فيما يلي سنذكر بعض اهم الشركات التي تعد رائدة في تصميم وصناعة المعالجات المركزية:

- شركة انتل Intel
تعد من الشركات العملاقة والرائدة في مجالها تأسست هاته شركة سنة 1968. وتعد معالجات شركة انتل من اقوى المعالجات الموجودة في الاسواق خاصة صنف معالجات ذات النواة المتعددة كمثال i7 و i9 .

- شركة AMD
AMD اختصارل Advanced Micro Devices هي شركة  متطورة جدا ورائدة في صيانة الالكترونيات الصغيرة من قبيل الميكروبروسيسور الذي يعد مرادفا لوحدة المعالجة المركزية بالاظافة انها تنتج كذالك اللوحات الام واجهزة الحاسب الالي.  للاشارة فشركة AMD مصنفة بكونها ثاني أكبر شركة في العالم في هذا المجال بعد شركة انتل.

- شركة ابل Apple
تطورت شركة ابل Apple بشكل سريع جدا في الاونة الاخيرة نظرا للخدامات المتطورة والرائعة التي تقدمها في مجال تصميم وتصنيع الإلكترونيات الحديثة وكذا برامج وتطبيقات الكمبيوتر الرائعة .من اكثر اجهزة شركة ابل التي لاقت تجاوبا كبيرا من طرف المستخدمين والتي ساهمت بشكل كبير في تألق ونجاح هاته الشركة نذكر:
- حواسيب ماكينتوش Macintosh
- جهاز الموسيقى اي بود iPod
- اجهزة المحمول آي فون iPhone

شركة NVIDIA
تعد الشركة العملاقة إنفيديا NVIDIA  واحدة من أكبر الشركات المعروفة والرائدة في تصميم بطاقات العرض او الكارد كرافيك كما هو معروف لدى العامة، بالاظافة انها تقوم بتصميم اجهزة العاب الفيديو من قبيل الاكس بوكس X-BOX والبلايستايشن PlayStation.

شركة Qualcomm
تعتبر هي ايظا من رواد تصميم وانتاج وحدات المعالجة المركزية CPU ذات الجودة العالية، الخاصة بالهواتف الذكية. وللاشارة فلقد تم تصنيفها رقم واحد عالميا في إنتاج وتصميم المعالجات المركزية الخاصة بالهواتف الذكية.

3- مبدأ عمل وحدة المعالجة المركزية

حتى نبسط الامر فوحدة المعالجة المركزية هي مرادف تماما للمعالج او البروسيسور وطريقة عملها تكمن في كونها هي المسيطر على جميع العمليات التي يتم اجراءها على جهاز الحاسوب،مثل العمليات المنطقية والحسابية، طبعا اكتمال مهمتها لن يكون الا بالموازاة وبمساعدة القطع الالكترونية الاخرى من بيوس Bios، قنطرة شمالية التي تعد المساعد الاول للمعالج بحيث هي التي تقوم بتنسيق جميع المهام وتحويل البيانات بين المعالجة المركزية و المكونات الالكترونية الاخرى خاصة بطاقة العرض اوالروسومات وذاكرة الوصول العشوائي او ما يسمى بالرام Ram .

تجدر الاشارة ان المعالجة المركزية CPU تقوم بعملية المعالجة بتطبيق اوامر الفيرموير الذي يعتبر مجموعة من تعليمات برمجية دقيقة وخاصة . ولنفهم ذالك اكثر ناخذ مثال تشغيل الحاسوب من اول وهلة .فعند تشغيل الكمبيوتر يقوم المعالج بتنفيذ الاومر المخزنة بشريحة الروم او ما نصطلح عليه البيوس بشكل حرفي ودقيق حتى يتاكد من ان جميع قطع جهاز الحاسوب تمام وعلى استعداد، طبعا هاته القطع الالكترونية التي يتم فحص جاهزيتها اثناء اشتغال الكمبيوتر او اثنا ما يسمى بالانجليزية POST اختصارا ل Power On Self Test منها ما هو مدمج بالماذربورد او اللوحة الام (مثل البروسيسور، الجسر الشمالي، الجسر الجنوبي، الرام وايسي الادخال والاخراج وغيرها) ومنها ما هو مرتبط بها مثل الهارديسك، قارئ الاقراص، الماوس والكيبورد وغيرها. بعد نجاح عملية الفحص الذاتي POST يسلم المعالج زمام الامور الى نظام تشغيل الويندوز لاكمال عملية التشغيل وبالتالي يعرض سطح المكتب ويكون الحاسوب جاهز لتنفيذ اوامر 

4- مكوّنات وحدة المعالجة المركزية الداخلية

 تتكون وحدة المعالجة المركزية من مكونات مختلفة تعد العامل الاساسي لنجاح العمليات الحسابية والمنطقية التي تقوم بها هاته الوحدة، وهي:
- وحدة التحكم Control Unit
تعد وحدة التحكم Control Unit والتي يرمز لها ب CU، المكون الأساسي والعقل المدبر لوحدة المعالجة المركزيّة حيث هي المسؤولة عن استقبال التعليمات من اجهزة الادخال والقيام بفك شفرتها وفهمها وبالتاي اصدار الاوامر المناسبة للمكونات المعنية لتنفيذ مهمة معينة، بعدها تحرص وحدة التحكم على اصدار اوامر Instructions اخرى لكي يتم نقل النتائج إلى الذاكرة الرئيسيّة للحاسوب والتي تسمى بذاكرة الوصول العشوائي عبر اجهزة الاخراج المكلفة بذالك .

وحدة الحساب والمنطق Arithmetic / Logic Unit

وحدة الحساب والمنطق والتي تسمى بالانجليزية Arithmetic and Logic Unit واختصارها الذي يرمز اليها هو ALU. دور هاته الاخيرة في وحدة المعالجة المركزية هو تنفيذ كل العمليات الحسابية والمنطقية كالجمع + ، والطرح - ، والقسمة ÷ ، والضرب * وغيرها من العمليات الحسابية الاساسية.

طبعا مما لا يعرف الكثير فوحدة الحساب والمنطق تقوم بجميع هاته العمليات المذكورة انفا بالاعتماد على عملية الجمع فقط. اتمام مهمة هاته الوحدة يكون بمساعدة العديد من الاجزاء المكونة لها نذكر منها ما يلي:
- المسجلات Registers
- المراكمات Accumulators
هاته المسجلات والمراكمات تلعب دور ذاكرة مؤقتة بداخل وحدة المعالجة.

هناك اجزاء اخرى مكونة لوحدة المعالجة مثل :
-المنظم sequencer الذي ينظم العمليات بحرصه على تسلسلها بشكل منطقي ومنظم بحيث يقوم بزيادة 1 كل مرة.
- الديكودر decoder الذي يقوم بفك شفرة التعليمات الواردة في اتجاه وحدة التحكم.

***اللهم صل وسلم على نبينا محمد *** 

لديك سؤال؟ دعنا نساعدك بالاتصال بنا عبر صفحة اتصل بنا