إذا ما استرجعنا مكوّنات الحاسوب قديمًا، والحجم الذي كان يشغله، والإمكانات التي كان يؤديها، والطاقة التي كان يستهلكها، ثم المآل الذي آل إليه في الوقت الراهن، لرأينا كم تعكس تلك المكوّنات الدقيقة للحاسوب، مدى تراكم جهود العلماء خلال السنوات القليلة الماضية، للوصول بتلك المكوّنات إلى ذلك الحجم الدقيق، والإمكانات العالية التي يتمتّع بها الحاسوب حاليًا.
وحدة المعالجة المركزيّة cpu ( اختصاراً لـ Central Processing Unit ) هي طفرة هائلة مستقلة في عالم الحاسوب؛ حيث كانت في السابق تشغل حجم غرفة المعيشة، أما الآن ربما تصل إلى حجم ظفر الإبهام، وفيما يلي نبذة مختصرة عن وحدة المعالجة المركزيّة.
ماهي وحدة المعالجة المركزيّة CPU ؟
تعدّ وحدة المعالجة المركزيّة Central Processing Unit بمثابة الرأس من الجسد، فجميع مكوّنات الحاسوب الداخليّة تخدّم على تلك القطعة الدقيقة؛ فهي تقوم بمعالجة جميع العمليات المنطقيّة، من خلال البرمجيّات المعدّة لذلك الغرض، وما يتمّ تغذيتها به من بيانات باستخدام لغة الآلة ( الأصفار والوحايد 0 ، 1 )
ثم تقوم بعمليّة التغذية المرتدّة لوحدات الإخراج المختلفة؛ لإخراج تلك العمليّات في صورة معلومات مقروءة، أو مكتوبة، أو مسموعة، أو مرئية، يفهمها المستخدم، وذلك باستخدام جميع مكوّنات الحاسوب الرئيسة، والملحقة، ويتمّ إنتاجها، بطرازات متتالية؛ حيث أن كل طراز جديد يقدّم مستوى أعلى من الآداء الزمنيّ والوظيفيّ عن سابقه.
ويرمز لكل طراز برقم كودي موحّد Core، هذا الرقم يعبر عن المواصفات الفنيّة لذلك الطراز، وتقاس سرعتها بالجيجا هرتز، وكلما زاد رقم الجيجا، دلّ ذلك على مستوى سرعة أعلى، ويعدّ المعالج Intel، وAMD من أشهر تلك المعالجات الرقميّة.
مكونات وحدة المعالجة المركزيّة CPU
تتكون وحدة المعالجة المركزيّة من وحدتين، أو قسمين رئيسين، هما: وحدة العمليات الحسابيّة والمنطقيّة، ووحدة التحكم، ويمكن تناولهما على النحو الآتي:
أولًا: وحدة العمليات الحسابيّة والمنطقيّة (Arithmetic and Logic Unit)
وتوجد هذه الوحدة بقلب وحدة المعالجة المركزيّة، وتؤدي هذه المهمّة دائرة رقميّة دقيقة جدًا، وتتولّى هذه الدائرة تنفيذ وآداء العمليات الحسابيّة، كالضرب، والجمع، والقسمة، والطرح، وتَستخدم هذه الوحدة منطق الجمع الرياضيّ؛ لإيجاد باقي العمليّات الحسابيّة.
فالضرب مثلًا هو عمليّة تكرار بالجمع، والقسمة والطرح تكرار سلبي بالطرح، وهكذا، وتنقسم هذه الوحدة بدورها إلى وحدتين فرعيتين متكاملتين، ووحدة ذاكرة مدمجة مشتركة بينهما، ويمكن توضيحها كالآتي:
- وحدة العلامة العشريّة: تمّ إضافة هذه الوحدة لتسريع وحدة المعالجة المركزيّة؛ حيث أنها تجد صعوبة في إجراء العمليّات الحسابيّة المحتوية على علامة عشريّة؛ ولذلك تمّ إضافة هذه الوحدة الفرعيّة؛ لإجراء العمليات ذات الصلة بالعلامة العشريّة.
- وحدة الأرقام الصحيحة: وتختصّ هذه الوحدة بإجراء جميع العمليّات الحسابيّة، ذات الأرقام الصحيحة، بدون كسور عشريّة، وتتمّ جميع العمليّات الحسابيّة بالتنسيق فيما بينها، وبين الوحدة السابقة.
- وحدة ذاكرة العمليّات المنطقيّة: ولهذه الوحدة دورٌ هامٌ جدًّا؛ حيث أن هناك بعض العمليّات الحسابيّة المعقدة، التي تحتاج إلى تسلسل رياضيّ لأدائها، فتقوم هي بهذا الدور، وكذلك هناك بعض العمليّات المنطقيّة ذات الصلة، التي تعتمد نتائجها على مقدماتها، فتقوم هي بأداء هذا الدور المستقلّ أيضًا.
ثانيًا: وحدة التحكّم Control Unit
وهي وحدة الوصول العشوائيّ، أو وحدة الذاكرة العشوائيّة RAM، وهي التي تقوم بجلب البيانات التي تمّ إدخالها إلى الحاسوب، من خلال الذاكرة الرئيسة، وتبادلها مع وحدة المعالجة إلى وحدة الذاكرة الرئيسة مرة أخرى، ثم إلى وحدات الإخراج المختلفة.
كيفية عمل وحدة المعالجة المركزيّة CPU
تؤدي وحدة المعالجة المركزية مهامّها من خلال المراحل الآتية:
- الاستيراد: تقوم وحدة RAM باستيراد البيانات من وحدة الذاكرة الرئيسة، باستخدام برنامج التشغيل، ثم تقوم بتزويد المعالج بتلك البيانات، ولها عنوانٌ خاصٌّ بها، ثمّ تقوم بتتبّع نتائج التشغيل من المعالج من خلال العنوان السابق، والاحتفاظ بها مؤقتا.
- فكّ التشفير: تقوم وحدة المعالجة بالتعامل مع البيانات التى تمّ تشفيرها-0 1- وترجمة تلك الشيفرة وفكّها، والتعامل معها.
- التنفيذ والتصدير: تقوم وحدة المعالجة بتنفيذ العمليّات المطلوبة، وتصديرها إلى RAM، ومن ثَمّ إلى وحدات الإخراج المختلفة.
لمزيد من الشرح شاهد الفيديو التالي:
تمثّل وحدة المعالجة المركزيّة بمكوّناتها، صرحًا تكنولوجيًّا، يتربع على عرش التكنولوجيا الرقميّة، وصناعة الحواسيب بصفة خاصّة، والصناعات الذكيّة بصفة عامة، ولازالت تلك الصناعة في تطورٍ مستمر، ويومًا ما ستشكّل مستقبلًا مختلفًا عن الوضع الراهن، لا يمكن التنبؤ به، ولكن من المؤكد أنه سيكون مستقبلًا رقميًّا كليًّا، ليس للترس والعجلة مكان فيه.
التعليقات