Translate

الخميس، 30 يونيو، 2016

المعالج اختصارا CPU




المعالج نستطيع أن نعتبره العقل المدبر للحاسب الآلي ، ففيه تنفذ العمليات الرئيسة التي ينفذها الحاسب الآلي هي العمليات المنطقية والحسابية ، ويسمى المعالج اختصارا CPU وهي اختصار لكلمات Central Processing Unit أي وحدة المعالجة المركزية ، وإذا أتينا للبحث في المكونات الرئيسية للمعالج الحديث فإن أهم أجزائه على الإطلاق هي التالية:
وحدة التحكم
Control Unit هي وحدة التحكم في المعالج ومن هذا نفهم أنها الجزء الأهم فيه فهي تقوم بتوجيه وحدة الحساب والمنطق والمسجلات لما تعمل وكيف تعمل وفي أي وقت تعمل.
وحدة الحساب والمنطق
ويرمز لها بالرمز ALU وهو اختصار لكلمات Arithmetic and Logic Unit وظيفتها العمليات الحسابية كالجمع والطرح والضرب والقسمة والعمليات المنطقية مثل (و ، أو ، ليس ، إذا كان فإن)
FPU
Floating Point Unit وحدة حساب النقطة العائمة ويقصد بالنقطة العائمة الكسور ،
L1 Cache
الذاكرة المخبئية من المستوى الأول ، وهي مقسمة على قسمين ، قسم للقرائة فقط وقسم يقبل الكتابة عليه وكلما زادت هذه الذاكرة كلما زاد ذلك من أداء المعالج.
L2 Cache
الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني ، وظيفة هذه الذاكرة تكمن في كونها ذاكرة مؤقتة سريعة جدا بحيث تعمل على تسريع تدفق التعليمات إلى المعالج عبر الذاكرة.
BSB
Backside Bus ناقل الجانب الخلفي وهو ناقل التعليمات ما بين المعالج والذاكرة المخبئية من المستوى الثاني
FSB
Frontside Bus ناقل الجانب الأمامي وهو ناقل التعليمات ما بين المعالج والذاكرة الرئيسية
المسجلات
Registers عبارة عن مسجلات لتخزين البيانات المستخدمة في وحدة الحساب والمنطق لإتمام المهام المطلوبة من قبل وحدة التحكم.
وفي السابق كان شكل المعالج أول ما بدء كالشريحة توضع بشكل أفقي على اللوحة الأم في المقبس Socket ثم بظهور معالجات بنتيوم 2 تطور شكل المعالج إلى شكل البطاقة التي توضع بشكل عمودي على اللوحة الأم ويسمى الموضع الذي يوضع فيه بالشق Slot ثم عاد المعالج مرة أخرى إلى الشكل القديم Socket. وتقاس سرعة المعالج بالهيرتز ، فإذا قيل لنا أن معالج مثل بنتيوم 3 يعمل بتردد 900 ميجاهيرتز فهذا يعني أن المعالج ينفذ 900 مليون هيرتز في الثانية ، والهيرتز كما نعرف هي الدورة التي من الممكن أن ينفذ فيها المعالج شيئا من مهامه ، والجيجاهيرتز يساوي 1000 ميجاهيرتز ، ولا يدل هذا الرقم بأي حال من الأحوال على الأداء بين المعالجات المختلفة ، ونقصد بالأداء سرعة إنجاز المهمات ، فلو افترضنا أن لدينا معالجان من نفس النوعية ، ولنفترض السيليرون مثلا ، فإن أدء سيليرون يعمل بتردد 700 ميجاهيرتز أكبر من أداء سيليرون بتردد 500 ميجاهيرتز ، ولكن لو أتينا بمعالجين من صنفين مختلفين ، ولنفترض معالج بنتيوم 3 وسيليرون وكلاهما بتردد 700 فإن بتنيوم 3 يعطي أداء أعلى من أداء سيليرون من نفس السرعة ، وسنجد أن بنتيوم 3 يؤدي مهاما أكبر في نفس المدة على الرغم من أن التردد في كلا المعالجين واحد وذلك لاختلافات أخرى في المعالج.
ما الذي يحدد أداء المعالج؟
هناك الكثير من الأشياء التي تحدد قدرة المعالج على تنفيذ المهام بسرعة أكبر ، ولكننا سنعين أهم هذه العوامل وهي التالية:
(1 ) تردد المعالج: وقد سبق أن قلنا أنه لا يشترط أن يعني ذلك أن المعالج ذي التردد الأعلى يعطي أداء أكبر ، ولكن يكون هذا على شرط أن المعالج من نفس النوعية وبنفس المواصفات الفنية فإذا أتينا بمعالج آخر له نفس المواصفات ولكنه يزيد عنه في التردد فإن هذا يعني أنه أفضل أداء.
 
( 2 تردد الناقل الأمامي : كلما زاد تردد الناقل الأمامي FSB كلما أدى ذلك إلى مزيد من البيانات التي تنتقل من المعالج إلى الذاكرة الرئيسية (العشوائية) فناقل 133 يقتضي نصف الوقت الذي يقتضيه ناقل 66 مع نفس الكمية من المعلومات ، ولذلك لو أتينا بمعالجين من نفس الصنف ومتشابهة في المواصفات وبتردد 800 على سبيل المثال ، بحيث يكون أحدهما بتردد ناقل 100 والثاني بتردد ناقل 133
 
( 3 ) الذاكرة المخبئية: سواء كانت ذاكرة المستوى الأول أو المستوى الثاني ، فإن زيادتها يعني زيادة أداء المعالج ، وهذا يفسر الفرق الشاسع بين معالج سيليرون الذي يعمل بذاكرة مخبئة من المستوى الثاني بحجم 128 كيلوبايت ومعالج بنتيوم 3 الذي يعمل بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني بحجم 256 كيلوبايت.
 
( 4 ) سرعة تردد الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني: في الماضي كانت الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني تعمل بنصف أو ربع أو ثلث تردد المعالج ، وأما معالجات هذا الوقتها تعمل بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني ترددها يساوي تردد المعالج بالضبط ، والعجيب أن معالجات بنتيوم 3 بذاكرة مخبئية 256 كيلوبايت وتردد مساوي لتردد المعالج تقدم أداء أعلى مقارنة بمعالجات بنتيوم 3 التي تحتوي على ذاكرة مخبئية بحجم 512 كيلوبايت و سرعتها تساوي نصف سرعة المعالج وكان هذا في المعالجات القديمة أما الآن فالمعالجات الحديثة من بنتيوم3 والتي تعمل بذاكرة مخبئية بحجم 512 كيلوبايت فهي أسرع بكثير من تلك المحتوية على ذاكرة مخبئية 256 كيلوبايت
 
( 5 ) حجم الترانزستورات: ويقصد بها الحجم الذي صنعت وفقه ملايين الترانزستورا الموجودة في المعالج ، فهناك وتقاس بالماكيرون ، وحاليا أشهر هذه الأحجام هي 0.18 مايكرون و 0.15 مايكرون و 0.13 مايكرون ، وكلما صغر حجم هذه الترانزستورات كلما ساهم ذلك في سرعة عملية الفتح والأغلاق لهذه الترانزستورات ، مما يعني أداء أكبر ، كذلك استهلاكا أقل للطاقة وانبعاثا حراريا أقل.
 
هناك شركتان تتنافسان في قطاع معالجات الحاسب الآلي الشخصي ، وإذا أخرجنا شركة VIA المنتجة لمعالجات Cyrix التي تعتبر متأخرة عن الركب كثيرا فإن الشركتين هما Intel و AMD والتان وصل التحدي بينهما إلى أقصاه خلال السنوات الأخيرة بدخول معالجات آثلون الساحة ولذلك فإن المستخدم العادي لجهاز الحاسب لديهم جموعة خيارات وهي كالتالي:
 
 
 
 
INTEL
AMD
Pentium 4
Pentium III
Celeron
Athlon
Duron
المقبس
Socket 423/478
Socket 370
Socket 370
Socket A
Socket A
L1 Cache KB
8
32
32
128
64
L2 Cache KB
256/512
256/512
128/256
256
128
FSB Mhz
400
133
66/100
200/266
200
الأداء
مرتفع جدا
مرتفع
منخفض
مرتفع جدا
متوسط
السعر بالنسبة للأداء
مرتفع
مناسب
مرتفع
ممتاز
ممتاز

 
 
ولو افترضنا هذه المعالجات على سرعة تردد واحدة متشابهة فإن أفضلها آثلون ثم بنتيوم 4 ثم بنتيوم 3 ثم ديورون وبعدها سيليرون ، ولكن بشرط أن تكون مواصفات اللوحة الأم هي المواصفات الأمثل التي ترفع أداء المعالج ، أما أي المعالجات تختار فإن التقسيم أدناه يحدد الحاجات والمواصفات الأمثل:
 
Celeron
Duron
Pentium III
Athlon
Pentium 4
استخدام برامج الأوفس والإنترنت وبعض البرامج الرسومية المبسطة
ممتاز
ممتاز
ممتاز
ممتاز
ممتاز
استخدام قواعد بيانات مبسطة ورسومات أكثر جودة
مناسب
ممتاز
ممتاز
ممتاز
ممتاز
استخدام برامج للرسم ثلاثي الأبعاد المبسطة وقواعد بيانات موسعة
ضعيف
مناسب
ممتاز على سرعات عالية
ممتاز
ممتاز
استخدام برامج التصميم الهندسي الموسعة للمحترفين
ضعيف
ضعيف
ممتاز على سرعات عالية
ممتاز
ممتاز
وتستطيع شراء المعالج على هيئتين:
Retailer Box ويأتي المعالج مضمنا في علبة معه المروحة وكتيب إرشادي وضمان لمدة عام أو ثلاث أعوام.
OEMوهذه يباع فيها المعالج لوحده فقط وهي أرخص بكثير من الهيئة الأولى ولكنها بضمان 30 يوما في الغالب.وغالبا ما تكون المروحة التي تأتي مع المعالج مناسبة له إلا أن في حالات المعالجات السريعة يفضل أن تكون المشتت الحراري من النوع الكبير و المروحة العالية الكفائة وسوف نتحدث لاحقا عن هذه المروحة ومواصفاتها من خلال تجارب معينة.
كسر حاجز السرعة للمعالج
عملية كسر حاجز السرعة أو ما يسمى باللغة الإنجليزية Overclock عملية تعجب المتخصصين في مجال الحاسب الآلي ، وهي عملية تؤتي ثمارها في غالب الأمر ، ولكن قد ينتج عن ذلك تلف في المعالج أو حالة من عدم استقرار النظام unstability ولذلك هناك نقاط أساسية يجب التأكيد عليها قبل الشروع في هذا العمل وعلى رأسها مجموعة تعريفات عامة وذلك قبل الشروع في عملية كسر حاجز السرعة. يقوم المذربورد بالتعرف على تردد المعالج بنفسه ولكن الشركات وضعت للمستخدم حرية التحكم بنفسه في هذه العملية في بعض أنواع المذربورد المتميزة التي تصنعها ، ولكي تقوم بتعريف المعالج بسرعة الحقيقية يجب أن تضبط إعدادات ثلاثة أشياء للمعالج وهي الموجودة في الجهة المقابلة ، علما بأن القدرة على التحكم في الطاقة الواصلة للمعالج تساعد كثيرا.

  • (FSB) : وهي اختصار لجملة Front Side Bus وهي سرعة الناقل الأمامي للمعالج وهي تدور بين 66 و 100 و 133 غالبا.
  • Internal speed: أي السرعة الداخلية للمعالج وهي السرعات المشهورة التي نسمع عنها مثل 933 و 1000 و 1130 ميجاهيرتز وغيرها.
  • Multiplier: المعامل ، وهو يساوي حاصل قسمة السرعة الداخلية للمعالج على سرعة الناقل الأمامي مع إهمال الكسور.  

Subscribe to this Blog via Email :

الصفحات