ما هي وحدة المعالجة المركزية

وحدة المعالجة المركزية هي أجهزة كمبيوتر تنفذ تعليمات

الكمبيوتر

وتتحكم في جميع العمليات الحسابية والمنطقية وعمليات الإدخال / الإخراج لنظام الكمبيوتر، باختصار يتم التحكم في جميع عمليات معالجة البيانات داخل الكمبيوتر بواسطة وحدة المعالجة المركزية.

يُطلق على وحدة المعالجة المركزية أيضًا اسم المعالج أو المعالج الدقيق المركزي، وتتلقى جميع التعليمات سواء كانت من تطبيقات البرامج أو مكونات الأجهزة، لذلك فهو جزء رئيسي جدًا من الكمبيوتر.

تعد وحدة المعالجة المركزية أهم جزء في نظام الكمبيوتر من حيث قوة الحوسبة، مكونات المعالجة لها مساهمة كبيرة في تشغيل الكمبيوتر، وتعتمد سرعة وقوة الكمبيوتر بشكل كبير على وحدة المعالجة المركزية (المعالج)

أين تقع وحدة المعالجة المركزية في الكمبيوتر

يتم وضع وحدة المعالجة المركزية هذه في مركز مقبس وحدة المعالجة المركزية حول قسم VRM باللوحة الأم المتصل بعناصر الأجهزة الأخرى داخل خزانة الكمبيوتر، وحدة المعالجة المركزية عبارة عن شريحة مربعة الشكل، وتتكون من طبقة رقيقة من آلاف الترانزستورات.

يتم تصنيع وحدات المعالجة المركزية بحيث يمكن أن تضع الترانزستورات المجهرية في شريحة حاسوب دقيق واحدة في عدد المليارات.

بمساعدة هذه الترانزستورات، تتم جميع العمليات الحسابية ويتلقى المعالج مدخلات من الأجهزة الطرفية مثل (لوحة المفاتيح ، والماوس ، والميكروفون ، وما إلى ذلك)، بعد المعالجة يرسل النتيجة إلى جهاز الإخراج.

كيف تعمل وحدة المعالجة المركزية (CPU)

منذ الإنشاء والتطوير، يعد تحسين وحدة المعالجة المركزية وجلبها وفك تشفيرها وتنفيذها من الوظائف الأساسية لوحدة المعالجة المركزية، دعنا نعرف وظيفة كل منهم بالتفصيل:

الجلب

كما توحي الكلمة تتلقى

وحدة المعالجة المركزية في دائرة الباور الأولى

التعليمات، هذا يعني سلسلة

الأرقام

الثنائية التي يتم تمريرها من ذاكرة الوصول العشوائي إلى وحدة المعالجة المركزية.

لا تتلقى وحدة المعالجة المركزية تعليمات واحدة مباشرة، ومع ذلك يتم تقسيم التعليمات إلى عدة مجموعات في الذاكرة، هذا يعني أن العديد من اللبنات الصغيرة لعملية طويلة قد تم صنعها، بعد ذلك تتلقى وحدة المعالجة المركزية تلك الأجزاء من التعليمات واحدة تلو الأخرى.

نظرًا لأن البيانات تكون مضطربة فعند تقسيم التعليمات إلى عدة مجموعات أصغر، يحتفظ عداد البرنامج (PC) بعناوين التعليمات لتوفير الإرشادات المتسلسلة لأداءها حسب الحاجة.

بهذه الطريقة تتعرف وحدة المعالجة المركزية على ترتيب تلقي التعليمات، ويتم تخزين هذه التعليمات في IR (سجل التعليمات)، بمجرد اكتمال ذلك سيستمر عداد البرنامج في الرجوع إلى عنوان التعليمات التالية.

فك

بمجرد تحميل التعليمات في وحدة المعالجة المركزية، فإنها تحتاج إلى معرفة ما تعنيه التعليمات، بعد ذلك تبدأ عملية فك الشفرة بمساعدة ALU (وحدة المنطق الحسابي).

ينفذ عمليات منطقية وحسابية وحسابات ضرورية تدير مكونات الكمبيوتر المختلفة، يقرأ ويفسر التعليمات من الذاكرة ويحولها إلى سلسلة من أشكال الإشارات التي يتم تمريرها بعد ذلك إلى أجزاء مختلفة من وحدة المعالجة المركزية بحيث يمكن اتخاذ مزيد من الإجراءات.

التنفيذ

أخيرًا يتم تنفيذ التعليمات التي تم فك شفرتها، أخيرًا يجب على الكمبيوتر تنفيذ التعليمات أثناء خطوة التنفيذ، قد تكون هذه أشياء كثيرة بما في ذلك تحميل البيانات من الذاكرة أو تخزين البيانات في الذاكرة أو إجراء عملية حسابية، بعد ذلك يتم تخزينها في سجل وحدة المعالجة المركزية كإخراج حتى يمكن للإرشادات اللاحقة الرجوع إليها.

ثم وفقًا لتعليمات المستخدم يتم إعطاؤه لجهاز الإخراج، أو يتم تخزينه على نظام الكمبيوتر أو حتى تخزينه على أجهزة التخزين الثانوية.

وسيقوم المعالج بتنفيذ هذه الدورة على مدى ملايين المرات في الثانية، هذه هي الطريقة التي تعمل بها وحدة المعالجة المركزية.[1]

وظيفة وحدة المعالجة المركزية في الكمبيوتر

تتمثل الوظيفة الرئيسية لوحدة المعالجة المركزية في الكمبيوتر في التخزين والمعالجة عن طريق إجراء جميع الحسابات الرياضية والمنطقية مع بيانات الإدخال لتوفير بيانات الإخراج للمستخدمين، وبالتالي العمل على الكمبيوتر، وفيما يلي وظيفة وحدة المعالجة المركزية في 4 خطوات:

تتلقى وحدة المعالجة المركزية البيانات عندما يقوم الكمبيوتر بإدخال البيانات من خلال أجهزة الإدخال مثل لوحة المفاتيح أو الماوس.
بعد ذلك ، تقوم وحدة المعالجة المركزية بمعالجة بيانات الإدخال هذه عن طريق إجراء العمليات الحسابية والخوارزمية التقنية.
ثم توفر وحدة المعالجة المركزية البيانات المعالجة من خلال أجهزة الإخراج مثل شاشة العرض .
تقوم وحدة المعالجة المركزية أيضًا بتخزين بيانات العملية في شكل ذاكرة تخزين مؤقت لاستخدامها في المستقبل.

على سبيل المثال:

عند الضغط على أي مفتاح في لوحة المفاتيح، يكون إما رمزًا أبجديًا أو رقميًا أو رمزًا خاصًا، تقوم لوحة المفاتيح بتحويلها إلى لغة الكمبيوتر (

الرمز

الثنائي ، أي 10100)، ثم تحسب وحدة المعالجة المركزية (CPU) كيفية عرض إدخال الحرف بكسل بالبكسل على شاشة الكمبيوتر.

تطلب وحدة المعالجة المركزية تعليمات خطوة بخطوة من الذاكرة لرسم الحرف أو أي شيء قمت بالضغط عليه على لوحة المفاتيح، يقوم بتشغيل هذه التعليمات ويخزن النتائج كوحدات بكسل في الذاكرة، أخيرًا يتم إرسال معلومات البكسل هذه بشكل ثنائي إلى الشاشة.

والشاشة عبارة عن جهاز إخراج، يقوم بتحويل الإشارات الثنائية إلى أضواء وألوان صغيرة تشكل ما تراه، لا تقتصر وظيفة وحدة المعالجة المركزية على شاشة الكمبيوتر فحسب، بل تقتصر أيضًا على أجهزة الإخراج الأخرى للكمبيوتر مثل مكبر الصوت والطابعة وجهاز العرض وما إلى ذلك.

لماذا وحدة المعالجة المركزية مهمة

المعالج أو وحدة المعالجة المركزية مسؤولة عن معالجة جميع تعليمات وبيانات البرامج والأجهزة، لذا فهي مكون مهم في الكمبيوتر، اتساقها مع الهدف النهائي الذي تم تعريفه على أنه عقل الكمبيوتر.

لماذا تسمى وحدة المعالجة المركزية دماغ الكمبيوتر

تمامًا مثل دماغنا يدير جميع وظائف

الجسم

مثل الدورة الدموية والهضم، وبالمثل في جهاز الكمبيوتر تتحكم وحدة المعالجة المركزية في جميع الوظائف المهمة مثل الإدخال والمعالجة وتخزين البيانات والإخراج، هذا هو السبب في أن وحدة المعالجة المركزية تسمى دماغ الكمبيوتر.

مكونات المعالج

مكونات وحدة المعالجة المركزية هي وحدة المنطق الحسابي (ALU) ووحدة التحكم (CU) والسجلات وذاكرة التخزين المؤقت والحافلات والساعة، وتُستخدم مكونات وحدة المعالجة المركزية هذه في عمل المعالج الدقيق.

أنواع المعالج

يتم تصنيف الأنواع الرئيسية لوحدة المعالجة المركزية على أنها نواة أحادية النواة وثنائية النواة ورباعية النواة وسداسية النواة وثماني النواة ومعالج عشاري النواة، بالإضافة إلى ذلك تم تصنيف هذه المعالجات الأساسية بشكل أكبر في بنى مختلفة مثل 64 بت و 32 بت بسرعات وقدرات مختلفة.

هل وحدة المعالجة المركزية والمعالج متماثلان

نعم، كل من وحدة المعالجة المركزية والمعالج متماثلان عند الإشارة إلى أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة الحديثة، ومع ذلك تُستخدم وحدة المعالجة المركزية أيضًا كمصطلح واسع للجهاز ويتم استخدام المعالج كشريحة عمل رئيسية لجهاز الكمبيوتر، لهذا السبب يُعرف أيضًا باسم المعالج الدقيق والمعالج المركزي.

لماذا تقع وحدة المعالجة المركزية تحت المشتت الحراري

تصبح وحدة المعالجة المركزية ساخنة للغاية أثناء إجراء ملايين العمليات الحسابية، هذا هو السبب في أن وحدة المعالجة المركزية تقع أسفل قطعة معدنية كبيرة تسمى المشتت الحراري لإبعاد الحرارة عن المعالج قبل أن تتلفه.