كيف يعمل المعالج ، مع الثورة العلمية والتقنية التي يشهدها العالم بأثره، أصبحت التكنولوجيا جزءًا لا يتجزأ من حياة الإنسان، فالحواسيب والهواتف المحمولة والصرافات والآلات الذكية، جميعها من الأجهزة ذات التصميم الإلكتروني المعقد، والذي يعتمد برمته على ما يعرف بالمعالج، فما هو المعالج وما هي طريقة عمله، هو ما سيتم التعرف عليه في مقالنا هذا.
كيف يعمل المعالج
كيف يعمل المعالج، يعد المعالج أو ما يعرف بالبروسيسور القطعة الإلكترونية الأهم في أي جهاز إلكتروني، وهو عبارة عن شريحة صغيرة ورقيقة، في الغالب تكون مربعة الشكل، مبرمجة اعتمادًا على لغة برمجية مناسبة لها، بحيث تحمل مجموعة من الأوامر ، التي تمكنها من التحكم بالعناصر والقطع الإلكترونية الأخرى التي يتألف منها هذا الجهاز، أي هي بمثابة المتحكم الرئيسي والمنظم لسير العمل، وفي بعض الأجهزة الأكثر تعقيدًا، بالإضافة لوجود هذا المعالج، توجد مجموعة من الشرائح والقطع المساعدة التي تدعى كوبروسيسورز، بينما يطلق على المعالج الرئيسي اسم CPU أو المعالج المركزي.[1]
فكرة عمل المعالج
يمكن تشبيه المعالج الخاص بأي جهاز إلكتروني، بالعقل في جسم الإنسان، فهو المسؤول عن تنظيم سير مختلف العمليات الخاصة بهذا الجهاز، ويمتلك المعالج عادةً سلكًا خاصًا به، يقوم هذا السلك بالوميض، بحيث يبقي سلسلة العمليات التي تجري ضمن المعالج ضمن تتابع وترتيب معين، ويدعى هذا السلك بالكلوك أو ساعة المعالج، ويعمل بواحدة هي الجيجا هرتز GHz، والتي تعادل مليار مرة في الثانية الواحدة، وهذا ما يتيح لهذه الشريحة الصغيرة القيام بالكثير من العمليات المعقدة خلال فترة زمنية قصيرة جدًا.
شاهد أيضًا: تجري معالجة البيانات داخل وحدات جهاز الحاسب في الوحدات نفسها التي حفظت فيها صح أم خطأ
خطوات عمل المعالج
عندما يقوم المستخدم بإعطاء المعالج أمر ما، فإن هذا المعالج سيقوم بسلسلة من العمليات المرتبة والمنظمة لتنفيذ ذلك الأمر، حيث يمر بمجموعة من الخطوات، والتي هي:
- عملية الجلب: أو ما يعرف ب fetch، يقوم المعالج خلالها بجلب مجموعة المعلومات اللازمة لهذا الأمر من ذاكرة البرنامج الرام، حيث تكون هذه المعلومات مخزنة بطريقة معنونة يسهل الوصول إليها.
- عملية فك الترميز: decode، بعد أن يقوم المعالج بجلب المعلومات، سيجب عليه فك تشفيرها بحيث تصبح بلغة يمكن له فهمها، من أجل استخدامها.
- عملية التنفيذ: بعد تنفيذ الأوامر، يجب على المعالج أن يعيد النتائج للمستخدم، وهذا ما يحصل ضمن هذه العملية.
أنواع المعالجات
يتألف المعالج من مجموعة من النوى، والتي تساعد على تخزين البيانات، وتزيد من سرعته في أداء العمليات، حيث تمتلك كل نواة ذاكرة تخزين خاصة بها، ويتم عادة تصنيف المعالجات بحسب عدد النوى فيها، ومن أصناف هذه المعالجات نذكر:
- المعالجات أحادية النواة: وهي تلك التي تستطيع أداء أمر واحد فقط في كل مرة.
- المعالجات ثنائية النواة: تتفوق على تلك الوحيدة من حيث السرعة، فهي تستطيع أن تعمل بأكثر من اتجاه في آن واحد.
- المعالجات رباعية النواة: تتضمن أربع نوى، تجعل من أدائها أكثر سرعةً وفعاليةً.
- المعالجات الثمانية النواة: هي تلك التي تضم ثماني نوى مستقلة، وتمتلك قدرة فائقة على معالجة مجموعة من العمليات بشكل متوازي، وسرعة كبيرة.
وفي الختام يكون قد تم شرح كيف يعمل المعالج، بالإضافة إلى التعريف بما هو المعالج، والخطوات الرئيسية التي يتبعها لتنفيذ الأوامر، مع ذكر أبرز التصنيفات في عالم العالجات الإلكترونية.
المراجع
- ^
britannica.com , central processing unit , 18/02/2022