مكونات وحدة المعالجة المركزية CPU

تحرير: عمرو في 12 يونيو 2023 0

ما هي مكونات وحدة المعالجة المركزية CPU؟ وما هي الوظائف الأساسية لوحدة المعالجة المركزية؟ نظرًا إلى أن وحدة المعالجة المركزية هي واحدة من ضمن مكونات الحاسوب التي تكون سبب في تفسير البيانات المختلفة ومعالجة البيانات التي تشتمل عليها البرمجيات المختلفة، فسنوضح اليوم من خلال منصة وميض المكونات المختلفة لهذه الوحدة وأهميتها.

مكونات وحدة المعالجة المركزية CPU

هناك أكثر من مكون من مكونات وحدة المعالجة المركزية CPU، وهذه المكونات تتمثل في الآتي:

1- وحدة الحساب والمنطق

هي الوحدة التي تأتي داخل وحدة المعالجة المركزية والتي تكون على صورة دائرة رقمية، ومن مهام هذه الوحدة القيام بتنفيذ جميع العمليات الحسابية كالقسمة والضرب والجمع والطرح.

تعتمد هذه الوحدة فقط على عملية الجمع لكي تتمكن من إيجاد العمليات الحسابية الأخرى السابق ذكرها، وتنقسم وحدة الحساب والمنطق إلى وحدات أخرى وهي:

وحدة الفاصلة العائمة: هي الوحدة التي تعمل على تسريع العمليات الحسابية التي تحتوي على الفاصلة العائمة، وذلك لأن هذا النوع من العمليات يحتاج إلى عمليات حسابية كبيرة، والذي كان يجعل المعالج يجد بعض الصعوبات في تنفيذ العمليات الحسابية المحتوية على الفاصلة العائمة.
وحدة الأعداد الصحيحة: هي تلك الوحدة المتخصصة في الأعداد الصحيحة فقط، حيث إنها لا تحتوي على أي كسور، وتعتبر هذه المرحلة واحدة من أهم الوحدات الموجودة في الحاسب، ويتم استخدام هذه الوحدة بكثرة في الحواسيب.
وحدة المسجلات: هي الوحدة التي تتواجد في وحدة الحساب والمنطق، ولا تقتصر على وحدة واحدة فقط، بل يوجد أكثر من وحدة وكلًا منهم تختلف طبيعة عملها عن الأخرى.

هناك بعض المسجلات العامة التي لا تحتوي على وظيفة محددة أو عمل خاص بها، وهذه المسجلات تقوم بالكثير من المهام، كما أن هناك بعض المسجلات الخاصة التي لها العمل والوظيفة المحددة التي تقوم بها، ولا يمكن القيام بأي عمل من الأعمال البعيدة عن المحددة له.

2- وحدة التحكم

هي أحد مكونات وحدة المعالجة المركزية الأساسية والرئيسية والتي تكون مسؤولة عن جلب المعلومات التي أُدخلت في الحاسوب وبالتالي تكون مخزنة في الذاكرة الرئيسية، وتعمل الوحدة في النهاية على فك الشفرات والقيام بتحليلها وهو الأمر الذي يقوم الحاسوب بتنفيذه، وفي النهاية يتم نقل النتائج على الذاكرة الرئيسية، بعد أن يتم معالجتها، وهذا من أجل تخزينها.

ما هي وحدة المعالجة المركزية

وحدة المعالجة المركزية هي أحد مكونات الحاسب الآلي وتعرف بالإنجليزية أنها Central Processing Unit، واختصارها يكون CPU أو المُعالج، وهي التي تتضمن تفسير ومعالجة البيانات الخاصة بالبرمجيات، ويجدر الإشارة إلى أن المعالجات التي تم تصنيعها بواسطة الدائرات المتكاملة بالمعالجات الدقيقة.

بدأ تصنيع هذه الوحدات منذ سبعينيات القرن العشرين، وكانت على هيئة رقائق مدمجة والتي عملت على حل جميع أنواع المعالجات الأخرى.

الجدير بالذكر أن مصطلح المعالجة المركزية نفسه يشير إلى مجموعة معينة من الآلات التي تعمل على تنفيذ برامج الحاسوب المنطقية والمعقدة التي تشتمل على الكثير من الحواسب الآلية القديمة الموجودة قبل ظهور المصطلح، وكان هذا منذ بداية ستينيات القرن العشرين.

تم تصميم المعالج المركزي على أساس أنه معالج خاص يتبع تطبيقات معينة، وذلك بالإضافة إلى كونه واحد من المكونات الرئيسية للحاسب الآلي سواء كان الكبير أو التخصصي، ويجدر الإشارة إلى أن ذلك تسبب في إفساح المجال أمام ظهور المعالجات الرخيصة والقياسية المتعددة الأغراض.

الوظائف الأساسية لوحدة المعالجة المركزية

بعد أن تعرفنا إلى مكونات وحدة المعالجة المركزية CPU، نجد أن هناك مجموعة من الوظائف التي تقوم بها وحدة المعالجة المركزية، وهذه الوظائف تتمثل في الآتي:

1- جلب المعلومات

تعمل وحدة المعالجة المركزية على تخزين كل التعليمات في الذاكرة ويكون لها عنوان خاص، وبالتالي يأخذ المعالج رقم العنوان من خلال خاصية تعرف بعداد البرنامج، ويكون هو المسؤول عن جميع الإرشادات التي يجب على وحدة المعالجة المركزية تنفيذها فيما بعد.

2- فك الشفرة

يتم ترجمة كافة البرامج التي يجب تنفيذها إلى تعليمات تعرف بتعليمات التجميع، ويجب فك الشفرة التجمعية إلى شفرات ثنائية والتي يتم اكتشافها وفهمها بالنسب لوحدة المعالجة المركزية الخاصة بك، ويجدر الإشارة إلى أن هذه الخطوة تسمى فك.

3- تنفيذ التعليمات

تقوم وحدة المعالجة المركزية بتنفيذ العمليات الحسابية وذلك من خلال ALU ويتم نقل البيانات من موقع الذاكرة إلى موقع آخر، أو من خلال الانتقال إلى عنوان مختلفة.

4- التغذية الراجعة

حيث إنه من الضروري أن تقوم الوحدة المعالجة المركزية بالتغذية الراجعة بعد تنفيذ العمليات وتوضيح بيانات الإخراج مدونة على الذاكرة.

أهمية وحدة المعالجة المركزية

نجد أن وحدة المعالجة المركزية بتم استخدامها بصورة يومية في كافة الأجهزة المستخدمة يوميًا كأجهزة الحاسوب الشخصية، وغير من الحواسيب اللوحية أو المحمولة أو الهواتف الذكية، وذلك لأنها تعتبر أحد المكونات الأساسية للشاشات المسطحة بشكل عام.

من الجانب الاعتيادي نجد أن هذه الوحدة عبارة عن قطعة على صورة مربعة وخفيفة الوزن جدًا ويخرج من الجهة السفلى منها عدد من الإبر وهذا العدد يسمح للمعالج بالتواصل مع المقبس المعالج الموجود على اللوحة الأم.

المعالجات المركزية تعتبر العقل المدبر لأجهزة الحاسب الآلي المختلفة، حيث إنها تعمل على استقبال الأوامر وتعمل على معالجتها ومن ثمَ تخرج النتائج، وتكون هذه النتائج على صورة معلومات مفيدة.

يتم تبادل البيانات بين اللوحة الأم ووحدة المعالجة المركزية والتي تتكون في الأصل من مجموعة من الترانزستورات الموجودة في شريحة صغيرة الحجم مصنعة من السيليكون.

يتم تثبيت هذه الشريحة من قبل المصنع على الغلاف المعالج أو داخله وذلك لكي يتمكن من إيصال الشريحة بالإبرة الموجودة في أسفل غلاف المعالج.

الوحدة المركزية CPU هي أحد المكونات الرئيسية في أجهزة الحاسوب وهي المسؤولة عن جميع العمليات الحسابية التي تتم بداخله، ومن أشهر الوحدات المركزية الموجودة بالأسواق AMD و INTEL بالإضافة إلى CYRIX.