أنواع وحدة المعالجة المركزية

ما هي أنواع وحدة المعالجة المركزية؟ وهل تختلف تلك التي في الحواسيب عن الموجودة في الهواتف؟ CPU هو اختصار لوحدات المعالجة المركزية، وهي قطعة أساسية لجميع أنواع الأجهزة سواء الحاسوب المكتبي أو الحاسوب اللوحي أو المحمول، وحتى الهواتف الذكية، ومن خلال منصة وميض نساعدكم على معرفة الوحدات والفرق بينهم في الأجهزة الإلكترونية المختلفة.

أنواع وحدة المعالجة المركزية

تنوعت وحدات المعالجة المركزية لتكون كالآتي:

1- وحدات المعالجة المركزية أحادية النواة

وحدات المعالجة المركزية أحادية النواة أو الأساسية، تعد أقدم الأنواع وكانت الوحيدة التي يمكن استخدامها في أجهزة الكمبيوتر حتى وقت قريب، وفكرة عملها تقوم على بدء عملية واحدة فقط في كل مرة ولا يمكن تنشيط عملية أخرى قبل الانتهاء من العملية القائمة، وكانت مناسبة في هذا الوقت لأجهزة الكمبيوتر، وبالتالي هي لا تصلح الآن للأجهزة متعددة المهام.

اقرأ أيضًا: كيفية تسريع الكمبيوتر windows 10

2- وحدات المعالجة المركزية ثنائية النواة

اُبتكر هذا النوع من الوحدات من أجل احتياجات المستخدمين إلى أجهزة كمبيوتر تستطيع القيام بأكثر من مهمة في نفس الوقت، ويقوم هذا النوع بالمهام المتعددة بكفاءة عالية ولكن بشرط تواجد التقنية الخاصة متعددة الخيوط المتزامنة، وتأتي أسرع من الوحدات الأساسية ولكن ليس بسرعة النوع الثالث.

3- وحدات المعالجة المركزية رباعية النواة

هي أحدث الأنواع المبتكرة من وحدات المعالجة المركزية، وتم إضافة بعض التحسينات البسيطة عليها، لتنساب مجموعة المستخدمين الذين يحتاجون إلى القيام بمهام كثيرة في وقت قصير مثل ألعاب المحاكاة وبرامج مختلفة، وتتميز بأنها عبارة عن أربعة وحدات من الأساسية، ولكن لا يعني هذا أنها يمكن أن تقوم بالمهمة أربع مرات أسرع من الأساسية بل ستقوم بعمل أكثر من مهمة في نفس التوقيت.

أجزاء وحدات المعالجة المركزية

تتكون وحدات المعالجة المركزية من ثلاثة أجزاء هم:

1- التخزين

أهم أجزاء وحدات المعالجة المركزية من أجل قدراتها على حفظ واسترجاع البيانات والتعليمات الهامة في الكمبيوتر، ونتائج المعالجة الوسطية أيضًا، والنتائج النهائية قبل نقلها إلى وحدات الإخراج، ولها أسماء عديدة منها وحدة التخزين الداخلية أو وحدة التخزين العشوائية أو وحدة التخزين الرئيسية، وهي مهمة بسبب تأثيرها على سرعة الكمبيوتر وقدراته.

2- التحكم

هي وحدة التحكم في مختلف العمليات التي يقوم بها الكمبيوتر ولكنها لا تقوم بأي عمليات حقيقة مع البيانات المدخلة إلى الجهاز، فهذا الجزء من وحدة المعالجة المركزية يتحكم في نقل البيانات والتعليمات بين أجزاء الكمبيوتر، كما يقوم بتنسيق أجزاء الكمبيوتر، فهذا الجزء يتواصل بشكل مباشر مع مراكز الإدخال والإخراج الخاصة بالبيانات في الكمبيوتر، كما يتصل بنتائج الذاكرة.

3- المنطق الحسابية

ينقسم هذا الجزء إلى قسمين هما:

• قسم الحساب: الذي يقوم بإجراء العمليات الحسابية كالجمع والطرح والضرب، وجميع العمليات الحسابية المعقدة.
• قسم المنطق: وهو المسئول عن إجراء عمليات منطقية مثل مقارنة البيانات واختياراتها ومطابقاتها ودمجها.

أهمية وحدات المعالجة المركزية

تعتبر أهم أجزاء الحاسوب والتي لا يمكن الاستغناء عنها، وتكمن أهميتها في التالي:

• هي القطعة الرئيسية وعقل الحاسوب الذي ينظم المهام التي تتطلب منه.
• تقوم بتنظيم عمليات الإدخال والإخراج والتخزين والنقل وكافة العمليات التي قد يقوم بها الحاسوب.
• تلعب دور رئيسي في فتح وإغلاق الحاسوب لأنها تقوم على تنفيذ الأوامر.
• تشغيل التطبيقات والبرامج بصورة أسرع.

آلية عمل وحدات المعالجة المركزية

فكرة عمل وحدات المعالجة المركزية تقوم على أساس مجموعة من المراحل وتبدأ بأخذ التعليمات من أحد البرامج أو التطبيقات لتنفيذ عملية حسابية، وتنقسم إلى ثلاثة مراحل:

1. تؤخذ التعليمات من ذاكرة الوصول
2. فك ترميز الأمر المطلوب أو مجموعة التعليمات.
3. تنفيذ الأمر بواسطة الأجزاء ذات الصلة بالتعليمات من وحدة المعالجة المركزية.

يجب العلم أن أغلب التعليمات التي يتم طلبها من وحدات المعالجة المركزية تصل بصور حسابية، حيث إن الحاسوب يقوم بتحويل كل شيء إلى أرقام ومعادلات.

وحديثًا أصبحت الوحدات لا تقوم بعمل كل شيء يطلب من الحاسوب ولكنها تساعد في تحويل هذه التعليمات إلى أرقام من أجل سرعة التنفيذ.

اقرأ أيضًا: طريقة عمل فورمات للكمبيوتر بالتفصيل

موقع وحدات المعالجة المركزية

يتم وضع وحدة المعالجة المركزية بجانب المقبس الرئيسي في الحاسوب ويتم تثبيتها في الأسفل من اللوحة الأم، وعند تشغيلها ترتفع درجة حرارتها لدرجة قد تؤدي إلى الاحتراق ولكن تم وضع وحدة تبريد بجانبها مباشرة من أجل تقليل درجة الحرارة.

وحديثًا تم ابتكار طرق جديدة لتبريدها بدل من المروحة المعروفة بين مستخدمي الحواسيب فقد تم استبدالها بوحدة تبريد مياه بتقنية خاصة.

بيئة تصنيع وحدات المعالجة المركزية

يتم تصنيع وحدات المعالجة المركزية في غرف خاصة، ويجب أن تكون هذه الغرفة على درجة عالية من النظافة، فنقول مجازًا أن الغرف التي يتم تصنيع الوحدات بها يجب أن تكون أنظف من غرف المستشفيات بألف مرة.

حيث إن إحدى قطعها هي الترانزستورات وهي القطعة التي يجب ألا تتعرض لذرة غبار واحدة لأن ذرة الغبار هذه قد تؤدي إلى تلف آلاف من الترانزستورات، ويقوم الأشخاص القائمين على تصنيعها بارتداء أزياء خاصة والذي يمنع سقوط أي شيء من العاملين.

آلية بناء وحدات المعالجة المركزية

يتم بناء وحدات المعالجة المركزية من خلال جمع مليارات الترانزستورات وهي لا ترى بالعين المجردة لذلك يجب استخدام مجموعة من الأدوات الخاصة لنقلها بأمان، وتوضع تلك المليارات على شريحة الحاسوب الواحدة حتى عمل دائرة متكاملة.

الترانزستورات

هو مادة تكون شبه موصلة وبها نسبة سيليكون كبيرة، تحتوي على بلورة رقيقة، تقوم بإجراء العمليات الحسابية المطلوبة لإيقاف وتشغيل البرامج، فقد تم برمجتها على أن يتم تحديد أمري الإيقاف والتشغيل برقمين الواحد والصفر فإذا تم إرسال القيمة الصفر فهذا معناه إيقاف البرنامج أو التطبيق أما إذا تم إرسال القيمة واحد فسيكون هنا تشغيل البرنامج.

شكل وحدات المعالجة المركزية

قديمًا كان شكل الوحدات المركزية مربع متوسط الحجم يحتوي على دبابيس معدنية في الجانب السفلي من الجزء المربع.

وحدات المعالجة المركزية حديثة الطراز تكون على شكل مربع صغير يحتوي على أقطاب معدنية، تكون قصيرة ومستديرة وفي الجانب السفلي من القطعة المربعة.

الشركات المصنعة لوحدات المعالجة المركزية

هناك نوعين من وحدات المعالجة المركزية أحدهم خاص بالحواسيب والآخر خاص بالهواتف الذكية، وشركاتهم المصنعة تكون كالآتي:

1- شركات تصنيع الوحدات المستخدمة في الحواسيب

تقوم شركتين في العالم بتصنيع وحدات المعالجة المركزية وهم:

• Intel هي شركة أمريكية مقرها الرئيسي في سانتا كلارا في ولاية كاليفورنيا، وتعد من أكبر الشركات المصنعة لوحدات المعالجة المركزية وهي مختصة فقط في تلك التي تستخدم في الحواسيب فقط.
• AMD هي شركة متعددة الجنسيات اتخذت من ولاية كاليفورنيا مقرًا لها، كانت في البداية تصنع معالجتها الخاصة لكن في عام 2009 تم الاستعانة بشركة أخرى لتقوم هي بتصنيع القطعة دون إنتاج أشباه الموصلات التي يحتاجها المنتج.

اقرأ أيضًا: حل مشكلة تشغيل الكمبيوتر وعدم ظهور شي على الشاشة

2- شركات تصنيع الوحدات المستخدمة في الهواتف الذكية

نعرض لكم أشهر شركات على مستوى العالم تقوم بتصنيع المعالجات المركزية الخاصة بالهواتف الذكية لتكون هي:

• Apple تقوم بتصنيع وحدات المعالجة والتي يتم استخدامها في أجهزة الآيفون والحواسيب اللوحية وتطلق عليها اسم Bionic.
• Qualcomm تقوم بتصنيع وحدات معالجة توضع في هواتف شاومي وريلي مي، ويطلق عليها اسم Snapdragon.
• Samsung تقوم بتصنيع وحدات معالجة توضع في هواتفها الخاصة السامسونج جميعًاـ وتطلق عليها اسم Exynos.

تختلف وحدات المعالجة المركزية الخاصة بالحاسوب عن تلك المستخدمة في الهواتف الذكية حيث إن الهواتف لا تحتاج لمعالجات قوية تكفيها الثنائية، والفروق واضحة بين الأجهزة ولكن المعالجات الخاصة بالهواتف لا تقوم بعمليات معقدة أو ضخمة.