❗️مم يتكون معالج الكمبيوتر؟ وكيف تعمل؟❗️
وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي عقل الكمبيوتر، وهي المسؤولة عن تنفيذ التعليمات وإجراء العمليات الحسابية
إنها قطعة معقدة من الأجهزة، ويتضمن تشغيلها عدة مراحل ومكونات
فيما يلي شرح تفصيلي لكيفية عمل وحدة المعالجة المركزية داخليًا:
وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي عقل الكمبيوتر، وهي المسؤولة عن تنفيذ التعليمات وإجراء العمليات الحسابية
إنها قطعة معقدة من الأجهزة، ويتضمن تشغيلها عدة مراحل ومكونات
فيما يلي شرح تفصيلي لكيفية عمل وحدة المعالجة المركزية داخليًا:
1⃣ الجلب Fetch:
تبدأ العملية عندما تقوم وحدة المعالجة المركزية بإحضار تعليمات من الذاكرة
يحتفظ عداد البرنامج (program counter) بعنوان الذاكرة للتعليمة التالية التي سيتم تنفيذها
ترسل وحدة المعالجةهذا العنوان إلى وحدة الذاكرة، التي تقوم بإرجاع التعليمات المخزنة على هذا العنوان
تبدأ العملية عندما تقوم وحدة المعالجة المركزية بإحضار تعليمات من الذاكرة
يحتفظ عداد البرنامج (program counter) بعنوان الذاكرة للتعليمة التالية التي سيتم تنفيذها
ترسل وحدة المعالجةهذا العنوان إلى وحدة الذاكرة، التي تقوم بإرجاع التعليمات المخزنة على هذا العنوان
2⃣ فك التشفير Decode:
يتم بعد ذلك فك تشفير التعليمات التي تم جلبها، تفسر وحدة التحكم التعليمات وتحدد العملية التي يجب تنفيذها
يتم بعد ذلك فك تشفير التعليمات التي تم جلبها، تفسر وحدة التحكم التعليمات وتحدد العملية التي يجب تنفيذها
3⃣ التنفيذ Execute:
بمجرد فك تشفير التعليمات، يتم تنفيذ العملية المناسبة، قد يتضمن ذلك حسابات حسابية، أو مقارنات منطقية، أو معالجة البيانات، اعتمادا على التعليمات
بمجرد فك تشفير التعليمات، يتم تنفيذ العملية المناسبة، قد يتضمن ذلك حسابات حسابية، أو مقارنات منطقية، أو معالجة البيانات، اعتمادا على التعليمات
4⃣ الوصول إلى الذاكرة Memory Access:
في بعض التعليمات، قد تحتاج وحدة المعالجة المركزية (CPU) إلى الوصول إلى الذاكرة لجلب البيانات أو تخزين النتائج
يقوم بإرسال عناوين الذاكرة إلى وحدة الذاكرة التي تقوم باسترداد البيانات المطلوبة أو تخزينها
في بعض التعليمات، قد تحتاج وحدة المعالجة المركزية (CPU) إلى الوصول إلى الذاكرة لجلب البيانات أو تخزين النتائج
يقوم بإرسال عناوين الذاكرة إلى وحدة الذاكرة التي تقوم باسترداد البيانات المطلوبة أو تخزينها
5⃣ إعادة الكتابة Write Back:
بعد التنفيذ، تتم إعادة كتابة النتيجة إلى السجل أو موقع الذاكرة إذا لزم الأمر
يمكن أن تكون هذه النتيجة نتيجة عملية حسابية أو القيمة المحدثة للمتغير
بعد التنفيذ، تتم إعادة كتابة النتيجة إلى السجل أو موقع الذاكرة إذا لزم الأمر
يمكن أن تكون هذه النتيجة نتيجة عملية حسابية أو القيمة المحدثة للمتغير
تم تصميم وحدات المعالجة المركزية الحديثة بعدة نوى، مما يسمح لها بأداء مهام متعددة في وقت واحد
يتبع كل نواة دورة الجلب وفك التشفير والتنفيذ بشكل مستقل، مما يزيد بشكل فعال من قوة المعالجة الإجمالية لوحدة المعالجة المركزية
يتبع كل نواة دورة الجلب وفك التشفير والتنفيذ بشكل مستقل، مما يزيد بشكل فعال من قوة المعالجة الإجمالية لوحدة المعالجة المركزية
🟢تتضمن عملية وحدة المعالجة المركزية عدة مكونات رئيسية:
⬅️وحدة التحكم Control Unit (CU):
يقوم هذا المكون بإدارة تنفيذ التعليمات، يرسل إشارات تحكم لتنسيق مراحل الجلب وفك التشفير والتنفيذ والوصول إلى الذاكرة
⬅️وحدة التحكم Control Unit (CU):
يقوم هذا المكون بإدارة تنفيذ التعليمات، يرسل إشارات تحكم لتنسيق مراحل الجلب وفك التشفير والتنفيذ والوصول إلى الذاكرة
⬅️وحدة المنطق الحسابي Arithmetic Logic Unit (ALU):
تقوم وحدة المنطق الحسابي بتنفيذ العمليات الحسابية (الجمع والطرح والضرب والقسمة) والعمليات المنطقية (AND، OR، NOT) التي تتطلبها التعليمات
تقوم وحدة المنطق الحسابي بتنفيذ العمليات الحسابية (الجمع والطرح والضرب والقسمة) والعمليات المنطقية (AND، OR، NOT) التي تتطلبها التعليمات
⬅️ السجلات Registers:
هذه مواقع ذاكرة صغيرة وسريعة داخل وحدة المعالجة المركزية
يقومون بتخزين البيانات التي تعمل بها وحدة المعالجة المركزية حاليًا، مثل المعاملات والعناوين والنتائج الوسيطة
هذه مواقع ذاكرة صغيرة وسريعة داخل وحدة المعالجة المركزية
يقومون بتخزين البيانات التي تعمل بها وحدة المعالجة المركزية حاليًا، مثل المعاملات والعناوين والنتائج الوسيطة
⬅️ذاكرة التخزين المؤقت Cache:
ذاكرة التخزين المؤقت هي ذاكرة صغيرة عالية السرعة تقوم بتخزين التعليمات والبيانات المستخدمة بشكل متكرر
فهو يساعد على تقليل الوقت المستغرق للوصول إلى البيانات من الذاكرة الرئيسية، مما يحسن الأداء العام
ذاكرة التخزين المؤقت هي ذاكرة صغيرة عالية السرعة تقوم بتخزين التعليمات والبيانات المستخدمة بشكل متكرر
فهو يساعد على تقليل الوقت المستغرق للوصول إلى البيانات من الذاكرة الرئيسية، مما يحسن الأداء العام
⬅️الساعة Clock:
تعمل وحدة المعالجة المركزية على مدار الساعة
تولد الساعة نبضًا منتظمًا يعمل على مزامنة عمليات وحدة المعالجة المركزية
تتوافق كل دورة مع وحدة زمنية ثابتة، تقوم خلالها وحدة المعالجة المركزية بتنفيذ جزء من دورة الجلب وفك التشفير والتنفيذ
تعمل وحدة المعالجة المركزية على مدار الساعة
تولد الساعة نبضًا منتظمًا يعمل على مزامنة عمليات وحدة المعالجة المركزية
تتوافق كل دورة مع وحدة زمنية ثابتة، تقوم خلالها وحدة المعالجة المركزية بتنفيذ جزء من دورة الجلب وفك التشفير والتنفيذ
⬅️خط الأنابيب Pipeline:
غالبًا ما تستخدم وحدات المعالجة المركزية الحديثة خطوط الأنابيب لتداخل مراحل التنفيذ
أثناء تنفيذ إحدى التعليمات، يمكن جلب تعليمات أخرى وفك تشفيرها، مما يسمح بتحسين الكفاءة
غالبًا ما تستخدم وحدات المعالجة المركزية الحديثة خطوط الأنابيب لتداخل مراحل التنفيذ
أثناء تنفيذ إحدى التعليمات، يمكن جلب تعليمات أخرى وفك تشفيرها، مما يسمح بتحسين الكفاءة
بشكل عام، فإن الرحلة المعقدة لوحدة المعالجة المركزية المتمثلة في عمليات الجلب وفك التشفير والتنفيذ والذاكرة هي ما يمكّن الكمبيوتر من تنفيذ المهام المعقدة التي نستخدمها في كل يوم.
جاري تحميل الاقتراحات...