وحدة المعالجة المركزية

يطلق على وحدة المعالجة المركزية (CPU) وتعد الجزء الرئيسي من أي نظام كمبيوتر رقمي، تتكون عامة من الذاكرة الرئيسية ووحدة التحكم ووحدة المنطق الحسابي، وتشكل القلب المادي لنظام الكمبيوتر بأكمله؛ لأنها مرتبطة بمختلف المعدات الطرفية بما في ذلك أجهزة الإدخال / الإخراج ووحدات التخزين المساعدة، وفي أجهزة الكمبيوتر الحديثة تُضمّن وحدة المعالجة المركزية على شريحة دائرة متكاملة يطلق عليها المعالج الدقيق، وتنظم وحدة التحكم في وحدة المعالجة المركزية عمليات الكمبيوتر وتكاملها، وتختار تسترد التعليمات من الذاكرة الرئيسية بالتسلسل الصحيح وتفسرها لتفعيل العناصر الوظيفية الأخرى للنظام في الوقت المناسب لأداء عملياتها الخاصة، وتنقل جميع بيانات الإدخال عبر الذاكرة الرئيسية إلى وحدة المنطق الحسابي للمعالجة، والتي تنطوي على وظائف الحساب الأساسية الأربعة (أي الجمع والطرح والضرب والقسمة) وبعض عمليات المنطق مثل مقارنة البيانات واختيار الإجراء المطلوب لحل المشكلات أو البديل القابل للتطبيق بناءً على معايير القرار المحددة مسبقًا.^[١]

أنواع وحدة المعالجة المركزية

• وحدات المعالجة المركزية أحادية النواة أو الأساسية المفردة : تعد وحدات المعالجة المركزية أحادية النواة أقدم أنواع وحدات المعالجة المركزية بالكمبيوتر، وكانت في البداية هو النوع الوحيد من وحدات المعالجة المركزية التي يمكن استخدامها في أجهزة الكمبيوتر، ويمكن لوحدات المعالجة المركزية أحادية النواة بدء عملية واحدة فقط في كل مرة، لذلك لا تكون جيدة في حال تعدد المهام مما يعني حدوث انخفاض ملحوظ في الأداء كلما كان هناك عدد أكبر من المهمات، وعلى الرغم من أنه يمكن بدء عملية واحدة فقط في كل مرة إلا أنه يمكن تنشيط عملية أخرى قبل الانتهاء من العملية الأولى ولكن مع كل عملية جديدة، سيعمل الكمبيوتر ببطء أكثر.
• وحدات المعالجة المركزية ثنائية النواة : يمكن لوحدات المعالجة المركزية ثنائية النواة معالجة المهام المتعددة بكفاءة أكبر، ولتحقيق أقصى استفادة من وحدة المعالجة المركزية ثنائية النواة يجب أن يحتوي كل من نظام التشغيل والبرامج التي تعمل عليه على كود خاص يسمى SMT (تقنية متعددة الخيوط المتزامنة) مكتوب فيه، وتعد وحدات المعالجة المركزية ثنائية النواة أسرع من الوحدات الأساسية المفردة (أحادية النواة)، ولكنها ليست بنفس سرعة وحدات المعالجة المركزية رباعية النواة التي حلت محلها
• وحدات المعالجة المركزية رباعية النواة : تمثل وحدات المعالجة المركزية رباعية النواة تحسينًا إضافيًا في تصميم وحدة المعالجة المركزية متعددة النواة، وتتميز بأربعة مراكز في وحدة المعالجة المركزية الفردية، ومثلما يمكن لوحدات المعالجة المركزية ثنائية النواة تقسيم عبء العمل بين نواة، فإن النواة الرباعية تسمح بمهام متعددة أكبر، وهذا لا يعني أن العملية الواحدة ستكون أسرع أربع مرات، وما لم تكن البرامج والتطبيقات التي تعمل عليها بها رمز SMT، فلن تكون الزيادة في السرعة ملحوظة للغاية، وهذه الأنواع من وحدات المعالجة المركزية (CPU) مفيدة للأشخاص الذين يحتاجون إلى تشغيل العديد من البرامج المختلفة في نفس الوقت وكذلك الألعاب^[٢]

مكونات وحدة المعالجة المركزية

تتكون وحدة المعالجة المركزية من ثلاثة مكونات أساسية وهي :^[٣]

• وحدة الذاكرة أو التخزين : تخزن هذه الوحدة التعليمات والبيانات والنتائج الوسيطة، وتوفر هذه الوحدة المعلومات إلى وحدات الكمبيوتر الأخرى عند الحاجة، وتُعرف أيضًا بوحدة التخزين الداخلية أو الذاكرة الرئيسية أو التخزين الأساسي أو ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، ويؤثر حجمها على السرعة والقوة والقدرة، وتتمثل وظائف وحدة الذاكرة في تخزين جميع البيانات والتعليمات اللازمة للمعالجة بالإضافة إلى تخزين النتائج النهائية للمعالجة قبل إصدار النتائج على جهاز الإخراج.
• وحدة التحكم: تتحكم هذه الوحدة في عمليات جميع أجزاء الكمبيوتر ولكنها لا تُنفّذ أي عمليات معالجة بيانات فعلية، وتعد مسؤولة عن التحكم في نقل التعليمات والبيانات بين الوحدات الأخرى للكمبيوتر، كما أنها تدير وتنسق جميع وحدات الكمبيوتر، بالإضافة إلى الحصول على الإراشادات من الذاكرة وتفسرها وتوجه تشغيل الكمبيوتر.
• وحدة المنطق الحسابي ALU: تتكون هذه الوحدة من قسمين هما قسم الحساب و قسم المنطق، وتتمثل وظيفة قسم الحساب في إجراء العمليات الحسابية مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة، وتتم جميع العمليات المعقدة من خلال الاستخدام المتكرر للعمليات السابقة، أما قسم المنطق فتتمثل وظيفته في إجراء عمليات منطقية مثل مقارنة البيانات واختيارها ومطابقتها ودمجها.

المراجع

1. ↑ " Central processing unit ", www.britannica.com, Retrieved 18/7/2019. Edited.
2. ↑ "Types of Computer CPU", www.techwalla.com, Retrieved 1/8/2019. Edited.
3. ↑ "Computer - CPU(Central Processing Unit)", www.tutorialspoint.com, Retrieved 18/7/2019. Edited.