لمعرفة الفرق بين النسختين يمكن الرجوع الى الوراء و ذلك لمعرفة كيفية عمل البروسيسور
العد الثنائي :-
----------------
يتم تمثيل الشفرات والبيانات في ذاكرة الكمبيوتر كتواليف من الشحنات الكهربائية تأخذ قيمتين الأولى وهي وجود الشحنة ويرمز لها ب ON أو صحيح TRUE أو ‘1’ والأخرى وهي غياب الشحنه ويركز لها ب OFF أو خطأ FALSE أو ‘0’ ، ووجود الشحنة يكون عادة بين 4.5 الى 5.5 فولت ( المعالجات الحديثه بين 2.5 الى 3.5 فولت ) وغياب الشحنة يكون بين +0.5 فولت و -0.5فولت .
وحدات الذاكره الأساسيه في الذاكره والوحدات التي سنتعامل معها كثيراً هي :-
---------------------------------------------------------------------------------
1 بت = بت و هو إما يساوى 0 أو 1 (وجود شحنه أو عدم وجود شحنه ) ( عدد 2 إحتمال ) Bit
8 بت = 1 بايت (عدد 256 إحتمال أى ما يعادل 2 أس 8 ) Byte
16 بت = 2 بايت(عدد 65536 إحتمال أى ما يعادل 2 أس 16 ) Word
32 بت = 4 بايت(عدد 4294967296 إحتمال أى ما يعادل 2 أس 32 = 4 جيجا إحتمال ) DWord=DoubleWord
64 بت = 8 بايت ( عدد 2 أس 64 إحتمال = 16 جيجاجيجا إحتمال )
المعالج processor يتكون من 3 وحدات اساسية
1- وحدة الحساب و المنطق - ALU
Arthimatic and Logic Unit
2- وحدة التحكم
- COntrol Unit
3- وحدة الذاكرة
- Memory Unit
تعريف وحدة الحساب والمنطق (Arithmetic and Logic Unit ALU)
هذه الوحدة هي التي تنفذ فعليا التعليمات. فهي التي تجمع وتضرب وتقسم وتطرح وتجري جميع عمليات المقارنة. فهي تتلقى الأوامر من وحدة التحكم
(Control Unit) بتنفيذ التعليمة المخزنة في مسجل التعليمة (Instruction Register ) فتقوم بتنفيذها ثم تعطي النتيجة التي تخزن عادة في الذاكرة الرئيسية (RAM). وتستعين هي الأخرى بالمسجلات للإتمام عملها.
طريقة عمل المعالج : المعالج حتى ينفذ الاوامر فانه يتبع خطوات لتنفيذ الاوامر ، هذه الخطوات هي :
1- يقوم المعالج بجلب الاوامر المراد تنفيذها والمخزنة في الذاكرة العشوائية ، تسمى هذه العملية fetch.
2- بعد أن جلب المعالج الاوامر فانه يقوم بتحديد البيانات اللازمة لتنفيذ هذه الاوامر وتسمى هذه العملية decode ، ثم يقوم المعالج بجلب البيانات المطلوبة.
3- يقوم المعالج بتنفيذ الاوامر execute ومن ثم ارسال نتائجها الى الذاكرة العشوائية.
طبعا سرعة المعالج لها أثر كبير في سرعة الحصول على نتائج التعليمات ، وتقاس سرعة المعالج بالميجاهيرتز (mhz=mega hertz) ، والمعالج له سرعتين :
أ - السرعة الداخلية (internal clock) : وهي سرعة تبادل البيانات داخل المعالج ، (أي عدد النبضات التي تستطيع أن تصدرها أي وحدة داخل المعالج) ، مثلا اذا كان هناك معالج سرعته الداخلية 500 ميغاهيرتز ذلك يعني أن جميع وحداته الداخلية ترددها (أي سرعتها) 500 ميغاهيرتز والتي تساوي 500000000 نبضة في الثانية الواحدة ، طبعا كلما زاد تردد المعالج الداخلي زادت كمية الاوامر المتبادلة داخل المعالج وبالتالي تنفيذ عمليات أكثر في الثانية الواحدة ، وذلك بالطبع سيزيد من سرعة الحاسب بشكل عام.
ب - السرعة الخارجية (external clock) : والتي تسمى system bus وهي سرعة تبادل البيانات بين المعالج وبين الساوث بردج ، فمثلا المعالج بينتيوم 3 سرعته الخارجية 133 ميغاهيرتز ذلك يعني انه يسري بينه وبين الساوث بردج 133000000 نبضة في الثانية على كل بت من الناقل ، دعني أشرح ذلك بطريقة أوضح ، الناقل بين المعالج و الساوث بردج يتكون من عدد من الخطوط النحاسية الدقيقة جدا (في جميع المعالجات الحديثة عددها 64) يسمى كل واحد منها "بت" ، وكل نبضة تسري في البت الواحد في الثانية الواحدة قادرة على نقل بت واحد من البيانات ، لذلك عندما نقول أن التردد الخارجي لمعالج = 133 ميغاهيرتز ذلك يعني أنه تسري 133000000 نبضة في كل بت في الثانية الواحدة ، فلو افترضنا أن عدد البتات = 64 فان كمية البيانات التي تسري بين المعالج والساوث بردج في الثانية= (133000000 * 64) / 8 = 1064000000 بايت وتساوي 1.064 جيجابايت في الثانية . الغرض من ذلك بيان أهمية السرعة الخارجية ، فكلما ازدادت زادت كمية الاوامر والبيانات التي تصل الى المعالج وبالتالي زادت من من فاعلية السرعة الداخلية للمعالج ، فلو أن معالج سرعته الداخلية سريعة جدا لكن السرعة الخارجية بطيئة فاننا لن نستطيع الاستفادة من السرعة الداخلية للمعالج بشكل كامل ، لأن كمية الاوامر والبيانات التي تصل الى المعالج أصلا قليلة والمعالج يستطيع تنفيذ أضعاف هذه الكمية .
طبعا سرعة المعالج الداخلية والخارجية ليست كل شىء ، لأنه كلما تقدم الزمن يضاف على المعالج بعض الميزات التي تزيد من سرعة المعالج دون الحاجة الى زيادة السرعة للمعالج ، بعض هذه الميزات :
1- التدرج الفائق (superscalar) : وهي كون المعالج يحوي أكثر من خط لتنفيذ العمليات ، فمثلا اذا وصل الى معالج يحتوي على خط معالجة واحد عمليتين في نفس الوقت سوف يقوم خط المعالجة بتنفيذ الاولى ثم بعد الانتهاء منها يقوم بتنفيذ الثانية ، لكن اذا وصلت هاتان العمليتان الى معالج يحوي خطي معالجة فاءن كل تعليمة يتم تنفيذها في خط معالجة في نفس الوقت وبذلك نحصل على النتائج بشكل أسرع.
2- تقسيم خطوط المعالجة الى مراحل (pipelining) : أي أن خط المعالجة يتم تقسيمه الى مراحل ، كل مرحلة تقوم بتفيذ جزء من العملية الى اتمام التنفيذ ، اليك المثال التالي للتوضيح : لنفرض أن هنالك معمل لصناعة الطاولات الخشبية ، وأن الطاولة تحتاج ال 4 خطوات لاتمامها ، وأن كل خطوة تتطلب 10 دقائق ، فلو أن هناك هناك عامل واحد في المعمل فانه سوف يستغرق 40 دقيقة لاتمام الطاولة ، ثم يبدأ بصنع طاولة أخرى ، أي أننا نحصل على طاولة واحدة من المعمل كل 40 دقيقة ، ولو افترضنا أن معمل اخر يقوم بصنع الطاولات نفسها لكن هذا المعمل يحتوي عل 4 عمال ، كل عامل يقوم بتنفيذ خطوة واحدة في صنع الطاولة ثم يعطيها للعامل الذي يليه ثم يستلم طاولة أخرى وبعد تنفيذ خطوة واحدة فيها بعد 10 دقائق يمررها الى زميله وهكذا ، ذلك يعني أنه كل 10 دقائق سوف نحصل على طاولة جديدة أي 4 طاولات كل 40 دقيقة بخلاف طاولة واحدة كل 40 دقيقة في المعمل الأول. يمكن تشبيه ذلك بما يحصل في المعالج ، حيث أن العامل هو المرحلة في خط المعالجة والطاولة هي التعليمة المراد تنفيذها .
طبعا هناك الكثير من الميزات التي أضيفت للمعالجات لكن تلك أهمها.
* طرق اتصال المعالج باللوحة الام : المعالج في الاصل شريحة صغيرة جدا "مساحتها بضعة مليمترات مربعة" من السليكون ، هذه الشريحة يتم تثبيتها على أحد نوعين من الاغلفة :
1- يتم تثبيتها على غلاف بلاستيكي مربع الشكل "وأحيانا تثبت داخله" ، يحوي هذا الغلاف في أسفله على ابر pins ، طبعا يتم وصل شريحة السليكون بهذه الابر التي تتصل من الاسفل بمقبس المعالج ، يسمى هذا النوع من المعالجات socket processor.
2- يتم تثبيت هذه الشريحة على لوح الكتروني طويل يشبه الكروت المختلفة ويتصل هذا اللوح بشق مخصص على اللوحة الام ويسمى هذا النوع من المعالجات slot processor.
حديثا المعالجات جميعا من النوع socket ولا يوجد slot .
قبل أن أنهي هذا الموضوع أحب أن ألمح الى أن هناك ذاكرة داخل المعالج تسمى الكاش ميموري cache memory ، هذه الذاكرة وظيفتها تقليل اعتماد المعالج على الذاكرة العشوائية لانها بطيئة ولا تناسب سرعة المعالج ، لذلك فان الكاش ميموري تخزن البيانات المستخدمة بشكل متكرر من قبل المعالج وهي التي تزود المعالج بها عندما يطلبها لانها سريعة جدا تناسب سرعة المعالج (بالمناسبة هي من نوع sram) ويجب الاهتمام بهذه الميموري فهناك المعالج السيليرون وفي الغالب تكون الكاش ميموري الخاصه به 128 أو 256 كيلو بايت ومن الأفضل انا يكون المعالج به كاش ميموري 512 كيلو بايت أو اكثر (لمن يريدون سرعه أكثر في المعالج) وهذه الذاكره مهمه جدا
وفي النهاية أذكر أن كل معالج يختلف في بنائه الداخلي عن الاخر ، وكلما صدر معالج جديد فانه سوف يحتوي على بعض الوحدات الثانوية التي تزيد من أداؤه ، فلو أحضرنا معالجين الاول بينتيوم3 والاخر بينتيوم 4 (والاثنان تقوم بصنعهما شركة انتل INTEL التي تشكل هي وشركة AMD أكبر شركتين في تصنيع المعالجات )وكان تردد كل منهما 1400 فان البينتيوم 4 سوف يعمل بأداء أعلى من البينتيوم3 بسبب اختلاف البنية الداخلية لكل منهما ، لذلك يجب الحذر من هذه المسألة عند شراء حاسب جديد.
اتمنى ان اكون وفقت في تبسيط الشرح
تحياتي
|