cpu: ما يفعله المتحكم الفعلي في عالمنا الرقمي وهل يستحق هذا الاهتمام؟

المعالج المركزي cpu هو الوحدة الأساسية في أي نظام حاسوبي، ويعمل كالعقل المدبر الذي يتحكم في جميع العمليات يُطلق عليه أحيانًا المعالج الدقيق في أجهزة الحاسوب الشخصية، وبفضل تصميمه كدائرة متكاملة، يحتوي على جميع الإلكترونيات اللازمة لتنفيذ البرامج، ويقوم المُعالج بحساب العمليات الرياضية مثل الجمع والضرب، وبتنفيذ العمليات المنطقية مثل المقارنة واتخاذ القرارات، ويتحكم في نقل البيانات بين الأجهزة المختلفة المتصلة بالنظام ولهذا السبب تتسابق الأمم لتصنيعه.

دورة التنفيذ في المعالج المركزي cpu

• جلب التعليمات: يقوم المعالج بجلب التعليمات من الذاكرة.
• فك تشفير التعليمات: يحلل المعالج التعليمات لتحديد نوعها.
• تنفيذ التعليمات: ينفذ المعالج الإجراء المطلوب مثل العمليات الحسابية أو التحكم في تدفق البيانات.
• التكرار: تستمر هذه الدورة بشكل مستمر طالما هناك تعليمات جديدة للتنفيذ.

مكونات المعالج المركزي cpu

مجموعة السجلات:-

• سجل عنوان الذاكرة MAR: يخزن العنوان الذي يحتاجه المعالج.
• سجل البيانات MBR: يخزن البيانات التي يتم قراءتها أو كتابتها في الذاكرة.
• عداد البرنامج PC: يحتفظ بموقع التعليمات التالية.

وحدة الحساب والمنطق  ALU:-

• القسم الحسابي: ينفذ العمليات الرياضية مثل الجمع والطرح.
• القسم المنطقي: يتعامل مع العمليات المنطقية مثل المقارنة.

وحدة التحكم:-

• إدارة نقل البيانات:  تنظم حركة البيانات بين السجلات الذاكرة ووحدات الإدخال والإخراج.
• تنفيذ التعليمات:  تنسق مع ALU والسجلات لتنفيذ التعليمات.
• الاتصال بالأجهزة الأخرى: تضمن تدفق البيانات بالشكل الصحيح.

دور المعالج في تنفيذ البرامج

• عند تشغيل برنامج يقوم المعالج بتنفيذ التعليمات البرمجية بشكل متسلسل.
• تبدأ العملية بتحميل البرنامج من الذاكرة إلى السجلات.
• يقوم المعالج بتنفيذ التعليمات الواحدة تلو الأخرى في دورة مستمرة حتى يتم تنفيذ جميع التعليمات.

أهمية وحدة التحكم في المعالج cpu

• وحدة التحكم تنظم وتسلسل تنفيذ التعليمات مما يضمن استقرار النظام.
• بدون وحدة التحكم لا يمكن تنظيم العمليات داخل المعالج مما يؤدي إلى فشل النظام في العمل بشكل صحيح.
  الأداء العالي للمعالج المركزي
• تعتمد سرعة المعالج على تصميم  ALU وعدد السجلات وسرعة وحدة التحكم.
• كلما زادت سرعة الساعة جيجا هيرتز زادت سرعة المعالج.
• المعالجات الحديثة قادرة على تنفيذ مليارات التعليمات في الثانية مما يجعلها قوية بما يكفي لتشغيل التطبيقات المعقدة.