كيف يعمل المعالج وحدة المعالجة المركزية cpu بالتفصيل

كيف يعمل المعالج وحدة المعالجة المركزية cpu بالتفصيل؟ وما هي مكونات وحدة المعالجة المركزية؟ إن المعالج هو أهم جزء في الحاسب الآلي، نظرًا لقيامه بعملية إدخال وإخراج المعلومات، وغيرها من المهام.

لذا نخبركم بسرعة المعالج وغيرها من المعلومات الهامة إجابةً عن كيف يعمل المعالج وحدة المعالجة المركزية cpu بالتفصيل؟ من خلال موقع زيادة.

كيف يعمل المعالج وحدة المعالجة المركزية cpu بالتفصيل؟

وحدة المعالجة الإلكترونية المركزية من شأنها تنفيذ الأوامر، والعمليات الحسابية، والمنطقية، والتحكمية المطلوبة، كما أنها الجزء المسؤول عن إدخال وإخراج المعلومات، والتي تتمثل في شريحة مربعة صغيرة الحجم، بها طبقة رفيعة من آلاف الترانزستورات.

تقوم عملية المعالجة المركزية بإدارة تحويل تعليمات ×86 إلى تعليمات RISC، وتقوم بعد ذلك بجدولتها من خلال وحدات التنفيذ، وقذف الناتج من هذه الوحدات، وذلك من أجل التأكد من وجودها في المكان الصحيح.

كما تقوم وحدة المعالجة المركزية بتقسيم بعض الوحدات أثناء القيام بهذه العملية، وذلك لأنها من الممكن أن تكون عملية معقدة.

تتم هذه العملية مع بعض العمليات وليست جميعها، والتي تكون معروفة باضطرابها، مثل: وحدة التقاعد وذلك لكي تتعامل مع النتائج من خلال خطوط المعالجة، ووحدة الجدولة، ويتم ذلك من خلال بعض الخطوات.

اقرأ أيضًا: خطوات إنشاء موقع ويب على شبكة الانترنت

خطوات عمل المعالج بالشرح التفصيلي

سوف نقوم بعرض الخطوات وشرحها من أجل فهم كيف يعمل المعالج وحدة المعالجة المركزية cpu بالتفصيل، وذلك سوف يتم بعرض خطوات المعالج بطريقة سهلة ومُيسرة من خلال الآتي.

1- جلب التعليمات وتجهيزها للعملية التالية

تقوم وحدة المعالجة المركزية بأخذ التعليمات، والمعلومات، من ذاكرة الوصول العشوائية، إلى وحدة المعالجة المركزية، وذلك يتم في دائرة الباور الأولى.

فإذا كانت العملية مُعقدة ويوجد بها اضطراب، يقوم الـ CPU بتقسيم العملية إلى بعض العمليات الصغيرة، ويتم تلقي التعليمات تباعًا.

البعض يسأل هل عند تقسيم التعليمات تكون العملية مرتبة؟ أم يزيد ذلك من اضطرابها؟ ولكن عندما يقوم المعالج بتقسيم العملية حينها يتم الاحتفاظ بالإرشادات المتسلسلة لأداء العملية في PC وهو عداد البرنامج.

بعد أن يتم جلب التعليمات وتحويلها إلى عمليات صغيرة لتسهيل العملية، يتم تسجيل التعليمات في سجل التعليمات ويرمز له بالرمز IR، وبعدها يستطيع البرنامج آداء العملية بالرجوع إلى عنوان التعليمات التي تليها.

2- فك التعليمات المنطقية ونقلها

يظهر في هذه الخطوة دور وحدة المنطق الحسابية والتي يرمز لها بالرمز ALU، والتي بدورها مساعدة المعالج في فك شفرات العمليات الحسابية المنطقية، وتحويلها إلى إشارات، هذه الإشارات يتم تحويلها إلى وحدة المعالجة المركزية.

3- تنفيذ العمليات المطلوبة

استكمالًا لإجابتنا عن كيف يعمل المعالج وحدة المعالجة المركزية cpu بالتفصيل؟ فهذه الخطوة من أهم خطوات عمل المعالج، حيث يتم فيها نقل التعليمات التي تم فك شفرتها إلى المعالج كوحدات إخراج.

ذلك بعد تنفيذ العمليات المطلوبة، والتي قد تظهر في شكل إدخال بيانات، أو تخزين بيانات، أو القيام ببعض العمليات الحسابية، ويقوم المعالج بعد ذلك بإخراجها إلى وحدة المعالجة المركزية.

يقوم المعالج بهذه العملية في وقت أقل من الثانية، كما يستطيع القيام بجميع هذه الخطوات ملايين المرات في الثانية الواحدة.

تصميم وحدة التحكم ودور كل جزء في خطوات عمل المعالج

من الجدير بالذكر أن لكل جزء في وحدة المعالج دوره الخاص في القيام بخطوات عمل المعالج، وسوف نقوم بذكر أسماء ورموز هذه الأجزاء، من أجل التوضيح المثالي لإجابة كيف يعمل المعالج وحدة المعالجة المركزية cpu بالتفصيل؟ ومسئولية كل جزء منهم في خطوات العمل، وهذه الأجزاء هي:

1- Memory Address Register (MAR)

هذا الجزء المسؤول أساس القيام بالعمليات المطلوبة، حيث يقوم بنقلها من خلال العداد PC إلى ممر المعطيات من أجل الإرسال إلى الذاكرة.

2- Program counter (PC)

بشأن معرفة الإرشاد التالي، عند تقسيم العملية إلى أقسام صغيرة لسهولة استيعابها، يقوم بتوليد العنوان التالي من التعليمة التالية حتى يتم تنفيذها.

3- Memory Buffer Register (MBR)

هو المكان الذي يتم فيه الاحتفاظ على التعليمات الحالية، والتي تم استلامها بعد مُعالجتها وتكون في انتظار تسليمها للتنفيذ في وحدة الحساب والمنطق.

4- Timer

الجزء المسؤول عن تحديد الفترات الزمنية التي يقوم المعالج من خلالها بتنفيذ الخطوات السابقة، والتي لا تتعدى الثانية في تنفيذها.

اقرأ أيضًا: معلومات عن الحاسب الآلي ومكوناته

مثال على خطوات المعالج في الكمبيوتر

استكمالًا للإجابة عن كيف يعمل المعالج وحدة المعالجة المركزية cpu بالتفصيل؟ سوف نقوم بتوضيح الخطوات من خلال مثال توضيحي، يساعد تسهيل فهم الخطوات بشكل أسرع.

كما أن هذا المثال سوف يكون مُبسطًا ويتميز بالسلاسة، وهي عملية حياتية تقوم بفعلها كلما استخدمت جهاز الكمبيوتر؛ عند القيام بالضغط على مفتاح من لوحة المفاتيح أيًا كان من حروف أو أرقام أو رموز تقوم لوحة المفاتيح بتحويل العملية بلغة الكمبيوتر.

بعد ذلك يقوم CPU وحدة المعالجة المركزية بعرض عملية الإدخال على شاشة الكمبيوتر، وعند القيام بهذه العملية تقوم وحدة المعالجة المركزية بطلب التعليمات من المعالج بالخطوات المرتبة بدايةً من الذاكرة التي تم تخزين العملية بها، إلى شكل الحرف أو أي عملية قمت بإدخالها على الجهاز.

بعد أن يتم إرسال العمليات إلى وحدة المعالجة المركزية يقوم الجهاز بتخزين النتائج في الذاكرة، وبعد ذلك في الخطوة الأخيرة يتم إرسال المعلومة إلى شاشة الكمبيوتر لتظهر بالشكل المطلوب.

أجزاء الإخراج في الكمبيوتر لا تعتمد فقط على الشاشة التي تظهر عليها المعلومة النهائية الناتجة عن المعالجة، وإنما تتمثل وحدات الإخراج في مكبرات الصوت، وجهاز العرض وهو ما يسمى بـ (شاشة العرض)، وأيضًا تنضم إليهم الطابعة.

مكونات وحدة التنفيذ

في نطاق إجابتنا عن كيف يعمل المعالج وحدة المعالجة المركزية cpu بالتفصيل؟ سوف نعرض ما تتكون منه وحدة التنفيذ، والتي يتم من خلالها الخطوة الأخيرة من عمل المعالج.

تحتوي وحدة التنفيذ على قلب المعالج، وقلب المعالج أي الجزء المسؤول عن وحدة الحساب والمنطق والتي يطلق عليها باللغة الإنجليزية (Arithamtic And Logic Unit) ويُرمز لها بالرمز (ALU).

وحدة التنفيذ مسؤولة عن تنفيذ العمليات والإشارات التي يتم توجيهها إلى الجهاز من خلال لوحة المفاتيح، ويتم الاعتماد عليها في تنفيذ المهام.

يستطيع الـ (EU) القيام بمهامه دون انتظار إنهاء مهمة (BIU)، حيث إنهما يقومان بتنفيذ المهام بشكل غير متزامن، ويطلق على هذا الأسلوب في تنفيذ العمليات اسم (Pipeline Architecture).

اقرأ أيضًا: معالجات amd وما يقابلها عند intel وأسعارهم

أجزاء وحدة الحساب والمنطق

تحتوي وحدة الحساب والمنطق على أجزاء تُستخدم في تنفيذ جميع العمليات الحسابية مثل الجمع، والطرح، والقسمة، والضرب، ويجب أن تكون العملية الحسابية منطقية.

كما يتم إجراء مقارنات بين النتائج من أجل الوصول إلى النتائج الصحيحة، وسوف يتم ذكر الأجزاء ومهامها خلال السطور التالية:

• وحدة الفاصلة العائمة: هي الفاصلة العشرية، وفي حال تواجدها يكون من الصعب على المعالج أن يجري العمليات الحسابية، ويعود السبب في ذلك إلى حاجته لقوة كبيرة من المعالجة.
• وحدة الأعداد الصحيحة: هي أهم وحدة في معظم البرمجيات، وذلك لأنها تتضمن الأعداد الصحيحة، وهي المسؤولة عن إجراء العمليات الحسابية.
• المسجلات: هذه الوحدة تختلف من حاسب آلي إلى الآخر، منها ما يشمل على جملة من المسجلات العامة، وأخرى تشمل على مسجلات خاصة، وميزة المسجلات العامة في أية غرض من الأغراض ولا تقتصر على غرض معين، على عكس الخاصية التي تتقيد لغرض معين.

مصطلح وحدة المعالجة المركزية تكنولوجيًا يشير إلى مجموعة الآلات المنطقية التي تعمل على إدخال البرامج الحاسوبية المضطربة والمعقدة في إطار التنفيذ.