الحاسب الشخصى (الكمبيوتر) هل تعلم كيف يعمل؟ ومن ماذا يتكون؟ وكيف يعمل كل جزء داخلى ؟ كل هذه أسأله قد تعرفها أو لا تعرفها فيعتقد الأنسان أنه يعلم كل شيء بل قد يأخذه الغرور على أنه الوحيد الذي يعلم كل شيء ولكن للأسف في هذا المجال لا مجال لكل هذه الزوبعه فالمعرفه لا تنتهى وخصوصا مع التطور الحادث فى شتى المجالات ولكن رغم كل هذا فماذال يوجد الكثير من الأشخاص يعتقدون أن الحاسب الشخصى ما هو إلا صندوق أسود يأتى بجانبه شاشه مثل شاشة التلفاز فى الواقع هو صندوق أسود طالما لا تعرف ما بداخله وكيف يعمل سأصحبكم في مثال بسيط لعلة يغير كل شيء تعرفه عن هذا المجال فعندما تركب السياره فكل ما تعرفه هو انك تضع المفتاح الخص بسيارتك في المكان المخصص له ثم تديرها وانت تعلمت كيف تسير بها ووظيفة كل جزء فيها يبدا من متحكم السياره (الدركسيون)الذي يتحكم في العجلات حتى المكابح (الفرامل) وخلافه أذا أنت قسائق للسياره تعلم كيف تتحكم بها ولكنك لا تعلم كيف تعمل بلأضافه إلى هذا أن السيارة معقدة التركيب بالنسبه لك وايضا كل ما تعرفه انه يوجد بعض الأنواع من متحكم السيارة (الدركسيون) مثل Manual و Power على حد علمى لأنى ليس لى خلفيه عن السيارات
لماذا كل هذا الحديث ونحن نتكلم عن الحاسوب وليس عن السيارات الحاسب هو سياره كيف الحاسب هو مجموعه من الكونات المعقده بكل المقاييس سواء على المستوى الجزئي أو الكلى تبدأ تشغل الحاسب بمجرد الضغط على مفتاح التشغل من الصندوق الأسود تماما كانه مقتاح السياره تبدأ التعامل معه عن طرق الفأرة ولوحة المفاتيح (MICE+KEYBOARDS) فى السيارة تقود وتريد معرفة سرعتك وكم تبقى معك من الوقود وخلاف ذلك وتجد تلك المعلومات في شاشات فى السياره كذلك ما تدخله عن طريق الفأره ولوحة المفاتيح يظهر على الشاشة ندخل في عالم الحاسب ونترك السياره التى أزعجتكم بها كيف يعمل الحاسب ؟؟؟؟؟
فى هذا الموضوع سنتعرف على :-
1-كيفية عمل الحاسب ومم يتكون
2-المعالج المركزى (CPU) ومفهوم تعدد الأنوية والذاكره المخبئه من مستويات (L1-L2-L3) وماذا يعني تردد المعالج
3-أنواع المعالجات المركزيه
كيف يعمل الحاسوب ؟
ضغطنا الأن على مفتاح التشغيل الخاص بالصندوق الأسود فبدأ الحاسوب بالعمل والدخول إلى سطح المكتب بعد فتره صغيره من الزمن هل تعلم ماذا حدث داخل الصندوق الأسود لتتم تلك العمليه بدايتا من أول عملية وهو الضغط على مفتاح التشغيل فانت هنا قمت بغلق الدائرة الخاصه باللوحه الأم اي انك أرسلت أشاره للوحه الأم انك تريد تشغيل الحاسوب ثم ترسل اللوحه الأم الأشاره إلى مزود الطاقه بالتتابع لتغزيتها بالتيار الكهربى اللازم لعملها يلي هذا أرسال اللوحه الأم الأشاره للمعالج بالقيام بالبدأ بعملية التشغيل الذي يقوم بدوره بأرسال كافة المعلومات اللازمه لكلا من الـقرص الصلب (HARD DISk) والذواكر (RAM) والبطاقة الرسومية وبطاقة الصوت وبطاقات الشبكة (الأنترنت) ليبدأ عملية تحميل نظام التشغيل كل هذه العمليات بدأت لحظة الضغط علي المفتاح وانتهت بمجرد رفع يدك عن المفتاح أي في أقل من الثانيه الواحدة هل أزهلك هذا الصندوق الأسود وما هى تلك الأجزاء التى تلقت الأشاره وما هى الأشارة ؟
يعمل الحاسوب من خلال النظام التناظرى الصفر و الواحد (0-1) بمعني أخر عند عملية تشغيل الحاسب يكون الحاسب في وضعية الـ0 وعند التشغيل يتحول إلى وضعية الـ1 تسير كل أوامرر الحاسب الشخصى ولمن يسأل عن كيف كل هذه الأوامر تنفذ عن طريق العدين فقط أقول له بل يتم تكون العديد من الأومر على هيئة 01011110 -1110 -01011011111011 كل هذه تمثل بعض الأوامر ولا أريد التعمق أكثر فى تلك النقطه لانها لن تهم الكثير
مكونات الحاسوب ؟
وجدت تلك الصورة المعبرة والموضحه لكل جزء رغم انها قديمة بعض الشيء ولكنها توضح ما ستأكلم عنه فذكرت سابقا كلمة معالج وذواكر وقرص صلب لكن دعونى أسالكم عدة أسألة ستوضح لكم وظيفة كل شيء هل يمكن لسيارة أن تسير دون محرك (موتور)؟ اكيد من يقرأ هذه الجمله يقول هل هذا سؤال منطقى لأسأله نعم لان الحاسب بدون معالج مركزى كالسياره بدون محرك فبدون المعالج المركزي لا يوجد حاسب فوظيفة المعالج المركزي انه المسؤل الأساسى عن معالجة الأوامر والتحكم في باقي الأجهزه المتصله به فهو العقل داخل الحاسب وبعد أن عرفنا وظيفة المعالج ومكانته داخل هذا الصندوق الأسود لنتجه إلى السيارة هل يمكن لسيارة أن تسير دون هيكل داخلى للسيارة ؟ بالطبع لا لأن المحرك يحتاج إلى هيكل داخلى لربطه بباقى الأجزاء هكذا هو حال اللوحات الأم الجزء كبير الذي تجدونه باللون الأخضر ويقطنه كلا من المعالج والذواكر وباقى البطاقات أما بالنسبه للهيكل الخارجي للسياره فهو يمثل صندوق الحاسب وهو غير ضرورى لعمل الحاسب ولا يؤثر عليه سوى في التبريد للمكونات الداخليه لنرجع إلى تلك السياره التى أكاد أجزم انكم كرهتموها بسببى هل يمكنها أن تسير بدون إطارات (عجلات السياره) ؟ بالطبع لا فهى لن تتحرك من مكانها كذلك الذواكر فهى المحرك الثانى بعد المعالج المركزى داخل الحاسوب فبدون ذواكر لا يوجد حاسب لان المعالج يعمل ولكنه لا يقوم بوظيفته لأحتياجه للمعلومات التى تأتى عن طريق الذواكر- القرص الصلب لن أشبه باى جزء من السياره لان الكل يعرفه ويعرف وظيفته فهو المسؤل عن تخزين الملفات الخاصه بالمستخدم وأيضا هو الذي يستضيف نظام التشغيل يمكن للجهاز أن يعمل بدون القرص الصلب ويستخدم بديلا عنه الأقراص المرنه (DVD-CD)
المعالج المركزى (CPU)؟
وحدة المعالجة المركزية اختصارا (و م م – CPU)(بالإنجليزية: Central Processing Unit) أو يطلق عليها اختصارا المعالج (Processor) هي أحد مكونات الحاسوب الرقمي التي تقوم بتفسير التعليمات ومعالجة البيانات التي تتضمنها البرمجيات. يعتبر المعالج بالإضافة للذاكرة الرئيسية ووحدات الإدخال والإخراج من أهم مكونات الحواسب الدقيقة (microcomputers) الحديثة.
يستخدم المعالج فى الحاسب مثل عقل الأنسان فهو المتحكم الرئيسي فى كل شيء هو الذي ينفذ كافة الأوامر ويقوم بتوزيعها علي باقي الوحدات لذلك لكل معالج قدره في معالجة البيانات تتوقف على عدة عوامل اهمها هو :-
1-سرعة تنفيذ التعليمات
2-عدد الأنوية
3-سرعة المعالجة
4-الذاكره المخبئة
1-سرعة تنفيذ التعليمات (IPS)؟
IPSوهى أختصارا لـInstructions per second أو بالمعنى الأدق هى قدرة المعالج على تنفيذ عدد معين من التعليمات في الثانية الواحده هذا المقياس لا يمكنك معرفته عن طريق المعالج او عن طريق المعلومات المكتوبه علي المعالج وهيا المقياس الفاصل فى قوة المعالج بلأضافة إلى باقى العوامل الأخرى كما سأوضح لكم بلأمثله بعد الحديث عن باقى النقاط .
2-تعدد الأنوية (Multi-core)؟
ماذا تعني تعدد الأنوية لنرجع إلى تلك السيارة دائما نسمع عن سيارات الدفع الرباعى
(اكيد دلوقتي فيه حد نفسه يجي يضربني لان الموضوع قلب علي محل عربيات ) هيا نفس قكرة المعالجات المتعددة الأنويه ولكن بمنظور أوسع من ذلك كما فى الصوره السابقه المعالجات القديمه تسمى أحادية النواه وهي تلك المعالجات التى تعالج البيانات في مسار واحد فقط او يوجد مركز وحيد داخل المعالج يسمى النواه هو من يقوم بمعالجة الأوامر النواه لها سرعتها ولها قدرتها عل تنفيذ التعليمات كما راينا سابقا ظهرت بعد ذلك معالجات بنواتين بدل من نواه واحده فأصبح هناك مركزين لمعالجة الأوامر (نواتين) هنا حصلنا علي ضعف القدرة في معالجة الأوامر اي نصف الوقت تقريبيا هل هذا فقط لا تطور الوضع إلى وضع نواه أخرى يليها نواه اخرى وكذلك حتى وصلنا إلى 8 ثمانية انوية فى الأجهزه المكتبيه بل ووصل في أجهزة الخواد إلة أكثر من 16 نواه فى المعالج الواحد .
3-سرعة معالجة الأوامر (MHz)؟
لنتعرف على وحدة MHz
الهرتز هي الوحدة الدولية لقياس التردد ،واحد هرتز يكافئ ذبذبة واحدة في الثانية (دورة واحدة في الثانية)، ويرمز له ب (Hz) ، وقد سميت هذه الوحدة باسم الفيزيائي الألماني
هاينريش رودولف هرتز الذي كان له عظيم الفضل في مجال العلوم الكهرومغناطيسية.
سرعة المعالجات تقاس بـMHz ميجا هرتز او GHz الجيجاهرتز ماذ تعني تعني مقدار التعليمات التى يستطيع المعالج تنفيذها في الثانيه الواحده اي أن معالج بسرعة 3 جيجا هرتز يستطيع تنفيذ 3,000,000,000 مليار عملية في الثانية الواحده نعم 3 مليار عملية وأصبحت حتى الأن غير كافية لبعض البرامج الخاصه بالتصميم الرسومى العالى الدقه
3-الذاكرة المخبئة (L1-L2-L3)؟
الذاكره المخبئة مثل الذواكر الخاصه بالحاسب ولكنها توجد في المعالج وتنقسم إلى ثلاث مستويات L1 وهو المستوى الأول L2 وهو المستوى الثانى L3 وهو المستوى الثالث
المستوى الأول L1:- تعتبر أصغر حجم فى الذاكرهة المخبئة للمعالج ويتم تخزين معظم الأوامر التى يتم تكرارها بصورة مستمرة وهى الأسرع على الأطلاق من باقى المستويات وتكون بأحجام صغيره جدا تتراوح بين 64-128
المستوى الثانى L2:- هيا المستوى الذى يليى المستوى الأول وتكون أكبر منها حيث تتواجد في أحيان كثيره بـ2mb حتى 8 MB وتعمل بنفس سرعة المعالج المركزى وتكون أقل من حيث معدل نقل البيانات مقارنتا بـ المستوى الأول L1
المتسوى الثالث L3:- هو الأضخم والأكبر ويوجد بمساحات كبيره وبدأ ظهوره مع تعدد الأنوية حيث تتشارك كل الأنويه في هذا المستوى ويكون الأبطأ في المستويات الثلاثه ويسد الفجوه بين المستوى الثانى والذواكر الخارجية علي عكس المستوى الأول والثاني وهم مجزئين لكل نواة داخل المعالج مساحه خاصه بها ويوجد بأحجام كبيره
فى نهاية هذه الجزئية أريد توضيح بعض الأشياء على الواقع العملى تثبت ان تلك العوامل هيا عوامل مؤثره فى كل شيء سنأخذ معالج ثمانى الأنويه مثل معالج FX 8350 يملك من الذاكره المخبئة 16 ميجا ويعمل بسرعة 4GHz أمام معالج
Intel® Core™ i5-3570 الذى يعمل بتردد 3.4GHz ويملك ذاكره مخبئة بحجم 6 ميجا ويملك 4 انوية حقيقية ورغم الأختلاف فى التردد وفى عدد الأنوية إلا أن المعالجان يتشابهان كثيرا فمعالج AMD يتفوق في التطبيقات التى تحتاج إلى تعدد أنوية اكثر من 4 ويكون الفارق ليس بالكبير ويتفوق معالج intel فى الألعاب بفارق ملحوظ والنتيجه النهائيه أن مالعالجان يتساويان وايضا في السعر معالج AMD اقل بفارق ضئيل جدا فكلمة السر هنا هى IPS في معالج intel معدل عالمليات التي يمكن للمعالج معالجتها فى الثانية الواحده أكبر من معالج AMD ولذلك لا تنخدع بكثرة العدد أو كبر التردد ولكن قارن الأداء مقابل ما ستدفعه وما يمكنك أن تحصل عليه من هذا المعالج
المعالجات المسرعة (APU)؟
ما الفرق بين كلمة معالجات مسرعة ومعالجات مركزيه تختلف المعالجات المركزية عن المعالجات المسرعه فى شيء وحيد وهو دمج كلا من المعالج الرسومى والمركزى وتستخدم كلة APU كأختصار لـaccelerated processing unit وحدة المعالجات المسرعه ننظر إلى الصوره التاليه وسنتكلم عن ما يحدث داخل تلك المعالجات واهميتها
ما وجة الأستفادة من تلك المعالجات هناك أوجه كثيره أولها معالج رسيومي مدمج داخل المعالج مثل المعالجات الرسوميه الخارجيه اى قادر علي تشغيل معظم الألعاب بصوره جيدة ولكنه لا يتساوي ابدا مع المعالجات الخارجية القوية والمرتفعة الثمن وهنا سنحصل علي معالج مركزى واخر رسومى بسعر أقل بمعني أن شراء معالج مركزي بلأضافه إلى نفس البطاقة الرسوميه لتحصل علي نفس الأداء سيكون أغلى من ثمن المعالج المسرع وستحصل علي نفس الأداء وايضا درجات حراره وسحب كهربى أقل وهو الهدف الثانى من تلك المعالجات ويأتى الهدف الثالث وهو الحوسبه GPGPU كنت أفضل عدم ذكرها حتى لا يتشتت القاريء ولكن سأعطى نبذه بسيطه فسوق الحوسبه يتجه إلى أستخدام كلا من المعالج مركزى والرسومى لتعطى نتائج أفضل فلو تم استخدام هذه الوحدات بها فهذا يعني انك تستخدم المعالج والبطاقه الرسوميه بلأضافه إلى أمكانيه أستخدام بطاقة رسومية أخرى مما يعطي أداء أفضل فى مجال الحوسبه من خلال المعالج والبطاقة الرسومية المدمجه وايضا من المعالج الرسومي كما فى الصورة السابقه (اي ان المعالجات المسرعه تستطيع ان تعالج نوعين من البيانات في وقت واحد)
أنواع المعالجات ؟
معالجات طاقم (X86):-
تعليمات X86 تستخدم فى الأجهزة المكتبيه وتتمثل في المعالجات المركزية والمعالجات المسرعه (CPU+APU) وهي المعالجات ذات الأداء الأعلى مع سحب طاقة كبير مقارنتا بمعالجات أخرى وهى الأكثر أنتشارا
وتنقسم إلى شركتين تقوم بلأنتاج هم INTEL و AMD
معالجات طاقم (ARM CORTEX):-
تأتى تلك المعالجات فى الأجزه اللوحية والأجهزة المحموله وتختلف عن معالجات X86 أختلاف كامل وجزرى من حيث البناء وطريقة التعامل مع البرامج بدأت فى الأنتشار فى الأونه الأخيره بسبب الدعم الكبير التى تلقته من كثير من المصنعين الدعم العتادى والدعم البرمجى والذي يعتبر أول خطوه لدخولها لعالم الحواسب الشخصيه عن طريق نظام Windows 8 تتميز تلك المعالجات بأنخفاض السحب الكهربي مقابل الأداء وايضا تتميز بأنخفاض تكلفتها وعدم حصريتها لدى الكثير فيقوم بأنتاتج تلك المعالجات الكثير من المصنعين مثل SAMSUNG -Nvidia , Apple والكثير يأتى قريبا لهذه المعالجات التى أثبتت فاعليتها في المجال الحوسبى بسبب التكلفه المنخفضة وايضا توفير الطاقه مقابل المعالجات الأخرى ولكنها تحتاج تطوير وهى لها مستقبل مشرق فى السنوات القادمه .
شارك المقال حتى تصل تلك المعلومات اكبر قدر من الناس وتغيير المفهوم المختلف للحاسب
