كيف يعمل المعالج وكيف يعالج البيانات ؟

كيف يعمل المعالج ؟ وكيف يعالج البيانات ؟

هل تساءلت يوما كيف تتم معالجة البيانات داخل حاسوبك؟ هل تساءلت يوما من المسؤول عن معالجتها او كيف تظهر لك المعلومة بهذا الشكل؟ .. حسنا لا تتعب نفسك كثيرا بالبحث لأنك عند الإنتهاء من قراءة هذه التدوينة ستجيب نفسك بنفسك بل وأكثر من ذلك حيث سأخبرك ايضاً عن كيف تبحث، فهدف هذا المقال هو أن يقوم بتوضيح فكرة عمل المعالج في جهازك وكيف يعمل وكيف يقوم بمعالجة البيانات بالاضافة الي توضيح اساسيات شراء المعالج وكيف تقوم بشراءه. فكل ما عليك هو أن تتابع هذا الموضوع.

المعالج أو Central Processing Unit أو كما هو متعارف عليه CPU ، حيث يعتبر بمثابة دماغ الحاسب فعندما تفهم كيف يعمل المعالج ستفهم كيف يعمل الحاسب بشكل عام. ففي كل معالج هناك سلك محدد يومض بشكل متراتب ليساعد في إبقاء كل ما يحدث داخل المعالج متزامن ، هذا السلك يسمى بالساعة clock ، في معالجاتنا الحالية الساعة تقاس بالـ GHZ ، الجيجا ترمز الى بليون والهرتز ترمز الى المرة في الثانية بمعنى آخر وحدة الحساب في معالجاتنا الحالية تصل الى بلايين المرات في الثانية ، وهذه السرعة تمكن المعالج من القيام بعمليات معقدة جدا خلال زمن قصير لا يتجاوز أجزاء من الثانية.   

اذا قمت بقلب المعالج سترى العديد من الرؤوس والتي يمكن اعتبارها نقطة الوصل بين المعالج و اللوحة الأم ليكون قادرا على ارسال واستقبال البيانات، أكثر العمليات التي يقوم بها المعالج تكون بينه وبين ذواكر الوصول العشوائي RAM. وسنتطرق بشكل سريع على ما تحويه ذواكر الوصول العشوائي لتكون قادرا على فهم المعالج بشكل أوضح وسيكون لنا موضوع اخر مخصص للتحدث عن ذواكر الوصول العشوائي بشكل أوسع ومفصل باذن الله.

ذواكر الوصول العشوائي أو RAM تحتوي علي عدد من العناوين ومقابل كل عنوان مُخزن قطعة من البيانات. المعالج عادة يطلب ويعالج البيانات بشكل مرتب ومتتالي من الذاكرة ، لكن على اي حال اذا اراد المعالج أي بيانات لم تكن بالترتيب ترسلها الذاكرة له وهذا سبب تسميتها ذاكرة الوصول العشوائي لكن بالحالة الطبيعية يتم معالجتها بالترتيب والتتالي.

لكن كيف يقوم المعالج بطلب البيانات من الذواكر ؟ ؛ لنفرض مثلا انك قمت بتشغيل برنامج على حاسبك ، عندها يقوم المعالج بارسال عنوان للذاكرة ( العنوان هنا يحوي معلومات البرنامج في الذاكرة ) ثم يقوم باعطاء نبضة تفعيل أو Enable وعندها الذاكرة تقوم بإرجاع البيانات المطلوبة للمعالج لتتم معالجتها ثم يطلب المعالج عنوان آخر و تتوالى العملية حتى ينتهي المعالج تماماً.

لكن ماذا لو أراد المعالج حفظ بيانات على الذاكرة؟ بهذه الحالة يختلف ترتيب الإرسال حيث يقوم بإرسال عنوان ثم البيانات المطلوب حفظها ويعطي للذاكرة نبضة set ، عندها تقوم الذاكرة باستبدال محتوى العنوان بالبيانات الجديدة ، بالتأكيد هذه العمليات تتم خلال اجزاء من الثانية.

البيانات في الرام تتكون من تعليمات أو أرقام أو أحرف أو حتى عناوين ، لا استغرب إذا سألت نفسك كيف البيانات هي عناوين؟ بالفعل يمكن تخزين عناوين لكن تستخدم هذه العناوين لأسباب أخرى ومتعددة كمثال إذا قام المعالج بجمع عددين وأراد إخراج الناتج الى الطابعة مثلاً ، يقوم بطلب عنوان الطابعة ( المخزن فعليا على شكل بيانات ) ، كما أن البيانات في ذواكر الوصول العشوائي مخزنة بطريقة عشرية (أصفار و واحدات). 

يوجد أيضا ما يدعى بـ لائحة التعليمات، طبعا لن أقوم بذكرها كاملة لكن هذه التعليمات الأكثر شيوعا:

• Load : تحميل بيانات من الذاكرة رقم مثلا.
• Add : جمع عددين معا.
• Store : اعادة تخزين رقم الى الذاكرة.
• Compare : مقارنة رقمين معا.
• Jump if condition : الانتقال الى عنوان محدد اذا تحقق شرط ما.
• Jump : الانتقال الى عنوان محدد.
• Out & In : ادخال و اخراج البيانات (الادخال من لوحة المفاتيح و الاخراج يكون الى الشاشة مثلا )

سأقوم بشرح بسيط لما يحويه المعالج من مكونات وكيف تتم عملية معالجة البيانات بداخله. المكون الاساسي والذي يعتبر هو القائد في المعالج يدعى وحدة التحكم أو Control Unit والذي يقوم باستقبال البيانات من الذاكرة وارسال العناوين لها لذلك يمكن اعتبارها المتحكم الحقيقي بالمعالج. واحد المكونات الأساسية أيضا هي وحدة الحساب والمنطق ALU ، وهذه الوحدة مهمتها القيام بجميع العمليات الحسابية والمنطقية في المعالج سواءا كانت جمع أو طرح أو حتى المقارنة.

لوحدة الحساب والمنطق مدخلين ، تقوم وحدة التحكم بارسال المدخلات لها وهي تقوم بالعمليات في الداخل و تعطي النتيجة، هنالك نوعان من العمليات أولها تعطي ناتج في هذه الحالة تقوم بتسجيل الناتج في قطعة معينة تسمى المسجل ، المسجل عمله بسيط جدا حيث مهمته الوحيدة تخزين البيانات مؤقتا بالسرعة فقط لا غير.

أما اذا كانت العملية منطقية مقارنة مثلا يكون ناتج العملية عبارة عن تعليمة أخرى JUMP IF كمثال هنا تقوم وحدة الحساب والمنطق بعملية الإخراج لوحدة التحكم عن طريق ما يدعى بالأعلام ( لن أقوم بالتطرق لهذا الموضوع الآن لطوله و تشعبه الكبير ولكن مستعد للإجابة على أي سؤال ) ، نقطة أخرى نسيت ذكرها سابقا أن المسجل لا يأخذ الأمر من وحدة الحساب والمنطق أي لا يقوم بالتسجيل قبل أن يأخذ نبضة تفعيل Enable من وحدة التحكم.

إلى هنا أعتقد أنك أصبحت ملم بكيفية عمل المعالج ومعالجته للبيانات ، حسنا هذا الكلام جيد لحصيلة معلوماتك لكن لغير المهتمين بمجال الهاردوير أو بكيفية عمل المعالج سأقوم باعطائك بعض النصائح عن الأمور التي تبحث عنها عند شرائك معالج وكيف تقارن بين نوعين و تختار المناسب لك أكثر.

المعالجات تصنع بشكل أساسي من قبل شركتين كبيرتين هما Intel و AMD الإختيار بينهما سيعتمد على مراجعات المعالجات على الانترنت والمواقع التي تقوم بتقييم للمعالجات وطبعا قبل الشراء ( أنصح بالبحث و القراءة و مشاهدة المراجعات قبل شراء أي قطعة ليس المعالج فقط ).

وما عليك سوى النظر الى شيئين أساسين قبل شراء المعالج هما :

• عدد الأنوية num. Of cores : القاعدة العامة تقول كلما كان عدد الأنوية أكثر كلما كان المعالج أقوى.
• Clock speed : تكلمنا عنها سابقا وهي عدد العمليات في الثانية وتقاس بالـ GHZ أيضا كلما كانت أكبر كلما كان المعالج أفضل.

أعلم أن التدوينة طويلة نوعا ما ، لكن أرجو أن تكون قد استفدت منها و أي استفسار أنا جاهز للإجابة عنه ، أخبرنا بنوع معالجك وهل أنت راض عن أداءه أم لا ؟ بانتظار آرائكم بالتدوينة.

---------------------------------------------------------------------------------