المعالج مسؤول عن العمليات المنطقية والحسابية معالجة البيانات. إنه الجزء الرئيسي من الكمبيوتر. خارجيًا ، وحدة المعالجة المركزية عبارة عن لوحة مربعة صغيرة مغطاة بلوحة معدنية في الأعلى. من الضروري استخدام غطاء معدني لحماية الرقائق. يشتمل السطح السفلي على عدد كبير من المسامير. يتم تثبيت وحدة المعالجة المركزية في مقبس على اللوحة الأم.
مكونات المعالج
تتكون وحدة المعالجة المركزية من:
غطاء وحدة المعالجة المركزية. يضمن الحماية من دخول الجسيمات الصغيرة ويمنع التلف الميكانيكي. الغطاء مصنوع من مادة ذات معامل توصيل حراري عالي. وبالتالي ، يمكن استخلاص الحرارة من الشريحة ، ويتم الحفاظ على درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية في النطاق الطبيعي.
لوحة Textolite.
جميع أجزاء المعالج متصلة بهذه اللوحة. يحتوي الجزء الخلفي من لوحة القماش على الكثير من المسامير.
إلى جانب النواة الرئيسية ، قد يكون معالج الرسومات جزءًا واحدًا من وحدة المعالجة المركزية. ليس هناك حاجة لوجود نواة رسومات متكاملة ، حيث لا تحتوي كل وحدة معالجة مركزية على واحد. يوفر دعمًا للرسومات.
تعد الرسومات المدمجة أكثر شيوعًا في أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو أجهزة سطح المكتب المكتبية ، والتي لا تتطلب متطلبات رسومات عالية.
وحدة المعالجة المركزية اختناق
هذه آلية أمان تمنع ارتفاع درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية أو التسبب في فشل الأجهزة أثناء التشغيل. تنشط الآلية عندما ترتفع درجة الحرارة إلى مستوى حرج. نتيجة لذلك ، يتم توفير الحماية عن طريق تقليل أداء النواة.
من خلال إعدادات BIOS ، من الممكن تغيير إعدادات الهرولة بالقوة لرفع تردد تشغيل وحدة المعالجة المركزية دون تشغيل الحماية.
مبدأ التشغيل
معالجة البيانات المتسلسلة. تستخرج وحدة المعالجة المركزية البيانات الضرورية من رمز البرنامج في كل مرة يتم فيها بدء العملية. يتم تحميل هذه البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت.
يعني التخزين المؤقت استخدام ذاكرة سريعة إضافية لتخزين نسخ من كتل البيانات من الذاكرة الرئيسية (RAM). هناك تمييز بين التخزين المؤقت للمستوى 1 والمستوى 2 والمستوى 3. تحتوي ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى 1 على أقصر وقت وصول وأصغر حجم. عادةً ما يكون لذاكرة التخزين المؤقت للطبقة الثانية وقت وصول أطول بكثير. ذاكرة التخزين المؤقت من الطبقة الثالثة هي الأكبر وهي بطيئة جدًا ولكنها لا تزال أسرع بكثير من ذاكرة الوصول العشوائي.
تنقسم البيانات إلى فئتين عندما تخرج من ذاكرة التخزين المؤقت: التعليمات والقيم. يتم إعادة توجيه التعليمات إلى سجلات التعليمات ، ويتم نقل القيم إلى سجلات البيانات. تشير السجلات إلى خلايا الذاكرة (SRAM).
تقدم السجلات خدمة إلى ALU (وحدة الحساب والمنطق). توفر وحدة ALU الطاقة للمعالج وتعالج البيانات الرياضية.
1. وحدة الحساب والمنطق (~ 1 كيلوبايت ، 1-2 دورة)
2. السجلات (حوالي 100 كيلوبايت ، 2-3 دورات)
3. مخبأ تعليمات المستوى 1 (حوالي 100 كيلوبايت ، 2-3 دورات)
4. مخبأ بيانات المستوى 1 (حوالي 100 كيلوبايت ، 2-3 دورات)
5. مخبأ المستوى 2 (حوالي 500 كيلوبايت ، 3-5 دورات)
6. المستوى 3 مخبأ (~ 10-15 ميجابايت ، 3-5 دورات)
7. DRAM - ذاكرة وصول عشوائي ديناميكية (حوالي 10 جيجابايت ، 50-200 دورة)
8. مساحة التخزين (حوالي 1000 جيجابايت ، 50000 دورة)
يتم تقسيم نتائج الحساب إلى جزأين مختلفين - منتهي وغير مكتمل ، يتم إرسالهما مرة أخرى إلى ذاكرة التخزين المؤقت.
في نهاية دورة الحوسبة ، تُكتب النتيجة النهائية إلى ذاكرة الوصول العشوائي. يعد ذلك ضروريًا لتحرير مساحة في ذاكرة التخزين المؤقت ، وهو أمر ضروري لعمليات جديدة.
تحديد
معدل ساعة
يتم تحديد معدل انتقال الدورة من خطوة إلى أخرى بواسطة الساعة. تردد نبضات الساعة لكل وحدة زمنية (ثانية واحدة) يسمى معدل الساعة. وحدة قياس تردد الساعة هي هرتز. كلما ارتفع معدل الساعة ، زاد عدد العمليات التي يقوم بها الكمبيوتر.
عندما يتم تطبيق جهد على مرنان الساعة ، يتذبذب التيار الكهربائي بسبب عمل بلورة الكوارتز. يتم إرسال هذه التذبذبات إلى مولد ساعة ، والذي يحولها إلى نبضات يتم إرسالها إلى حافلات البيانات.
عرض البت
يحدد عرض البت لوحدة المعالجة المركزية مقدار معالجة البيانات لكل دورة ساعة ، والتي يتم تبادلها بين وحدة المعالجة المركزية والذاكرة الرئيسية.
يمكن أن يكون حجم معالجة البيانات كما يلي:
1 بايت (8 بت) ؛
2 بايت (16 بت) ؛
4 بايت (32 بت) ؛
8 بايت (64 بت).
استهلاك الطاقة الكهربائية
يحدد استهلاك الطاقة الكهربائية للمعالج أدائه. على سبيل المثال ، تستهلك المعالجات ثنائية النواة التي تعمل بترددات منخفضة طاقة أقل من المعالج ثماني النواة.
بنيان
فيما يتعلق بالأجهزة ، فإن بنية وحدة المعالجة المركزية (تسمى أيضًا الهندسة الدقيقة) هي التصميم الداخلي لوحدة المعالجة المركزية من نفس الجيل أو النموذج.
فيما يتعلق بالبرنامج ، فإن بنية وحدة المعالجة المركزية هي التوافق مع مجموعة محددة من التعليمات (x86) ، وهيكلها (مجموعة التسجيل ، ونظام العنونة) ، وطريقة تنفيذها (عداد البرامج). هذه هي قدرة برنامج متوافق مع x86 على العمل على معمارية x86. في الوقت نفسه ، لن يعمل مثل هذا البرنامج على أنظمة أخرى (على سبيل المثال ، ARM).
أبنية وحدة المعالجة المركزية الرئيسية:
هندسة CISC (كمبيوتر مجموعة التعليمات المعقدة).
بنية RISC (كمبيوتر مجموعة التعليمات المخفضة).
بنية MISC (كمبيوتر مجموعة التعليمات الدنيا).
بنية VLIW (كلمة تعليمات طويلة جدًا).
العمارة الهجينة.
تحيات المهندس:- احمد المشد
Dark Storm
إرسال تعليق