المعالج الدقيق مقدمة الدرس الاول

المعالج الدقيق

عناصر الدرس 

1- الإختلافات الجوهرية بين تركيب أقدم وأحدث معالج دقيق.
2- المكونات الداخلية للمعالج الدقيق

                         خريطة مفاهيم لمكونات الدرس

أهداف الدرس :-
1- ان يميز الطالب بين الإختلافات والإضافات التى تمت على مكونات المعالج الدقيق منذ صناعة أول معالج إلى معالجات Pentium 4 .

2- ان يعرف الطالب اهميه الإضافات التى تم إضافتها للمعالجات الحديثة .

3- ان يذكر الطالب مكونات المعالج الدقيق بالتفصيل.

4- ان يذكر الطالب وظيفه كل مكون من مكونات المعالج الدقيق.

5-ان يصمم الطالب رسما يبين خطوات سير البيانات داخل المعالج وخروجها معلومات.

6- ان يذكر الطالب المكونات التى تؤثر بشكل مباشر على سرعة المعالج الدقيق.

مقدمه:
            يعتبر المعالج الدقيق واحد من مكونات منظومة الحاسب الاّلى الأساسية ،والمعالج الدقيق بمثابة "العقل" المدبر للحاسب الاّلى والمعروف بإسم "وحدة المعالجة المركزية".  ويقوم المعالج بتنفيذ البرامج المخزنة فى الذاكرة الأساسية وذلك بجلب تلك الأوامر ومن ثم تنفيذها متتالية والمكونات الداخلية للمعالج الدقيق ترتبط فيما بينها من خلال "النواقل"وهى عبارة عن عدد من الاسلاك المتوازية .وكذلك توجد النواقل خارج المعالج الدقيق فهى تربطه بالذاكرة الأساسية وبوحدات .الإدخال والإخراج 

  س:ولكن ماذا لو سألتك عن الإختلاف بين تركيب أول معالج وتركيب أحدث معالج دقيق ..ما الإختلاف؟؟

دعنى اوضح لك... فلو نظرنا معاً إلى اول تركيب بنائى للمعالج والذى أطلق عليه مسمى"VonNeumann"
:وكان ذلك فى الجيل الأول للمعالجات (1945-1955) سوف تلاحظ انه يتكون مما يلى

1- وحدة التحكم Control Unit : تقوم بجلب الأوامر من الذاكرة الأساسية وتقوم بتحديد نوعه. 2- المسجلات Registers : ويطلق على المسجلات "أسرع انواع وحدات الذاكرة " وهى من نوعية التخزين المؤقت للبيانات،فهى تقوم بتخزين نتائج المعالجة والتحكم فى المعلومات. وهذا النوع من الذاكرة مصنوع  من عدد من المسجلات محددة الحجم والوظيفة ، وعادة فإن المسجلات لها نفس الحجم . كل مسجل يمسك رقماً واحداً إلى الحد الأقصى لكل مسجل ،وتستطيع المسجلات القراءة والكتابة بسرعات عالية بما أنها موجودة داخل المعالج نفسه.          

3- وحدة الحساب والمنطق ALU : حيث تؤدى العمليات الحسابية والعمليات المنطقية الخاصة بما يسمى    ( الجبر البوليانى ) 

وهذه المكونات الثلاث تعتبر الاساس فى بناء المعالجات الدقيقة الحديثة

والسؤال الاّن

 .. ماهى الإضافات الأخرى التى يتمتع بها المعالجات الدقيقة الحديثة؟؟

بالنظر الى البناء الأساسى للمعالجات الدقيقة كما بالشكل التالى نجد انها تتكون مما يلى

1- وحدة التنفيذ  Execution Unit
2- جهاز توقع التفرع  Branch Predictor
3- وحدة معالجة النقط العائمة  Floating Point Unit
4- المستوى الأول من الذاكرة المخبأة  Level 1Cache
5- وحدة جلب وترجمة الأمر  Instruction Decode and Prefetch Unit
6- وحدة الحساب والمنطق للأعداد الصحيحة  Integer ALU
7- المسجلات  Registers
8- واجهة الناقل والنواقل  Bus Interface&Buses
9- مسار البيانات Data Path

وحدة جلب وترجمة الأمر  Instruction Decode and Prefetch Unit
وتنفيذه                              Execution Unit &

يوضح الشكل التالى أماكن تواجد وحدات الجلب prefetch والترجمة decode والتنفيذ execute على شريحة المعالج ......

يقوم المعالج من خلال هذه الوحدات بتنفيذ الأمر عن طريق مجموعه من الخطوات المتتابعه كما يلى ..

1- جلب الأمر التالى من الذاكرة من خلال "مسجل الأمر instruction register"
2- يتم تغيير قيمة "عداد البرنامج" لكى يشير إلى الأمر التالى .
3- يتم اختبار نوع الأمر الذى تم جلبه .
4- إذا كان الأمر يستخدم كلمة فى الذاكرة ، يتم اختبار مكانها .
5- يتم جلب الكلمة وقت احتياجها من مسجل المعالج .
6- يتم تنفيذ الأمر .

الانشطه

انتظرو......................

                                     الملخص

المكونات الرئيسية للمعالج

يتكون المعالج من الأجزاء الرئيسية التالية:

1. وحدة الإدخال والإخراج
2. وحدة التحكم .
3. وحدة الحساب والمنطق : وتتقسم لـ 1- وحدة الفاصلة العائمة و 2- وحدة الأعداد الصحيحة 3- المسجلات (*)
4. الذاكرة المخبئية .

تعريف المعالج:-

                    فالمعالج عبارة عن شريحة من السليكون مغلفة وموصلة باللوحة الأم بطريقة خاصة لتقوم باستقبال البيانات من أجزاء الحاسب الأخرى ومعالجتها ثم إرسال النتائج إلى الأجزاء الأخرى لإخراجها أو تخزينها وجميع العمليات الحسابية تقوم بها هذه الوحدة ، وكل ما تفعله أثناء عملك على الحاسب يقوم به المعالج جزئياً أو كلياً بشكل أو آخر

ويبرز الفرق بين معالج و معالج آخر فيما يلي :

1. المعالج السريع يقوم بنفس العمل و لكن أسرع من المعالج البطيء ، المعالج لا يحدد أداء حاسبك بمفرده ولكنه يحدد أقصى أداء يمكن أن يصل إليه حاسبك وعلى المكونات الأخرى في الحاسب أن تكون سريعة أيضاً لكي يكون الحاسب بكامله سريع .
2. الإعتمادية : إن المعالج المنخفض الجودة قد يجعل حاسبك غير مستقر .
3. إن المعالج السريع قد يشغل برنامج معين بينما المعالج الأبطأ لا يتمكن من تشغيله .
4. بعض المعالجات تستهلك الكثير من الطاقة مما يزيد من مشاكل الحرارة ويؤثر بالتالي على الأداء والاستقرار.
5. اختيار اللوحة الأم : حيث أن اللوحة الأم التي تختارها لا بد أن تدعم المعالج الذي تود تركيبه والعكس

إن هذا هو عمل الترانزسترات ، ولا تحسب أن ترنزستر واحد يستطيع أن يقوم باتخاذ القرارت بل إن هذه الترانزسترات موزعة في شكل مجموعات داخل المعالج لتقوم كل مجموعة منها بنوعية معينة من الأعمال ، فمثلاً أحد المجموعات مخصصة للمقارنة بين الأرقام و أخرى لاتخاذ القرارات في حالة معينة وهكذا ، وفي كل مجموعة تختلف عدد وطريقة تجمع الترانزسترات مما يؤثر على وظيفتها ، ويستطيع الحاسب باستخدام هذه المجموعات المختلفة بشكل مدروس ومنظم أن يقوم بكل العمل الذي يطلب منه .

إن كل "مجموعة" من هذه المجموعات تسمى "بوابة منطقية" وتختلف البوابات المنطقية بحسب الوظيفة التي تؤديها وعدد الترانزسترات التي تحتويها.

وتصنيع المعالج ماهو إلا وضع هذه المجموعات وربطها ببعضها بالشكل المطلوب ، إن "المجموعات" إذا تجمع عدد كبير منها لأداء وظيفة معينة تصبح ما نسميه "الـ آي سي" أو IC والمعالج ما هو إلا مجموعة من الـ IC مترابطة مع بعضها البعض بشكل معقد . وبكلمة أخرى فإن :

عدة ترانزسترات = مجموعة وظيفية (بوابة)

عدة مجموعات وظيفية (الآلاف منها )= "آي سي"

عدة "آي سي" = معالج

والترانزستور بحد ذاته هو وحدة صغير جداً تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها بمقدار يختلف باختلاف التيار الداخل لها أي أنها تسمح بالتحكم بشدة تيار كهربائي حسب شدة تيار كهربائي آخر ، فهي كالمفتاح الكهربائي ، وباستخدام هذه الوحدة الصغيرة (الترانزستور) يمكننا تنظيمها لتكوين وحدات ذات وظيفة معينة تختلف باختلاف ترتيب وتنسيق هذه الترانزسترات داخلها ، وبذلك يمكننا تكوين أنواع لا نهائية من الوحدات (المجموعات أو الـ IC ) ، وكلما زاد عدد الترانزسترات التي تتكون منها الـ IC كلما كان بإمكانها تأدية وظائف أكثر تعقيداً .

التقويم :-

السؤال الاول :- اكمل ما يالى

1- المعالج الدقيق هو ...........................................................................

2- ترتبط المكونات الداخليه للمعالج فيما بينهما من خلال...............................

3- يتكون المعالج الدقيق من
أ-...............................................................................
ب-............................................................................
جـ -............................................................................

4- الواحده التى تتحكم فى سير البيانات داخل المعالج وتنسق بين مختلف اجزائه هى............................................................................

السؤال الثانى :-

1- اذكر خطوات تنفيذ المعالج لامر ما؟

2- اذكر الاضافات  التى تم تزويدها او اضافتها للمعالج الحديث؟

السؤال الثالث :-  ضع علامه صح امام العباره الصحيه وعلامه خطاء انان العباره الخطاء

1- يتحدد اداء حاسبك على المعالج فقط     (            )

2- لابد ان تدعم اللوحه الام المعالج الذى يتم تركيبه عليها  (            )

4- تقاس سرعه المعالجات بالميجا هرتز       (            )

وحده الادخال والاخراج هى المسؤاله عن اجراء العمليات الحاسبيه والمنطقيه داخل المعالج                                                                            (            )




بالنسبه للفيديو اياك حد يتكلم هنزله بس الصبر