وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر (CPU) مبنية على دائرة متكاملة واحدة (IC) يسمى أ المعالج الدقيق .
يسمى الكمبيوتر الرقمي الذي يحتوي على معالج دقيق واحد يعمل بمثابة وحدة المعالجة المركزية (CPU) بالكمبيوتر الصغير.
وهو جهاز إلكتروني قابل للبرمجة، ومتعدد الأغراض، وقائم على الساعة، وقائم على التسجيل، يقرأ التعليمات الثنائية من جهاز تخزين يسمى الذاكرة، ويقبل البيانات الثنائية كمدخلات ويعالج البيانات وفقًا لتلك التعليمات ويقدم النتائج كمخرجات.
يحتوي المعالج الدقيق على ملايين المكونات الصغيرة مثل الترانزستورات والسجلات والثنائيات التي تعمل معًا.
مخطط الكتلة لجهاز كمبيوتر صغير
يتكون المعالج الدقيق من ALU ووحدة التحكم ومصفوفة التسجيل. أين يذهب ينفذ العمليات الحسابية والمنطقية على البيانات الواردة من جهاز الإدخال أو الذاكرة. تتحكم وحدة التحكم في التعليمات وتدفق البيانات داخل الكمبيوتر. و، تسجيل المصفوفة يتكون من سجلات محددة بأحرف مثل B وC وD وE وH وL والمراكم.
تطور المعالجات الدقيقة
يمكننا تصنيف المعالجات الدقيقة حسب الأجيال أو حسب حجم المعالج الدقيق:
مفتاح إدخال الكمبيوتر المحمول
الجيل الأول (المعالجات الدقيقة 4 بت)
تم تقديم الجيل الأول من المعالجات الدقيقة في عام 1971-1972 من قبل شركة إنتل. كان اسمه إنتل 4004 لأنه كان معالج 4 بت.
لقد كان معالجًا على شريحة واحدة. ويمكنه إجراء عمليات حسابية ومنطقية بسيطة مثل الجمع والطرح وBoolean OR وBoolean AND.
كان لدي وحدة تحكم قادرة على أداء وظائف التحكم مثل جلب التعليمات من ذاكرة التخزين، وفك تشفيرها، ثم توليد نبضات تحكم لتنفيذها.
الجيل الثاني (معالج دقيق 8 بت)
تم تقديم المعالجات الدقيقة من الجيل الثاني في عام 1973 مرة أخرى بواسطة شركة إنتل. لقد كان أول معالج دقيق ذو 8 بتات يمكنه إجراء العمليات الحسابية والمنطقية على كلمات ذات 8 بتات. كان Intel 8008، ونسخة محسنة أخرى كانت Intel 8088.
الجيل الثالث (معالج دقيق 16 بت)
تم تمثيل المعالجات الدقيقة من الجيل الثالث، التي تم تقديمها في عام 1978، بـ إنتل 8086، زيلوج Z800 و 80286 ، والتي كانت عبارة عن معالجات 16 بت ذات أداء مثل أجهزة الكمبيوتر الصغيرة.
طوبولوجيا النجوم
الجيل الرابع (المعالجات الدقيقة 32 بت)
قدمت العديد من الشركات المختلفة المعالجات الدقيقة 32 بت، ولكن الأكثر شعبية هو إنتل 80386 .
الجيل الخامس (المعالجات الدقيقة 64 بت)
من عام 1995 إلى الآن نحن في الجيل الخامس. بعد 80856، خرجت إنتل بمعالج جديد وهو معالج بنتيوم وتلاه بنتيوم برو وحدة المعالجة المركزية ، والذي يسمح لوحدات المعالجة المركزية المتعددة في نظام واحد بتحقيق المعالجة المتعددة.
هناك معالجات 64 بت محسنة أخرى معالجات سيليرون، ثنائي، رباعي، ثماني النواة .
الجدول: معالجات Intel الدقيقة المهمة
| المعالج الدقيق | سنة الاختراع | طول كلمة | سعة معالجة الذاكرة | دبابيس | ساعة | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 4004 | 1971 | 4 بت | 1 كيلو بايت | 16 | 750 كيلو هرتز | المعالج الدقيق الأول |
| 8085 | 1976 | 8 بت | 64 كيلو بايت | 40 | 3-6 ميغاهيرتز | معالج دقيق 8 بت مشهور |
| 8086 | 1978 | 16 بت | 1 ميجابايت | 40 | 5-8 ميغاهيرتز | تستخدم على نطاق واسع في PC/XT |
| 80286 | 1982 | 16 بت | 16 ميجا حقيقي و 4 جيجا افتراضي | 68 | 6-12.5 ميجا هرتز | تستخدم على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر/AT |
| 80386 | 1985 | 32 بت | 4 جيجابايت حقيقي، 64 تيرابايت افتراضي | 132 14X14 بي جي ايه | 20-33 ميجا هرتز | يحتوي على MMU على الرقاقة |
| 80486 | 1989 | 32 بت | 4 جيجابايت حقيقي، 64 تيرابايت افتراضي | 168 17X17 بي جي ايه | 25-100 ميغاهيرتز | يحتوي على MMU وذاكرة التخزين المؤقت وFPU و1.2 مليون ترانزستور |
| بنتيوم | 1993 | 32 بت | 4 جيجابايت عنوان حقيقي 32 بت وناقل بيانات 64 بت | 237 بغا | 60-200 | تحتوي على 2 وحدة ALU، 2 ذاكرة تخزين مؤقت، FPU، 3.3 مليون ترانزستور، 3.3 فولت، 7.5 مليون ترانزستور |
| بنتيوم برو | تسعة عشر خمسة وتسعين | 32 بت | 64 جيجا بايت، ناقل عنوان 36 بت حقيقي | 387 بغا | 150-200 ميغاهيرتز | إنه معالج تدفق البيانات. ويحتوي أيضًا على ذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الثاني، 3.3 فولت |
| بنتيوم الثاني | 1997 | 32 بت | - | - | 233-400 ميجا هرتز | جميعها تتميز بتقنية Pentium pro plus MMX، 3.3 فولت، 7.5 مليون ترانزستور |
| بنتيوم الثالث | 1999 | 32 بت | 64 جيجابايت | 370 بغا | 600-1.3 ميجا هرتز | نسخة محسنة من بنتيوم الثاني؛ 70 تعليمات SIMD جديدة |
| بنتيوم 4 | 2000 | 32 بت | 64 جيجابايت | 423 بغا | 600-1.3 جيجا هرتز | نسخة محسنة من بنتيوم الثالث |
| ايتانيوم | 2001 | 64 بت | 64 سطر عنوان | 423 بغا | 733 ميجا هرتز-1.3 جيجا هرتز | معالج EPIC 64 بت |
أين،
المصطلحات الأساسية المستخدمة في المعالجات الدقيقة
فيما يلي قائمة ببعض المصطلحات الأساسية المستخدمة في المعالجات الدقيقة:
مجموعة التعليمات - مجموعة الأوامر التي يستطيع المعالج أن يفهمها تسمى مجموعة التعليمات. إنها واجهة بين الأجهزة والبرامج.
حافلة - مجموعة الموصلات المخصصة لنقل البيانات أو معلومات العنوان أو التحكم إلى عناصر مختلفة في المعالج الدقيق. سيحتوي المعالج الدقيق على ثلاثة أنواع من الناقلات، أي ناقل البيانات، وحافلة العنوان، وحافلة التحكم.
قراءة ملف CSV في جافا
IPC (تعليمات لكل دورة) - هو مقياس لعدد التعليمات التي تستطيع وحدة المعالجة المركزية تنفيذها في ساعة واحدة.
سرعة الساعة - هو عدد العمليات التي يستطيع المعالج القيام بها في الثانية الواحدة. يمكن التعبير عنها بالميغاهيرتز (MHz) أو الجيجاهيرتز (GHz). ويسمى أيضًا معدل الساعة.
إلغاء تثبيت الزاوي cli
عرض النطاق - عدد البتات التي تتم معالجتها في تعليمة واحدة يسمى عرض النطاق الترددي.
طول كلمة - عدد البتات التي يستطيع المعالج معالجتها في المرة الواحدة يسمى طول الكلمة للمعالج. يمكن للمعالج الدقيق 8 بت معالجة بيانات 8 بت في المرة الواحدة. يتراوح نطاق طول الكلمة من 4 بت إلى 64 بت اعتمادًا على نوع الكمبيوتر الصغير.
أنواع البيانات - يدعم المعالج الدقيق تنسيقات أنواع بيانات متعددة مثل الأرقام الثنائية وASCII والأرقام الموقعة وغير الموقعة.
عمل المعالجات الدقيقة
يتبع المعالج الدقيق تسلسلًا لتنفيذ التعليمات: جلب، فك تشفير، ثم تنفيذ.
في البداية، يتم تخزين التعليمات في ذاكرة تخزين الكمبيوتر بترتيب تسلسلي. يقوم المعالج الدقيق بجلب تلك التعليمات من المنطقة المخزنة (الذاكرة)، ثم يقوم بفك تشفيرها وتنفيذ تلك التعليمات حتى يتم استيفاء تعليمات STOP. ثم يرسل النتيجة في شكل ثنائي إلى منفذ الإخراج. بين هذه العمليات، يقوم السجل بتخزين البيانات المؤقتة وتقوم ALU (وحدة الحساب والمنطق) بوظائف الحوسبة.