‎٠,‏ عندما تكون الذاكرة المخبئية على ناقل النظام يكون ترددها هو نفس سرعة
‎٠‏ الذاكرة المخبئية الموضوعة داخل المعالج (معلجات الجيل السادس ) تعمل
عادة بنصف سرعة المعالج ( المعالجات بتردد 777 ميجاهيرتز أو أقل ) أو
بنفس سرعة المعلج (معلجات سيليرون و زبون وبنتيوم برو )
‎٠‏ معلجات الجيل الخامس جميعها لها ذاكرة مخبئية من المستوى الثاني على
اللوحة الأم وترددها لا يزيد عن 17 ميجاهيرتز عمومآ ِ
‏وبتطبيق ما سبق نستطيع أن نعرف سرعة الذاكرة المخبئية لكل معالج وهذه أمئلة :
‎7676 ‏ميجاهيرتز : سرعة ناقل النظام هي‎ ٠٠00 ‏معالج بنتيوم بسرعة‎ ٠
‏ميجاهيرتز فتكون سرعة الذاكرة المخبئية الموجودة على اللوحة الأم هي‎
‎٠‏ معالج بنتيوم الثاني "7 ميجاهيرتز سرعة ناقل النظام فيه 260 ميجاهيرتز
إلا أن الذاكرة المخبئية فيه موجودة داخل المعالج فتكون سرعة الذاكرة
المخبئنية تساوي 3 تقسيم ؟ - ‎1١65‏ ميجاهيرتز
‏ معالج بنتيوم الثالث زيون ‎5٠٠0‏ ميجاهيرتز له ذاكرة مخبئية بسرعة ‎٠٠00‏
‏إن وضع الذاكرة المخبئية داخل المعالج له فائدتين : الأولى هي السرعة أما الثانية
‏فتبرز في حالة تركيب أكثر من معالج واحد على اللوحة الأم لأن كل معالج له
الذاكرة العشوائية الخاصة به ولا تتزاحم المعلجات على الذاكرة المخبئية
‏ماجد ضاهر

إن أول خطوة لصناعة المعالج هي جلب السيليكون (موجود بكثرة في الرمال
الصحراوية البيضاء ) ومعالجته بشكل خاص ودقة تامة ليصبح في النهاية على شكل
كريستال حجم الواحدة منها يقارب العشرين سنتيمتراً ؛ وتقطع بواسطة أدوات خاصة
إلى شرائح كل شريحة منها سمكها أقل من ‎١‏ مليمتر - تخيل - وقطرها ‎7١‏ سم (
عملية دقيقة جدآ ) وتستعمل كل واحدة من هذه الرقاقات بعد المعلجة في صنع ما
يقرب من ‎١٠5٠‏ معلج يعطب منها حوالي ب وتكفي الكريستالة الواحدة لصنع
الآلاف من المعالجات وكلما كانت شريحة السليكون أقل سمكا كلما تمكنا من إنتاج
معلجات أكثر بنفس كتلة الكريستال وهذا يخفض التكلفة
تأتي بعد ذلك مرحلة تصميم المعالج (على الورق) وهذه عملية تأخذ الكثير من الوقت
وقد تستهلك جهد عمل المئات بل الآلاف من المهندسين لشهور أو سنين ثم بعد ذلك
ومكلفة جداً ويتم تن تصنيع الترانزستورات باستخدام الضوء ومواد حساسة للضو “على
شكل طبقات تختلف باختلاف المعالج وحسب تعقيده لتنتج لنا من كل رقاقة كما قلت
المئات من المعالجات ؛ فتقطع هذه الرقاقة إلى مئات القطع لتكون كل قطعة معالج
قائم بذاته
ثم تأتي بعد ذلك عملية وضع كل رقاقة من هذه الرقاقات داخل غلاف لها حتى
تحميها من العوامل الخارجية وحتى يسهل حملها والتعامل معها ؛ ولكل معالج
طريقته في التغليف ويعتبر التغليف أيضاً عملية معقدة كون عدد الإبر كبير (المئات)
طبعاً بعض القطع من هذه الرقاقات قد لا تعمل نتيجة كون بعض أجزاء السيليكون
الساعة للمعلجات كما إن نسبة المعالجات المعطوبة من هذه العملية ككل تؤثر في
سعر المعلج ؛ وكلما شر ع المهندسون في تصميم معالج جديد كان في البداية غالي
المن بسبب قلة الخبرة الف تجعل نسبة المحالجات المحطوبة قليلة جنا ؛ ومع الوقت
تقل النسبة وينخفض سعر المعلج
يحرص مصنعي المعالجات على تصميم معالجات من شرائح سيليكون صغيرة بقدر
الإمكان لأن ذلك يعني نسبة أقل من المعلجات المعطوبة وتخفيض التكلفة ؛
وتخفيض الحرارة الناتجة و المعالجات تصبح أكثر قوة مع الوقت ؛ ولكي تكون
أكثر قوة لابد أن تحوي عدد أكبر من الترانزستورات في حجم صغير ؛ فتستعمل
معماريات أصغر للمعالج كي تتيح لنا ذلك
تغليف المعالجا”
إن الغرض من التغليف هو أن نجعل شريحة السيليكون سهلة الحمل وآمنة من
العوامل الخارجية وأن توصل من الخارج مع اللوحة الأم حتى يتواصل المعالج مع
الأجزاء الأخرى للحاسب
كان أول معالج من نظام 18/1 يستخدم نظام تغليف يدعى 018 ولكن هذا الطريقة
لم تعد تنفع في المعلجات الأحدث بسبب العدد الكبير للإبر الذي يستدعي أن يكون

المعالج طويل جدآً حتى يكفي كل هذا العدد من الإبر لأن الإبر في هذا النوع من
التغليف كانت تخرج من طرفين فقط من أطراف المعالج
لذا طور النوع الثاني من التغليف يسمى 6/8 وفيه يوضع المعالج داخل علبة
مربعة أو مستطيلة الشكل قليلة الارتفاع وتخرج إبر المعلج من الأسفل وتدخل في
مقبس خاص على اللوحة الأم ؛ ويوفر هذا النوع من التغليف خروج عدد كبير من
0/8 ؛ وأحياناً يصنع من السيراميك 067 © (يعتبر البلاستيك أفضل من
ازدادت الحاجة لعدد أكبر من الإبر مرة ثانية فتم تعديل ال 06/5 وسمي 6/8م5
ليتسع لعدد أكبر من الإبر ؛ ومعالج بنتيوم غلف بهذه الطريقة أما المعالج بنتيوم
برو فقد تم تغليفه بطريقة خاصة باستخدام طريقة اسمها 6/2 0811610 اونا
" حيث تحوي هذا التغليف ليس فقط المعالج بل أيضاً الذاكرة المخبئية المدمجة به
كان المعالج بنتيوم برو معالج مكلف
كون الذاكرة المخبئية كانت داخل
تغليف المعالج فقررت إنتل إزالتها ؛
ولكن وضع الذاكرة المخبئية على
اللوحة الأم - مثل المعالج بنتيوم
سيجعل منها ذاكرة بطيئة فما هو الحل
كان الحل هو التغليف الجديد 5]620
حيث وضع المعالج مع الذاكرة الو وح
العشوائية على لوحة إلكترونية ال 0_0
عة 068 وتظيفهما داخل كا المعالج بنتيوم الثاني : المعالج (في
ترج يتضًا مع اللوحة الأم بواسطة المنتصف) مع الذاكرة المخبنية على لوحة
ا م إلكترونية مطبوعة أما الكارترج فهو منزوع
‎١ ١‏ لتوضيح الأجزاء الداخلية
أما في المفكرات فالأمر يختلف ؛ تنتج شركة إنتل حزمة تحوي المعالج والذاكرة
المخبئية وطقم الرقاقات في قطعة واحدة لتقليل الوزن والمساحة :
كانت المعالجات المغلفة بطريقة 065/8 تركب في اللوحة الأم بطريقة خاصة وكان
من الصعب على معظم المستخدمين أن يستبدلوا معالجاتهم بأنفسهم إلى أن تم
استعمال مقبس يسمح بسهولة إزالة وتركيب المعالج وصار يدعى مقبس ]21 ومعناه
"إدخال المعلج بدون قوة "
تزوير المعلجات

توجد في الأسواق معالجات مزورة ؛ تقوم عصابات التزوير بتغيير الرقم المحفور
يجلبون معلج بنتيوم ‎١17‏ ويمحون ال767١‏ ويكتبون بدلا منها ‎٠٠١‏ ؛ وخذ يا زيد
المعالج المزور بسعر المعلج ‎7٠١‏ ميجاهيرتز
انتشرت هذه الطريقة في المعالج بنتيوم بشكل كبير جداآً ؛ وهناك برامج موجودة في
أجزاء المعالج الداخلية
البنية التحتية للمعالجات
تتألف المعالجات من عدد كبير جداً من الترانزستورات ؛ فما هو عمل هذه
الترانزستورات ؟ ومما يتكون ؟
إن المعالج يقوم مبداً عمله على التعامل مع البيانات على شكل بتات وبايتات ؛
فالمعالج لا يفهم إلا لغة البتات على شكل واحدات وأصفار ؛ بالنسبة لك فإن البتات قد
تعني لك في نهاية المطاف صورة أو رسلة أو أو أما بالنسبة للمعلج فهي
واحدات وأصفار كل بت يعتبره شحنة ويتعامل معه على أنه شحنة ينقلها ويخزنها
وإذا نظرنا نظرة متعمقة في داخل المعالج ونظرنا لما يعمله المعالج نجد أنه إما يقوم
بالعمليات الحسابية كالجمع والطرح إلخ أو يقوم بالعمليات المنطقية كلمقارنة بين
الأعداد ؛ وفي كل الأحوال على المعالج أن يتخذ - بمساعدة التعليمات - القرارات
الصحيحة ويقود دفة العمل على هذا الأساس ؛ فكيف يتخذ الحاسب القرارات ؟
إن هذا هو عمل الترانزستورات ؛ ولا تحسب أن ترانزستور واحد يستطيع أن يقوم
باتخاذ القرارت بل إن هذه الترانزستورات 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 و هكذا ؛ وفي كل
مجموعة تختلف عدد وطريقة تجمع الترانزستورات مما يؤثر على وظيفتها ؛
ويستطيع الحاسب باستخدام هذه المجموعات المختلفة بشكل مدروس ومنظم أن يقوم
إن كل "مجموعة" من هذه المجموعات تسمى "بوابة منطقية" وتختلف البوابات
وتصنيع المعالج ما هو إلا وضع هذه المجموعات وربطها ييعضها بالشكل المطلوب
؛ إن "المجموعات" إذا تجمع عدد كبير منها لأداء وظيفة معينة تصبح ما نسميه "ال
أي سي " أو © والمعالج ما هو إلا مجموعة من ال 10 مترابطة مع بعضها البعض
بشكل معقد وبكلمة اخرى فإن :

عدة "أي سي" - معلج
والترانزستور بحد ذاته هو وحدة صغير جدآً 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 الترانزستورات داخلها ؛ وبذلك بمكننا تكوبين
هناك فرق مهم جداً بين المعلج وبين ©! عادي وهو أن المعالج قابل للبرمجة بحيث
يمكنه تأدية أية وظيفة تطلب منه بينما ال ©0| العادي لا يمكنه ذلك بل هو مخصص
لعمل معين في جهاز معين إن المعلج قادر على فعل ذلك لأنه يقسم أي عمل يقوم
به إلى أقسام صغيرة تسمى التعليمات ؛ ويعتمد المعالج على البرنامج ليقول له متى
وكيب ين كل تطيته حكن يج العمل المطلوب بَزتما آل | الغادي لا يطلب
برنامج ولكن تركييته تؤدي العمل المطلوب منها بحكم تركبيها
يوجد داخل المعالج ملايين الترانزستورات التي تؤدي بمجملها للقيام بعمل المعالج ؛
ولا يخفى عليك أن هذه الملايين من الترانزستورات موضوعة كلها في مساحة
صغيرة جدآً أي أنها محشورة وبين الواحدة والأخرى مساحة قليلة ( الترانزستورات
لا ترى بالعين المجردة ) وهذه الوحدات موصلة مع بعضها البعض بأسلاك صغيرة
جدآً تضمن تدفق البيانات بين الترانزستورات ؛ ويقاس سماكة هذه الأسلاك
معمارية المعالج أصغر كلما كان استهلاك الطاقة أقل و كانت الحرارة الناتجة من
المعالج أقل مما يخفف من مشاكل التبريد وكذلك يمكننا المعمارية الأصغر من
استخدام فولتية أقل للتيار المار في هذه الأسلاك
والمايكرون هو وحدة قياس الطول تساوي واحد من المليون من المتر ؛ وحتى
مايكرون ( أي نصف مايكرون ) بينما المعالج 1//124/! بنتيوم معماريته ‎٠708‏
‏مايكرون (تستطيع أن تتصور كم هو دقيق ومتطور هذا الشيء المسمى معالج ) بينما
المعالج بنتيوم الثاني يستعمل معمارية ‎٠758‏ مابكرون
السؤال هو هل يوجد أقل من ذلك ؟ والجواب هو نعم : لقد نجحت شركة ا/(8|
بفضل نوع من التقنيات الجديدة بتطوير طريقة لصنع معلجات بمعمارية ‎١١‏

من وضع عدد أكبر من الترانزستورات في مساحة أقل مما يمكننا من تصنيع
معلجات أقوى بتكلفة منخفضة
المكونات الرئيسية للمعالج
يتكون المعالج من الأجزاء الرئيسية التالية:
‎١‏ وحدة الإدخال والإخراج
‏ٍ وحدة التحكم
‏* وحدة الحساب والمنطق : وتتقسم ل ‎-١‏ وحدة الفاصلة العائمة و 7- وحدة
الأعداد الصحيحة 7- المسجلات
‏ الذاكرة المخبئية
‏تتحكم وحدة الإدخال والإخراج بتسيير المعلومات إلى ومن المعالج ؛ وهي الجزء
الذي يقوم بطلب البيانات والتنسيق مع الذاكرة العشوائية في تسيير البيانات ؛ لا يوجد
أي شئ خاص في هذه الوحدة وليس لها تأثير في أداء المعلج لأن كل معالج مزود
بوحدة الإدخال والإخراج التي تناسبه وليس بإمكانك ترقية أو تعديل هذه الوحدة بل
هي جزء لا يتجزاً من وحدة المعالجة المركزية نفسها
‏إن أحد الأسباب التي تجعل وحد الإدخال والإخراج مهمة هي احتوائها على الذاكرة
المخبئية من المستوى الأول (11)
‏وحدة التحكم هي الوحدة التي تتحكم بمسيرة البيانات داخل المعالج وتنسق بين
مختلف أجزاء المعالج للقيام بالعمل المطلوب وتتولى مسؤولية التأكد من عدم وجود
أخطاء في التنسيق ؛ لذا في العقل المدبر للمعلج وأيضاً ليس بإمكانك ترقية أو
تعديل هذه الوحدة بل هي جزء لا يتجزاً من وحدة المعالجة المركزية وتقوم هذه
الوحدة أيضا بتنفيذ الوسائل المتطورة لتسريع تنفيذ البرامج مثل توقع التفرع وغيرها
‏تتحكم هذه الوحدة بتردد المعالج ؛ فإذا كان لديك معالج تردده ‎١٠١‏ ميجاهيرتز مثلا
فإن هذا معناه أن وحدة التحكم فيه تعمل على تردد ‎١٠١‏ ميجاهيرتز

‎١٠-١‏ - وحدة الفاصلة العائمة
‏إنه من الصعوبة بمكان على المعالج أن يقوم بحساب أعداد الفاصلة العائمة ( وهي
‏و 770007 ) لأنه في هذه الحالة سوف يستهلك الكثير من قوة المعلجة في
حساب عملية واحدة
‏ووحدة الفاصلة العائمة هي وحدة موجودة داخل المعلج ومتخصصة في العمليات
الحسابية الخاصة بالفاصلة العائمة وتلعب هذه الوحدة دورآً رئيسياً فى سرعة تشغيل
البرامج التي تعتمد بشكل كبير على الأعداد العشرية وهي في الغالب الألعاب الثلاثية
الأبعا وبرامج الرسم الهندسي
‏يساعد قوة وحدة الفاصلة العائمة الكبيرة في تسريع الألعاب الثلاثية الأبعاد ؛ مع أن
دور المعالج قد قل خلال السنوات السابقة بفضل دخول البطاقات الرسومية المسرعة
بقوتها الكبيرة مما قلل من الاعتماد على المعالج المركزي في هذا المجال
‏توجد وحدة الفاصلة العائمة في المععالجات 407 فما أحدث ( ما عدا المعالج
‏17 ) داخل المعلج ؛ وقد كانت توضع في المعالجات الا وما قبله خارج
‏المعالج وتسمى 60-05170065501 01817 أي " معالج مساعد " ؛ إن وضع وحدة
الفاصلة العائمة خارج المعالج (على اللوحة الأم ) يجعلها أبطأ ؛ جميع المعلجات
‎7-١‏ - وحدة الأعداد الصحيحة
‏و تختص هذه الوحدة بالقيام بحسابات الأعداد الصحيحة ؛ وتستعمل الأرقام
الصحيحة في التطبيقات الثنائية الأبعاد كوورد وإكسل وبرامج الرسم الثنائية ا لأبعاد
كما تستعمل في معالجة النصوص : يبر قوة وحدة الأعداد الصحيحة مهمة جدا لأن
أغلب المستحضين يستعملون التطبيقات التقليدية أغلب الوقت :
‎٠“‏ 7 المسشجلات
‏المسجلات هي عبارة عن نوع من الذاكرة السريعة جدآً جدآً (بالمناسبة هي أسرع
أنواع الذاكرات في الحاسب الشخصي ) تستعمل لكي يخزن فيها المعلج الأرقام التي
يريد أن يجري عليها حساباته ؛ فالمعالج لا يمكنه عمل أي عملية حسابية إلا بعد أن
يجلب الأرقام المراد إجراء العمليات عليها إلى المسجلات َ توجد المسجلات فيزيائياً
داخل وحدة الحساب والمنطق المذكورة ساب
‏إن حجم المسجلات مهم حيث أنه يحدد حجم البيانات التي يستطيع الحاسب إجراء
الحسابات عليها ؛ ويقاس حجم المسجلات بالبت بدلا من البايت بسبب صغر حجمها
‎٠‏ خطأً شائع بين الناس أن يقيسوا قدرة المعلج بأنه بت استنادا إلى عرض ناقل
النظام بل الصحيح أن يقيسوا المعالج بحجم مسجلاته ؛ وعلى ذلك فإن جميع

فإن معالجات 16 ستظهر خلال سنوات ولكنها لم تكن أبدآ متوفرة سابقا فلا تأخذ بمن
يقول لك إن معالج بنتيوم الثاني هو معالج 4 بت بل إنه معلج 77 بت مئله مثل
الذاكرة المخبئية
ماهي الذاكرة المخبئية
الذاكرة المخبئية هي ذاكرة صغيرة تشبه الذاكرة العشوائية إلا أنها أسرع منها
بين المعالج والذاكرة العشوائية
(أنظر الشكل)
في أثناء عمل المعالج يقوم هذا الأخير بقراءة وكتابة البيآنات والتعليمات من وإلى
الذاكرة العشوائية بصفة متكرره ؛ المشكلة أن الذاكرة العشوائية تعتبر بطيئة بالنسبة
للمعالج و التعامل معها مباشرة ببطئ الأداء فلتحسين الأداء لجأ مصممو الحاسب
إلى وضع هذه الذاكرة الصغيرة ولكن السريعة بين المعالج والذاكرة العشوائية
مستغلين أن المعلج يطلب نفس المعلومات أكثر من مرة في أوقات متقاربة فتقوم
الذاكرة المخبئية بتخزين المعلومات الأكثر طلبا من المععلج مما يجعلها في متناول
المعالج بسرعة حين طلبها عندما يريد المعالج جلب بيانات أو تعليمات فإنه يبحث
عنها أولاً في ذاكرة 11 فإن لم يجدها ( فشل المعلج في إيجاد المعلومات التي
جلبها من الذاكرة العشوائية إن حجم هذه الذاكرة وسرعتها شئ مهم جدآً ولها تأثير
كبير على أداء المعالج ونستعرض هنا كلا العاملين
حجم الذاكرة المخبئية

كانت معالجات 7/76 بدون ذاكرة
مخبئية على الإطلاق أما في
المعالجات الأحدث فهناك أكثر من
ذاكرة مخبئية واحدة و يسمى كل
منهما مستوى من الذاكرة :
ذاكرة المستوى الأول
: ‏ذاكرة المستوى الثاني‎ ٠
‎٠‏ يوجد في بعض معالجات
شركة 0ايا ذاكرة من
‏المعالج بنتيوم الثالث وفيه الذاكرة
‏المستوى الثالث أيضاً ؛ وتوجد التتكبنية
‏على اللوحة الأم
‏ذاكزة المَسْتوى || 2 ا ثذاكرة المستوى
الأول عة النستوى الاي الثالث
‏رمزها 0 11 م 3
‏2 2 داخل المعلج أو على اللوحة 0
موقعها داخل المعالج الأ على اللوحة الأم
سرعتها أسرع الجميع وسط الأبطأ
‏بحبد»ا _ | صغيرة | وسط كبيرة
‏وتلاحظ أن ذاكرة المستوى الأول كميتها أقل من ذاكرة المستوى الثاني وهذا راجع
لأن ذاكرة المستوى الأول غالية الثمن جدآ لأنها سريعة جدآً حيث أنها تعطي المعالج
البيانات التي يطلبها تقريبا بدون تأخير
‏ويوجد في كل نوع من المعالجات كمية تختلف من كل مستوى ‎٠‏ وكلما كانت الذاكرة
المخبئية أكبر كلما كان ذلك أفضل لأنها تتمكن بذلك من جعل المعالج لا يدخل في
حالة الانتظار وتسهل له الحصول على البيانات الذي يريدها بأسرع وقت ممكن
‏كما تعرف أن المعالج يستقبل بيانات وتعليمات ؛ في بعض المعالجات تنقسم الذاكرة
المخبئية لقسمين واحدة تتخصص للبيانات وتتخصص الأخرى للتعليمات أما فى
بعض المعالجات الأخرى فلا يوجد هذا التقسيم بل تستخدم الذاكرة المخبئية لكليهما
في نفس الوقت ؛ لا يوجد فرق حقيقي بين هاتين الطريقتين بالنسبة للأداء
‏سرعة الذاكرة المخبئية
أسرع كلما كان أفضل ؛ وترددها يعتمد على موقعها :