بنية المعالج
يوجد داخل المعالج ملايين الترانزستورات التي تؤدي بمجملها
للقيام بعمل المعالج؛ ولا يخفى عليك أن هذه الملابين من
الترانزستورات موضوعة كلها في مساحة صغيرة جد (أي أنها
محشورة مع بعضها البعض أي أن بينهما مساحة صغيرة جداًء
وهذه الوحدات موصلة مع بعضها البعض بأسلاك جدا
تضمن تدفق البيانات بين الترانزستورات؛ وتقاس سماكة هذه
الأسلاك بالمايكرو متر والنانو مترء وسماكة هذه الأجزاء تحدد بنية
المعالج؛ وكلما كانت بنية المعالج أصغر كلما كان استهلاك الطاقة؛
وكمية الحرارة الناتجة أقل مما يخفف مشاكل التبريد؛ وأيضاً يمكن للمعالج ذو البنية الأصغر أن
يستخدم فولتية أقل لتمرير التيار الكهربائي عبر وصلات الترائزستور داخل المعالج.
سنتحدث عن سمك هذه الوصلات في شقين؛ الأولى التي تقاس بالمايكرو متر (كما في
أولا: المايكرو متر: وحدة لقياس الأطوال وتساوي 510 جزء من المتر؛ وحتى أعطيك فكرة
عن رتب المعالجات فإن معالج م الأول الذي ظهر عام 1993م يملك بنية قدرها 0,8
ميكرون؛ ثم صنعت إنثل معالجها بنتيوم 3 ببنية 0,18 ميكرون؛ وقد استطاعت بعد ذلك شركة
71 من تصنيع معالج ببنية 0,13 ميكرون.
ثياً: النانو متر: وحدة لقياس الأطوال للأجزاء الدقيقة وتساوي 10 * جزء من المتر؛
معالجات بينتيوم 0 ذوات السلسلة 800 تتمتع بتقنية 90 نانو مترء أما ذوات السلسلة 900
وتعتبر هذه التقنية هي التقئية الأخير حتى هذا الوقت؛ ولكن مراكز البحث لن ترض عن هذه
الإنجازات وستواصل مسيرة التطوير لترفع سماء الإنسائية قدراً من السمو؛ ولا يأس مع الحياة
ولا حياة مع اليأس؛ ولا مستحيل مع الحياة...

أجزاء المعالج
ينقسم المعالج إلى أربعة أجزاء رئيسية هي:
للا وحدة الإدخال والإخراج
زا وحدة التحقي
لا وحدة الحساب والمنطق
للا الذاكرة المخبئية ((010 1/160 16 68)
أولاً: وحدة الإدخال والإخراج: تتحكم وحدة الإدخل والإخراج الحطوحك إلى ون
المعالج؛ وهي الجزء الذي يقوم بطلب البياقات والتنسيق مع الذاكرة العشوائية في تسيير
البيانات؛ ولا يوجد أي شيء خاص في هذه الوحدة وليس لها تأثير في أداء المعالج لأن كل
معالج مزود بوحدة الإدخال والإخراج التي تناسبه وليس بالإمكان ترقية أو تعديل هذه الوحدة بل
هي جزء لا يتجزاً من وحدة المعالجة المركزية نفسها. إن أحد الأسباب التي تجعل وحدة
الإدخال والإخراج مهمة هو احتواءها على الذاكرة المخبئية من المستوى الأول (11).
ثانياً: وحدة التحكم: هي الوحدة التي تتحكم بسير البيائات داخل المعالج وتنسق بين مختلف
أجزاء المعالج للقيام بالعمل المطلوب وتتولى مسؤولية التأكد من عدم وجود أخطاء في التنسيق.
لذا فهي العقل المدبر للمعالج؛ وأيضاً ليس بالإمكان ترقية أو تعديل هذه الوحدة بل هي جزء من
جزاً منه. وتقوم هذه الوحدة أيضاً بتنفيذ وسائل متطورة لتسريع تنفيذ البرامج متل
توقع التفرع وغيرهاء وتتحكم هذه الوحدة بتردد المعالج.
ثالثاً: وحدة الحساب والمنطق: وتتقسم هذه الوحدة إلى:
‎١‏ - وحدة الفاصلة العائمة: إن لمن الصعوبة على المعالج من أن يقوم بحساب أعداد الفاصلة
يستهلك الكثير من قوة المعالج في حساب عملية واحدة. ووحدة الفاصلة العائمة موجودة
داخل المعالج ومتخصصة في العمليات الحسابية الخاصة بالفاصلة العائمة. وتلعب هذه
الوحدة دوراً رئيساً في تسريع البرامج التي تعتمد على الأعداد العشرية وهي
غالبا ما تكون برامج إنشاء الصور والقوالب ثلاثية الأبعاد وألعاب الفيديو ثلاثية الأبعاد
توجد وحدة الفاصلة العائمة داخل المعالج في المعالجات الحديثة على عكس ما كانت
في السابق حيث كان يتم وضعها خارج المعالج وتسمى مساعد المعالج الرياضياتي» إن
وضع وحدة الفاصلة العائمة خارج المعالج (على اللوحة الأم) يجعلها أبطأً؛ المعالجات
‏في هذه الأيام توجد فيها وحدة فاصلة عائمة متطور

- وحدة الأعداد الصحيحة: تختص هذه الوحدة بالقيام بحساب الأعداد الصحيحة؛ وتستعمل
الأرقام الصحيحة في التطبيقات الثنائية الأبعاد كالوورد والإكسل وبرامج الرسم ثنائية
الأبعاد كالرسام.
© -المسجلات: هي عبرة عن نوع من الذاكرة السريعة جداً (تعتبر أسرع الذاكرات
المستخدمة في الحاسب) تستعمل لكي يخزن فيها المعالج الأرقام التي يريد أن يجري
عليها حساباته؛ فالمعالج لا يمكنه عمل أي عملية حسابية إلا بعد أن يجلب الأرقام التي
يريد أن يجلب الأرقام المراد إجراء العمليات عليها إلى المسجلات. وتوجد هذه
المسجلات داخل وحدة الحساب والمنطق.
إن حجم المسجلات من حيث أنه يحدد حجم البيانات التي يستطيع الحاسب إجراء
العمليات الحسابية عليهاء ويقاس حجم هذه المسجلات بالبت وليس بالبليت بسبب صغر
حجمها. عند بداية صناعة ألعاب الفيديو كلعبة سوبر ماريو كانت المعالجات ذات
ذوات مسجلات بحجم 16 واستخدمت في محاورة 2 0817/8 1/0683 من إنتاج شركة
68ع؛ فمن خلال ذلك يمكنك الملاحظة والمقارنة بين هاتين المحاورتين في نواح عدة
منها: وضوح الألوانه زيادة المراحل وزيادة الصعوبة فيهاء سهولة الحركة؛ كما
ظهرت بوادر الألعاب الثلاثية الأبعاد خصوصاً لعب 4 007021 ‎١1/003181‏ ومن ثم
صنعت معالجات ذوات مسجلات بحجم 32 بت مما فتح المجال لصناعة الألعاب ثلاثية
الأبعاد فأطلقت سوني محاورتها 58101 /ا8ا0؛ ومن ثم قامت شركة 5868 بإصدار
محاورتها 6851 (073620؛ وأغلب المعالجات المستخدمة في المنازل تستخدم معالجات
بمسجلات بحجم 32 بت؛ و يوجد الآن معالجات بمسجلات يبلغ حجمها 64 بت؛ 128
بت؛ 256 بت ولكنها لا تستخدم إلا في الحاسبات الخوادم أو شركات صناعة الألعاب
والأفلام ثلاثية الأبعاد...
رابعاً: الذاكرة المخبئية: هي ذاكرة صغيرة تشبه الذاكرة العشوائية إلا أنها أسرع منها
وأصغر وتوضع على ناقل النظام بين المعالج والذاكرة العشوائية. في أثناء عمل المعالج يقوم
هذا الأخير بقراءة وكتابة البيانات والتعليمات من وإلى الذاكرة العشوائية بصفة متكررة؛
المشكلة هنا أن الذاكرة العشواء ٍٍ لنسبة للمعالج والتعامل معها مباشرة يبطئ الأداء
فلتحمين الآداء لجأ مصممو الحاموب إلى وضع هذه الذاكرة السريعة بين المعالج والذا َ
العشوائية مستغلين أن المعالج يطلب نفس المعلومات أكثر من مرة في أوقات متقاربة فتقوم
الذاكرة المخبئية بتخزين المعلومات الأكثر طلباً من المعالج مما يجعلها في متناول المعالج
بسرعة حين طلبها. عندما يريد المعالج جلب بيانات أو تعليمات فإنه يبحث عنها أولا في الذا:
الذاكرة وسرعتها شيء مهم جداً ولها تأثير كبير على أداء المعالج كما هو موضح فيما يأتي:

ونلاحظ أن ذاكرة المستوى الأول أقل حجماً من ذاكرة المستوى الثاني ففي بينتيوم 0 تبلغ
حجم الذاكرة المخبئية من المستوى 12 4 ميجابايت أما الذاكرة من المستوى الأول فتبلغ 32
كيلوبايت فقط ويوجد في كل نوع من المعالجات حجم ذاكرة مخبئية مختلفة من مستوى لآخر
وكلما كانت الذاكرة المخبئية في كل من مستوياتها أكبر حجماً كلما زادت قدرة المعالج لإنجاز
المهام لأنه بذلك لن يحتاج للانتظار لاستلام البيانات والتعليمات مما تزيد سرعته. كما أن بعض
الذاكرات المخبئية تقسم إلى قسمين إحداهما للبيانات والأخرى للتعليمات والبعض الآخر من
الذاكرات لا تقسم وتستخدم لكليهماء ولا يوجد فرق حقيقي بين هاتين الطريقئين بالنسبة للأداء.
سرعة الذاكرة المخبئية: تعمل الذاكرة المخبئية (كأي ذاكرة أخرى)على تردد معين وكلما
زاد ترددها كلما كان أكثر كفاءة وقدرةٌ على أداء عملها بالشكل المطلوب.
إن وضع الذاكرة المخبئية داخل المعالج له فائدتين: الأوا اد السرعة؛ والثائية: تبرز في
حال تركيب أكثر من معالج ليكون لكل معالج ذاكرته المخبئية الخاصة به.