كيف تعمل وحدة المعالجة المركزية؟

غالبًا ما تتم مقارنة وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر ، أو وحدة المعالجة المركزية ، بالدماغ البشري نظرًا لأنها التحكم المركزي في الكمبيوتر. تقوم وحدة المعالجة المركزية بإجراء عمليات الكمبيوتر عن طريق تنفيذ تعليمات البرنامج بسرعة. تلعب سرعة وحدة المعالجة المركزية دورًا كبيرًا في تحديد قوة الكمبيوتر. يتميز كل جيل جديد من المعالجات الدقيقة بوحدة معالجة مركزية أكثر قوة يمكنها تنفيذ التعليمات بسرعة أكبر من الجيل السابق.

يتم تعريف عمل وحدة المعالجة المركزية على أنها عملية من ثلاث خطوات. أولاً ، يتم جلب التعليمات من الذاكرة. ثانيًا ، يتم فك تشفير التعليمات ويحدد المعالج ما يُطلب منه القيام به. ثالثًا ، يتم تنفيذ التعليمات وتنفيذ العملية. تتكرر هذه الخطوات الثلاث في دورة تبدأ مرة أخرى مع قيام وحدة المعالجة المركزية بجلب التعليمات التالية. يشار إلى الخطوات بدورة تعليمات وحدة المعالجة المركزية.

تستخدم وحدة المعالجة المركزية عداد برنامج لتتبع التعليمات التي يجب جلبها بعد ذلك. العداد هو عنوان موقع الذاكرة الذي يحتوي على التعليمات التالية ليتم تنفيذها. يتم تخزينه في سجل ، وهو موقع ذاكرة مخصص في وحدة المعالجة المركزية نفسها. يتم زيادة عداد البرنامج للإشارة إلى التعليمات التالية بعد كل عملية إحضار في دورة التعليمات.

تنفذ وحدة المعالجة المركزية التعليمات التي تؤدي مجموعة من العمليات الأساسية. هناك عمليات حسابية مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة. تنقل عمليات الذاكرة البيانات من مكان إلى آخر. تختبر العمليات المنطقية شرطًا وتتخذ قرارًا بناءً على النتيجة. تؤثر عمليات التحكم على المكونات الأخرى للكمبيوتر. تسمح هذه الأنواع الأساسية من العمليات ، التي يتم تنفيذها بسرعة كبيرة ، للكمبيوتر بأداء مجموعة واسعة من الوظائف. يعتمد العدد الدقيق للعمليات التي تدعمها وحدة المعالجة المركزية على بنيتها.

تشير ذاكرة الكمبيوتر إلى المنطقة التي يتم فيها تخزين البيانات والبرامج. الذاكرة ليست جزءًا من وحدة المعالجة المركزية ، ولكن يجب أن تتفاعل معها بشكل وثيق. هناك نوعان من ذاكرة الكمبيوتر: أساسي ، أو رئيسي ، وثانوي. تعتمد وحدة المعالجة المركزية بشكل كبير على الذاكرة الرئيسية لتخزين تعليمات البرنامج والبيانات التي تعمل عليها التعليمات. الذاكرة الرئيسية مؤقتة بطبيعتها ولا تحتوي إلا على تعليمات وبيانات لبرنامج أثناء تنفيذ البرنامج. الذاكرة الثانوية هي التخزين الدائم الذي توفره محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص المحمولة.

أحد مكونات وحدة المعالجة المركزية المعروف باسم وحدة التحكم مسؤول عن نقل التعليمات والبيانات من التخزين الثانوي إلى الذاكرة الرئيسية قبل تنفيذ التعليمات. تقوم وحدة التحكم أيضًا بنقل نتائج التعليمات إلى التخزين الثانوي.