أنواع معالجات الكمبيوتر

منذ إنشاء أجهزة الكمبيوتر الكهربائية ، كانت هناك حاجة لوحدة معالجة مركزية للتحكم في الإجراءات وتدفق البيانات في الآلات. كانت الطرق المبكرة لمعالجات الكمبيوتر كبيرة وغير فعالة. المعالجات الدقيقة الحديثة هي الطريقة الأكثر استخدامًا للتحكم في الكمبيوتر. على الرغم من وجود شركتين رئيسيتين فقط لتصنيع المعالجات في الصناعة ، يعمل بعض المهندسين والفنيين على استبدال الشريحة القائمة على السيليكون بتنسيقات أخرى.

معالج الكمبيوتر هو جزء من الكمبيوتر يقوم بتحليل البيانات والتحكم فيها وتوزيعها. يشار إليها عادة باسم وحدة المعالجة المركزية أو وحدة المعالجة المركزية ، يعمل معالج الكمبيوتر كعقل الكمبيوتر ، ويخبر البرنامج والتطبيق الذي يجب القيام به في وقت وفاصل زمني محدد. تعمل معالجات الكمبيوتر الحديثة بسرعات تتراوح من 2.6 إلى 3.66 جيجا هرتز. النماذج الأكثر تقدمًا هي أسرع. تأخذ شكل رقاقة صغيرة تتناسب مع سلسلة من المقابس في اللوحة الأم. كلما زادت قوة معالج الكمبيوتر على الكمبيوتر ، زادت سرعة تشغيل الجهاز وزيادة فعاليته.

تم تصميم المعالجات الحديثة بواسطة شركتين متميزتين: Intel و Advanced Micro Devices (AMD). تُستخدم معالجات Intel بشكل شائع في أنظمة الكمبيوتر الجاهزة ، مثل تلك من Dell و HP. تركز الشركة على خطين مختلفين من المعالجات: Pentium و Celeron. معالجات Pentium هي نمط الرقائق الدقيقة الأكبر حجمًا الذي يعمل على معظم أجهزة سطح المكتب وبعض أجهزة الكمبيوتر المحمولة. يمكنهم التعامل مع المعالجة عالية الطلب ، مثل تلك الموجودة في الألعاب ثلاثية الأبعاد وتحرير الفيديو والتطبيقات الأخرى ذات الوسائط المتعددة المكثفة. معالجات Celeron هي نماذج أكثر إحكاما مع القدرة على تشغيل جهاز كمبيوتر أساسي بكفاءة وفعالية من حيث التكلفة. يمكن العثور على خط معالجات الكمبيوتر من AMD في النماذج الجاهزة ، ومع ذلك ، فهي أكثر شيوعًا في الأنظمة المنزلية أو الآلات المصممة خصيصًا. كانت AMD أول من أنشأ معالج 64 بت ، قادرًا على استخدام التطبيقات المتطورة مع العمليات الرسومية المكثفة. كان معيار الصناعة السابق معالجة 32 بت. تقدم بعض معالجات AMD حماية مضمنة من الفيروسات.

تُستخدم خطوط أخرى من المعالجات في النماذج القديمة من أجهزة الكمبيوتر. استخدمت أجهزة كمبيوتر Macintosh على وجه التحديد خطها الخاص لسنوات عديدة بين 1984 و 2006. تحولت الشركة إلى معالجات إنتل بجميع أجهزتها الجديدة بعد هذه الفترة. خلال السنوات الأولى من استخدام أجهزة كمبيوتر Apple ، من 1984 إلى 1996 ، استخدمت الشركة معالجات الكمبيوتر التي تحمل علامة Motorola للتعامل مع أنظمة التشغيل وتدفق البيانات. كانت هذه معروفة باسم سلسلة 68000 والمعالجات المميزة بسرعات تتراوح بين 16 و 33 ميغا هرتز. بعد عام 1996 ، استخدمت Apple معالجات من تصميم IBM في جميع أجهزتها تقريبًا. وتراوحت هذه السرعات بين 66 ميغا هرتز و 2.5 جيجاهرتز بحلول عام 2006.

تم تصميم أقدم أشكال معالجات الكمبيوتر من الأنابيب المفرغة والمرحلات الكهربائية. بحلول الخمسينيات من القرن الماضي ، تم استبدالها بظهور الترانزستور. تم بناء هذه الترانزستورات على لوحات الدوائر المطبوعة ، والنحاس المحفور على لوحة غير كهربائية ، وأضيفت مكونات مختلفة. كانت معالجات الكمبيوتر هذه كبيرة وضخمة ، وكانت تشغل أحيانًا غرفًا كاملة. أثناء بناء حاسوب التوجيه أبولو لناسا ، تمكن العلماء من البناء الدوائر المتكاملة التي سمحت بتصنيع أعداد كبيرة من الترانزستورات في واحدة أشباه الموصلات. تم العثور على هذا ليكون أكثر موثوقية من النماذج السابقة وأكثر إحكاما. تم اختراع المعالج الدقيق بواسطة Intel في عام 1970. كان 4004 سريعًا مثل أبناء عمومته الأكبر ، ولكن يمكن استخدامه في أجهزة أصغر بكثير. مع ظهور الكمبيوتر الشخصي ، فإن غالبية تقنيات المعالج تستخدم نموذج المعالجات الدقيقة.

يصل المهندسون والفنيون بشكل روتيني إلى نقطة في تصميم المعالج يواجهون فيها قيودًا في جعل الجهاز أسرع. لقد تم تحديهم من حيث الحجم والمواد. في وقت من الأوقات ، اعتقد المصممون أنهم لا يستطيعون تجاوز مستوى سرعة 1 جيجا هرتز ، والذي تم تحقيقه بواسطة AMD Athlon في عام 2000. تم كسر حاجز 64 بت من قبل نفس الشركة في عام 2003. أصبحت المعالجات منذ ذلك الحين ثنائية النواة ورباعية النواة ، مما يعني أنها قادرة على تنفيذ ما يقرب من ضعف عمليات نقل البيانات وتدفقها كما هو الحال مع النواة الواحدة. تأتي العديد من اللوحات الأم الآن مجهزة لمعالجين أو أكثر للعمل في انسجام تام. أكثر الأبحاث التي يتم إنجازها تقدمًا هي تلك التي تستخدم تقنيات جديدة لتوسيع سرعة وقدرة المعالج. قامت شركة IBM بتصميم تكنولوجيا معالج الكمبيوتر باستخدام الليزر ، مثل الألياف الضوئية إلى حد كبير. طور معهد جورجيا للتكنولوجيا معالجات كمبيوتر بيولوجية باستخدام خلايا دماغ العلق. يطور علماء آخرون طرقًا لتمرير البيانات عبر الظواهر الغازية.