المكونات الأساسية للمعالجات الدقيقة

قدمت إنتل أول معالج دقيق في عام 1971 وسمته شريحة 4004. تقدم المعالجات الدقيقة اليوم ، بأبعاد أصغر من الدايم ، المزيد من القوة والإمكانيات. مركز الكمبيوتر ، وحدة المعالجة المركزية (CPU) تتكون من معالج أو أكثر. تم تصنيع المعالجات الدقيقة من شريحة سيليكون تحتوي على ملايين الترانزستورات ، حيث تقوم بنقل البيانات من عنوان ذاكرة إلى موقع آخر. تتخذ وحدات المعالجة المركزية قرارات ثم تنتقل للعمل على تعليمات وحسابات جديدة.

تقوم "الوحدة الحسابية والمنطقية" (ALU) بإجراء عمليات حسابية رياضية ، مثل وظائف الطرح والجمع والقسمة والمنطقية. الدوال المنطقية هي نوع من المنطق المستخدم في تصميمات الدوائر. تنفذ ALU أيضًا المقارنات والاختبار المنطقي. ينقل المعالج الإشارات إلى وحدة ALU ، التي تفسر التعليمات وتقوم بالحسابات.

تحتوي المعالجات الدقيقة على أماكن مؤقتة لحفظ البيانات تسمى السجلات. تحتفظ مناطق الذاكرة هذه بالبيانات ، مثل تعليمات الكمبيوتر وعناوين التخزين والشخصيات والبيانات الأخرى. قد تتطلب بعض إرشادات الكمبيوتر استخدام سجلات معينة كجزء من الأمر. كل سجل له وظيفة محددة ، مثل سجل التعليمات ، وعداد البرنامج ، والمجمع ، وسجل عناوين الذاكرة. على سبيل المثال ، يحتفظ سجل البرنامج بعنوان التعليمات المأخوذة من ذاكرة الوصول العشوائي.

تستقبل وحدات التحكم (CUs) إشارات من وحدة المعالجة المركزية ، والتي توجه وحدة التحكم لنقل البيانات من المعالجات الدقيقة إلى المعالجات الدقيقة. تقوم وحدة التحكم أيضًا بتوجيه الوحدة الحسابية والمنطقية. تتكون وحدات التحكم من مكونات متعددة ، مثل دوائر منطق وحدة فك التشفير والساعة والتحكم. تعمل هذه الأجهزة معًا على إرسال إشارات إلى مواقع معينة على المعالج الدقيق.

على سبيل المثال ، يتلقى مفكك الشفرة أوامر من أحد التطبيقات. يفسر مفكك الشفرة التعليمات ويتخذ إجراءً. يرسل إشارات إلى ALU أو يوجه السجلات لأداء مهام محددة. ترسل وحدة منطق التحكم إشارات إلى أقسام مختلفة من المعالج الدقيق والسجلات ، والتي تُعلم هذه المكونات بتنفيذ الإجراءات. ترسل الساعة إشارات تتزامن وتضمن تنفيذ الأوامر والعمليات في الوقت المناسب.

تحتوي المعالجات الدقيقة على نظام من الحافلات التي تنقل البيانات. تشير الحافلات إلى تصنيفات الأسلاك التي لها مهام ووظائف محددة. ينقل ناقل البيانات البيانات بين وحدة المعالجة المركزية وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) - الذاكرة الأساسية للكمبيوتر. يرسل ناقل التحكم المعلومات اللازمة للتنسيق والتحكم في مهام متعددة. ينقل ناقل العنوان العنوان بين وحدة المعالجة المركزية وذاكرة الوصول العشوائي للبيانات التي تتم معالجتها.

تحتوي بعض المعالجات الدقيقة المتقدمة على ذاكرة تخزين مؤقت ، والتي تحتفظ بآخر البيانات المستخدمة بواسطة وحدة المعالجة المركزية. تعمل ذاكرة التخزين المؤقت على تسريع عملية الحوسبة ، لأن وحدة المعالجة المركزية لا تحتاج إلى الانتقال إلى ذاكرة الوصول العشوائي الأبطأ لاسترداد البيانات. تحتوي العديد من أجهزة الكمبيوتر على مخابئ من المستوى 1 أو المستوى 2 ؛ تحتوي بعض الأنظمة على مخابئ من المستوى 3. يشير مستوى ذاكرة التخزين المؤقت إلى الترتيب الذي تتحقق به وحدة المعالجة المركزية من البيانات ، بدءًا من المستوى 1. غالبًا ما يقوم المصنعون بدمج مخابئ المستوى 2 والمستوى 3 في المعالج الدقيق ، مما يعزز سرعة المعالجة.