ما هي السمة المميزة الرئيسية للمعالج الدقيق؟

تحتوي معظم أجهزة الحوسبة الحديثة على معالج دقيق في قلبها. يمنح المعالج الدقيق الكمبيوتر القدرة على حساب البيانات وفرزها وإجراء مقارنات منطقية. السمة المميزة الرئيسية للمعالج الدقيق هي طبيعته المتكاملة - الطريقة التي يجمع بها عدة دوائر مختلفة في حزمة واحدة. وجود المكونات الأساسية في جهاز واحد يجعل المعدات الرقمية - بما في ذلك الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر الشخصية وخوادم الويب - أصغر وأقل تكلفة وأسهل في البناء.

قبل عام 1971 ، وهو العام الذي طور فيه مهندسو إنتل أول معالج دقيق ، كانت معظم الدوائر الإلكترونية لا تزال مصنوعة من أجزاء منفصلة: ترانزستورات فردية ومقاومات ومكثفات. استخدمت أجهزة الكمبيوتر التي تم تصنيعها بعد ذلك العديد من الأجزاء الوظيفية الأساسية نفسها المستخدمة اليوم: وحدة المعالجة المركزية (CPU) تتكون من وحدة حسابية ومنطقية (ALU) ، سجلات عناوين البيانات والذاكرة ، عداد البرامج وغيرها الدوائر. يمكن أن تتكون كل كتلة بناء من عدة لوحات دوائر ، كل منها يحتوي على عشرات الأجزاء الفردية. يتم توصيل لوحات الدوائر بهيكل عام يحمل إشارات إلكترونية ذهابًا وإيابًا فيما بينها.

في أوائل السبعينيات ، تحسنت الدوائر المتكاملة لدرجة أن كل واحدة بها آلاف الترانزستورات ، وهو العدد المطلوب تقريبًا لصنع كمبيوتر بسيط. أنشأ المهندسون دوائر تنفذ الوظائف الأساسية للكمبيوتر كلها على شريحة سيليكون واحدة. بدلاً من الكمبيوتر الذي يملأ الخزانة ، قاموا بإنشاء جهاز كمبيوتر في جهاز واحد يناسب طرف إصبعك. من خلال القضاء على آلاف الوصلات الملحومة بين الترانزستورات في الدوائر المنفصلة ، حسّن المهندسون بشكل كبير من موثوقية الكمبيوتر. بمجرد الانتهاء من تصميم الرقاقة ، يمكن للمصانع القضاء عليها بالملايين ، مما يقلل التكاليف بعوامل تصل إلى 1000.

في العقود التي أعقبت سبعينيات القرن الماضي ، زادت تقنيات الدوائر المتكاملة من عدد الترانزستورات على شريحة واحدة من الآلاف إلى المليارات. على الرغم من أن المعالجات الدقيقة تحتفظ بنفس التنظيم الأساسي كما كان من قبل ، إلا أنها تتمتع الآن بميزات مثل وحدات المعالجة المركزية المتعددة والذاكرة عالية السرعة وإدارة الطاقة المتطورة. بالإضافة إلى وجود دوائر أكثر تعقيدًا ، فإنها تتمتع بقوة معالجة تزيد عن 1000 مرة من الأجهزة القديمة.

هناك نوعان مختلفان من المعالج الدقيق ، النظام على شريحة (SoC) والمتحكم الدقيق ، يأخذان مفهوم التكامل إلى أبعد من ذلك من خلال وضع المزيد من الأجزاء الوظيفية على نفس الشريحة. قد تحتوي شركة SoC واحدة ، على سبيل المثال ، على معالج دقيق ودائرة إشارة لاسلكية وذاكرة بيانات. فكرة أقدم إلى حد ما ، وهي وحدة التحكم الدقيقة ، لديها معالج دقيق وذاكرة ودائرة للتواصل مع الأجهزة الخارجية وقيادتها.