الفصل : 3
الجزء : 3
العنوان : وحدة المعالج المركزية ( CPU )
■ وحدات المعالجة المركزية الحديثة
قامت شركات تصنيع وحدات المعالجة المركزية (CPU) بتحقيق تقدم مدهش في المعالجات الدقيقة منذ أيام معالج إنتل 8088، ولا يوجد أي علامات على تباطؤ وتيرة التغيير. على الرغم من ذلك، فإن وظيفة وحدات المعالجة المركزية الحديثة تعمل بشكل مشابه لمعالجات الأجيال السابقة. لا تزال تقوم بعملية حسابية ملايين المرات في الثانية.
تعتمد وحدات المعالجة المركزية على الذاكرة لتزويدها بخطوط البرمجة بأسرع ما يمكن. يهدف هذا الجزء إلى تعريفك بوحدات المعالجة المركزية في الوقت الحالي. سنلقي نظرة أولاً على النماذج التي يمكنك شراؤها اليوم،
■ المطورين
عندما منحت IBM لشركة Intel عقد توريد وحدات المعالجة المركزية (CPU) لجهاز IBM PC الجديد في عام 1980، أنشأت لشركة Intel احتكارًا افتراضيًا على جميع وحدات المعالجة المركزية للحواسيب الشخصية. اختفت الشركات الأخرى المصنعة لوحدات المعالجة المركزية للحواسيب المنزلية في ذلك الوقت مثل MOS Technology و Zilog و Motorola، حيث لم يتمكن أحد من منافسة Intel مباشرة.
مع مرور الوقت، ظهرت منافسات أخرى لتحدى سيطرة Intel على حصة السوق. بدأت شركة تسمى Advanced Micro Devices (AMD) في صنع نسخ مماثلة لوحدات المعالجة المركزية من Intel، مما أدى إلى منافسة مثيرة وعنيفة بينهما تستمر حتى اليوم.
ملاحظة:
توجد مجموعة متزايدة من الأجهزة المحمولة مثل أجهزة iPhone وiPad من Apple ومعظم أجهزة Android، والتي تستخدم بنية معالج وحدة المعالجة المركزية (CPU) تم تطويرها بواسطة شركة ARM Holdings وتسمى ARM. تستخدم معالجات ARM بنية تصميم أبسط وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، وتسمى بنية ال (RISC)the reduced instruction set computing. وعلى الرغم من عدم قدرة معالجات ARM على مقابلة القوة العالية لشرائح Intel وAMD التي تستخدم بنية ال(CISC)complex instruction set computing، إلا أن التوفير في التكلفة وعمر البطارية يجعل معالجات ARM المستندة إلى البنية الأساسية مثالية للأجهزة المحمولة. (يرجى ملاحظة أن الفصل الواضح بين معالجات RISC وCISC قد أصبح غير واضح. حيث يستعير كل تصميم اليوم ميزات من التصميم الآخر لزيادة الكفاءة).
تصمم شركة ARM Holdings وحدات المعالجة المركزية من نوع ARM، لكنها لا تصنعها بنفسها. ترخص العديد من الشركات الأخرى، ومن بينها شركة Qualcomm بشكل بارز، التصميم وتصنيع نسخها الخاصة. سنشرح في الفصل 24 "فهم الأجهزة المحمولة" للمزيد من المعلومات.
■ شركة Intel
شركة إنتل (Intel Corporation) تسيطر تمامًا على سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية بوحدات المعالجة المركزية (CPUs) وشرائح دعم اللوحة الأم. في معظم مراحل تطور الكمبيوتر الشخصي، قادت إنتل الطريق بالتقدم التكنولوجي والمرونة المدهشة رغم كونها شركة ضخمة جدًا. وحدات المعالجة المركزية من إنتل، وبالتحديد مجموعة التعليمات الخاصة بها، تحدد الكمبيوتر الشخصي. حاليًا، تنتج إنتل حوالي عشرة أو أكثر من نماذج وحدات المعالجة المركزية للكمبيوترات المكتبية والمحمولة. يتم بيع معظم معالجات إنتل للكمبيوترات المكتبية والمحمولة تحت العلامات التجارية Core وPentium وCeleron. أما شرائح الخوادم الفائقة الأداء فتحمل اسم Xeon.
■ شركة AMD
شركة AMD تصنع وحدات معالجة مركزية (CPUs) رائعة لسوق الكمبيوتر الشخصي وتوفر منافسة تجعل إنتل يبقى في حالة يقظة. على غرار إنتل، لا تقتصر أعمال AMD على تصنيع وحدات المعالجة المركزية، ولكن أعمالها في مجال وحدات المعالجة المركزية هي بالتأكيد الجزء الذي يلاحظه الجمهور. قامت AMD بتصنيع وحدات المعالجة المركزية التي تقوم بتكرار وظيفة وحدات المعالجة المركزية من إنتل. إذا كانت إنتل هي من اخترعت وحدة المعالجة المركزية المستخدمة في جهاز IBM PC الأصلي، كيف يمكن لشركة AMD أن تقوم بتصنيع وحدات معالجة مركزية نسخة مطابقة دون أن تتعرض للمقاضاة؟ لدى شركات تصنيع الشرائح عادة تبادل التكنولوجيا من خلال اتفاقيات التراخيص المتبادلة. في وقت سابق، في عام 1976، وقعت AMD وإنتل اتفاقًا من هذا النوع، منحت AMD الحق في نسخ أنواع معينة من وحدات المعالجة المركزية.
وبدأت المشاكل مع وحدة المعالجة المركزية Intel 8088. احتاجت إنتل لمساعدة AMD لتوفير ما يكفي من وحدات المعالجة المركزية لتلبية متطلبات IBM. ولكن بعد بضع سنوات، نمت إنتل بشكل كبير ولم تعد ترغب في أن تقوم AMD بتصنيع وحدات المعالجة المركزية. وأجابت AMD قائلة: "من المؤسف. هل ترى هذا الاتفاق الذي وقعته؟" طوال الثمانينيات وحتى التسعينيات، قامت AMD بتصنيع وحدات المعالجة المركزية التي تكون متطابقة من حيث التوصيلات مع خطوط وحدات المعالجة المركزية من إنتل (انظر الشكل 1 ). يمكنك استبدال وحدة المعالجة المركزية من إنتل بوحدة المعالجة المركزية من AMD بسهولة، بدون مشاكل!
 |
| الشكل 1 |
في يناير 1995، بعد سنوات طويلة من المشاكل القانونية، توصلت إنتل وAMD إلى اتفاق وقرروا إنهاء اتفاقيات الترخيص. نتيجة لهذا التسوية، أصبحت شرائح AMD غير متوافقة مع مقابس أو لوحات الأم التي صنعت لوحدات المعالجة المركزية من إنتل، حتى لو كانت في بعض الحالات تبدو مشابهة. اليوم، إذا كنت ترغب في استخدام وحدة المعالجة المركزية من AMD، يجب عليك شراء لوحة أم مصممة خصيصًا لوحدات المعالجة المركزية من AMD. إذا كنت ترغب في استخدام وحدة المعالجة المركزية من إنتل، يجب عليك شراء لوحة أم مصممة خصيصًا لوحدات المعالجة المركزية من إنتل. لديك خيارين: intel أو AMD.
■ أسماء النماذج
إن إنتل وAMD يميزون سلاسل منتجاتهم عن طريق استخدام أسماء منتجات مختلفة، وتلك الأسماء تغيرت على مر السنين. لفترة طويلة، استخدمت إنتل Pentium كنموذج رئيسي لها، مضيفة أرقام النماذج لتظهر الأجيال التالية - Pentium، Pentium II، Pentium III وهكذا. بدورها، استخدمت AMD علامة Athlon بنفس الطريقة.
تركز معظم المناقشات حول وحدات المعالجة المركزية للكمبيوتر الشخصي على أربعة خطوط منتجات نهائية: كمبيوتر شخصي للمكتب، كمبيوتر شخصي منخفض التكلفة، كمبيوتر محمول، وأجهزة الخوادم. يعرض الجدول 1 العديد من سلاسل المنتجات الحالية والأسماء.
■ الهندسة المعمارية الدقيقة (Microarchitecture )
إن إنتل وAMD يقومان باستمرار بتطوير وحدات المعالجة المركزية ذات الأداء الأسرع والأذكى والأكثر قدرة عمومًا. بشكل عام، تقوم كل شركة بتطوير تصميم جديد رئيسي، يُطلق عليه اسم "microarchitecture "، تقريبًا كل ثلاث سنوات. ومع ذلك، يحاولون تقليل عدد أسماء النماذج المستخدمة، على الأرجح لأغراض التسويق. هذا يعني أنهم يصدرون وحدات معالجة مركزية معتمدة على نفس النموذج، ولكن يمكن أن تكون الوحدات المعالجة المركزية الموجودة بداخلها مختلفة جدًا عن الإصدارات السابقة من ذلك النموذج. تستخدم كلتا الشركتين أسماء رمزية لتتبع الاختلافات المختلفة داخل النماذج (انظر الشكل 2 ). كمتخصص تقني، يجب أن تعرف كل من النماذج وأسماء الرموز لتتمكن من تقديم توصيات مناسبة لعملائك. يوضح مثال واحد الحاجة لذلك: Intel Core i7.
 |
| الشكل 2 |
في صيف عام 2008، أصدرت إنتل أول وحدة معالجة مركزية Core i7. وبحلول ربيع عام 2012، كان التصميم المعماري الدقيق الأصلي - المعروف برمز Nehalem - قد مر بخمسة تغييرات، لا يعمل أي منها على لوحات أم مصممة لإحدى التغييرات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، في عام 2011، قدمت إنتل إصدار Sandy Bridge من وحدة المعالجة المركزية Core i7، والذي تضمن نسختين للكمبيوتر المكتبي ونسخة للأجهزة المحمولة، وجميعها استخدمت مقابس أخرى. تقريباً في كل عام منذ ذلك الحين، شهدنا إصدار جديد لوحدة المعالجة المركزية Core i7 استنادًا إلى تحسينات في التصميم المعماري الدقيق مع أسماء رموز مختلفة مثل Ivy Bridge و Haswell و Broadwell، والى اخره. (وأنا أبسط التفاصيل هنا).
ملاحظة:
الرقم المعالج يساعد كثيرًا عندما يتعلق الأمر بمقارنة المعالجات بعدما تقوم بفك تشفير المعاني. نحن بحاجة إلى معرفة المزيد عن المعالجات الحديثة قبل أن نقدم معلومات حول الأرقام المعالجة ".
للبقاء على اطلاع بالتكنولوجيا الحديثة، يتطلب الأمر البحث بكفاءة. كيف تعرف أي معالج سيقدم أفضل قيمة للعملاء وسيوفر القوة الحسابية المناسبة لاحتياجاتهم؟ ببساطة، يجب عليك القيام بأبحاث فعالة.
أولكل محطة لك يجب أن تكون مواقع الويب الخاصة بالشركات المصنعة. تقدم كلا الشركتين الكثير من المعلومات عن منتجاتهم.
يمكنك أيضًا العثور على العديد من مواقع التكنولوجيا عالية الجودة التي تهتم بتقديم أحدث المعالجات المركزية. عندما يحتاج العميل لترقية، يمكنك تصفح الويب للحصول على مقالات حديثة ومقارنات. وبفهمك للتكنولوجيا الأساسية من خلال دراسات CompTIA A+ الخاصة بك، ستتمكن من متابعة المحادثات بثقة. فيما يلي قائمة ببعض المواقع التي أستخدمها:
وأخيرًا، يمكنك العثور على مقالات شاملة ورائعة حول جميع مجالات التكنولوجيا في ويكيبيديا:
ملاحظة:
صحيح، ويكيبيديا هي مصدر يتم إنشاؤه وتنظيمه من قبل المستخدمين. وعلى الرغم من أنه يمكن أن يكون مفيدًا كنقطة انطلاق للبحث، إلا أنه من الجيد دائمًا التحقق من المراجع الأخرى أيضًا. بشكل عام، يتميز محتوى ويكيبيديا في القضايا التقنية بدقته، ولكن يجب أن تتحقق دائمًا من مصادر أخرى. بشكل جيد، يقوم معظم مؤلفي المقالات في الموقع بتوفير مصادرهم من خلال الحواشي. يمكنك في كثير من الأحيان استخدام مقالات ويكيبيديا كنقاط انطلاق للبحث العميق، حيث يمكن أن توجهك هذه المصادر إلى مصادر أكثر موثوقية وتخصصًا توفر معلومات إضافية وتضمن دقة المعلومات التي تقوم بجمعها. لذا، على الرغم من أن ويكيبيديا يمكن أن تكون أداة مفيدة، فمن المهم مكملة بحثك بمراجع أخرى موثوقة أيضًا.
■ سطح المكتب مقابل الهواتف المحمولة.
الأجهزة المحمولة مثل الحواسيب المحمولة لديها احتياجات تختلف عن تلك التي تواجه أجهزة الحواسيب الثابتة، بشكل خاص الحاجة إلى استهلاك كمية قليلة من الكهرباء. ويساعد ذلك في امتداد عمر البطارية وتقليل إنتاج الحرارة.
تعمل كل من Intel و AMD على تطوير نسخ ممتازة للمعالجات المحمولة تتمتع بميزات متقدمة لتوفير الطاقة (انظر الشكل 3 ). تستهلك هذه المعالجات المحمولة كمية أقل من الطاقة مقارنة بأجهزة الكمبيوتر الثابتة. كما أنها تعمل في وضع منخفض جدًا للاستهلاك وتتحسن تلقائيًا إذا طلب المستخدم المزيد من القوة من المعالج. على سبيل المثال، عندما تتصفح الويب، فإن المعالج لا يستهلك الكثير من الطاقة. ولكن عندما تبدأ في تشغيل لعبة حركية، يعمل المعالج بكامل طاقته. يُطلق على عملية توفير الطاقة من خلال تشغيل المعالج بسرعة أبطأ عندما تكون الطلبات قليلة بشكل عام باسم القيود (throttling ).
 |
| الشكل 3 |
عندما نتحدث عن الحرارة، يصبح الوضع أكثر تعقيدًا. نظرًا لأن معظم الأجهزة المحمولة والمحمولة صغيرة الحجم، فإنها لا تتمكن من تبديد الحرارة بنفس سرعة نظام سطح المكتب الذي يتم تبريده جيدًا. المعالجات المحمولة قادرة على زيادة أدائها للتعامل مع المهام المطلوبة، ولكنها ستبدأ في تراكم الحرارة بسرعة. عندما تصل هذه الحرارة إلى مستويات قد تلحق ضررًا بالمعالج، فإنه سيقوم بتنشيط آلية التحكم في درجة الحرارة لحماية نفسه. وقد يتوقف النظام تمامًا عن العمل إذا كان يحاول القيام بمهام مطلوبة بقدرة جزئية فقط.
ملاحظة:
يصف القطاع كمية الحرارة التي يولدها المعالج المشغول برقم (مقاس بالواط) يُعرف باسم القدرة التصميمية الحرارية thermal design power (TDP). يمكن أن تعطيك قيمة TDP فكرة تقريبية عن كمية الطاقة التي يستهلكها المعالج ونوع التبريد الذي سيحتاجه. كما يمكن أن تساعدك في اختيار معالجات أكثر كفاءة.
قد تكون قيمة TDP قد انخفضت مع مرور الوقت (خاصة في السنوات الأخيرة)، ولكن قد يكون من المفيد أن تكون لديك فكرة عن هذه القيم في العالم الحقيقي. على سبيل المثال، المعالجات في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية عادة ما تكون لديها قيمة TDP تتراوح بين 2 إلى 15 واط، بينما تتراوح قيمة TDP لمعالجات الحواسيب المحمولة من 7 إلى 65 واط، وتتراوح قيمة TDP لمعالجات الحواسيب الثابتة عادةً من 50 إلى 140 واط.
كثير من التقنيات التي تم تطويرها لمعالجات الأجهزة المحمولة تنتقل بعد ذلك إلى إخوتها في أجهزة الحواسيب الثابتة التي تستهلك المزيد من الطاقة. وهذا يعتبر مكسباً للبيئة (وربما فاتورة الكهرباء الخاصة بك).
■ النهاية
نكون هنا انتهينا تماما من الجزء 3 من الفصل 3 من شهادة A plus المقدمة من CompTIA نتقدم الأن ولكن المشوار طويل وممتع جدا جدا لذلك احرص على قرائة كل فصل سريعا
و لا بد وانت تقرا ان تكون مركز جيدا لكل معلومة ومعك ورقة وقلم , لانك بالتاكيد ستحتاجها
واذا واجهتك اي مشكلة في الفهم او ما شابه , يمكنك على الفور الذهاب الى المجتمع الخاص بنا في Telegram للمناقشة والتواصل معنا من هنا
او اذا واجهتك مشكلة في الموقع او تريد اجابة سريعة يمكنك الذهاب الى اخر صفحة في الموقع ستجد صفحة اتصل بنا موجودة يمكنك ارسالة لنا مشكلتك , وسيتم الرد عليها بسرعة جدا ان شاء الله
ويمكنك الأنضمام الى المجتمع Hidden Lock بالكامل مع جميع قنواته للأستفادة في اخر الأخبار في عالم التقنية وايضا الكتب بالمجان والكورسات والمقالات من خلال الرابط التالي لمجموعة القنوات من هنا
يمكنك ايضا متابعتنا في منصات X او Twitter سابقا , لمشاهدة الاخبار والمقالات السريعة والمهمة من هنا
وفقط كان معكم sparrow مقدم هذه الشهادة من فريق Hidden Lock
