CPU - وحدة المعالجة المركزية

 - Central Processing Unit (CPU)وحدة المعالجة المركزية 

أهمية الـ CPU:

تعتبر عقل الحاسب حيث إن العمليات الحسابية تتم بداخلها . 

عمل الـ CPU:

لأداء مهمة ما باستخدام الحاسب يجب إدخال Data و Instructions . إن Instruction تصمم لأداء مهمة معينة مثل العمليات الحسابية و نقل الـ Data و إنجاز عمليات الإدخال والإخراج . برنامج الحاسب عبارة عن مجموعة من Instruction

خلال تنفيذ البرنامج يتم تحميل Data من Memory أو تخزينها في Memory. يمكن النظر إلى Memoryعلى أنها مجموعة من العناوين ، كل عنوان يستخدم في تخزين Data أو Instruction

يتكون CPU من :

1. Registers :عبارة عن مجموعة من مواقع الذاكرة تستخدم في التخزين المؤقت للقيم المراد معالجتها
2. Arithmetic Logic Units (ALU) :هي المسئولة عن العمليات الحسابية و المنطقية
3. Control Unit (CU) : تستخدم في التحكم في معالجة Instruction ونقل الـ Data وكذلك في إعطاء إشارات التحكم مثال على ذلك تحديد instruction التالية المراد تنفيذها في البرنامج .

المواصفات التي تؤخذ في الاعتبار عند شراء CPU :

• السرعة (Speed) : هي عدد التعليمات التي يمكن أن يؤديها المعالج في الثانية و تقاس بمعدل نبضات الساعة ( Clock pulse ) وهو ما يعرف  بـ MHz أو GHz
• حجم الكلمة (Word size): يقصد بها عدد البتات للأرقام أو القيم الذي يمكن للمعالج أن يتعامل معهم في المرة الواحدة. أو فمثلا هناك معالجات تستطيع معالجة أرقام كل منها مكون من 16 بت وتسمى معالجات ذات 16 بت ( 16-bit microprocessor ) . وكلما كان المعالج ذو عدد بتاتا كثر كلما أدى إلى أن يكون المعالج سريعا 
•  سرعة الناقل الأمامي   FSB ( Front side bus speed ) : الناقل الأمامي هو المسار الواصل بين المعالج والمكونات المهمة الأخرى مثل الذاكرة وكروت التوسعة . سرعة الناقل الأمامي تقاس بـ MHz آو GHz .  وكلما زادت هذه السرعة كلما زادت كمية البيانات المتناقلة بين المكونات الأخرى .
• Cache memory : هي ذاكرة خاصة بالمعالج ، تستخدم في التخزين المؤقت للبيانات و التعليمات التي يحتاج المعالج باستمرار بدل استدعاءها من الذاكرة الرئيسية وبالتالي فإن تخزين البيانات داخل هذه الذاكرة يسرع عمل الحاسب ، و بالتالي كلما زاد حجم هذه الذاكرة كلما كان زادت كفاءة عمل المعالج . وتقاس MB أو KB.
• Architectures : يمكن المقارنة بين المعالجات على أساس تصميم وبناء المعالج أما من حيث طريقة عملية المعالجة او البناء الهيكلي للمعالج . وهنا نتطرق إلى بنود المقارنة التالية :

1. نوع تعليمات المعالج : هناك صنفين من أنواع التعليمات وهي :

Reduced Instruction Set Computer (RISC): تستخدم مجموعة صغيرة من التعليمات التي صُممت ليتم تنفيذها سريعًا
Complex Instruction Set Computer (CISC): تستخدم عدد كبير من التعليمات المعقدة مما  يؤدي إلى خطوات أقل لكل عملية.    

2. Multi-core :  في الآونة الأخيرة تم تصنيع معالجات تحتوي على أكثر من core في شريحة واحدة وكأنه هناك   أكثر من معالج موجود على اللوحة الأم بحيث يصبح المعالج قادر على معالجة أكثر من عملية في نفس الوقت. وبالتالي هناك أنواع من المعالجات حسب عدد core :

Single core CPU : يحتوي المعالج على core واحد فقط يقوم بعملية المعالجة ، و قد تحتوي اللوحة الأم على أكثر من مكان لوضع أكثر من CPU لزيادة كفاءة أداء الحاسب ( صوره توضيحية أعلاه ).

Dual Core CPU : يحتوي على 2 cores في نفس المعالج حيث يقومان بعملية المعالجة في نفس الوقت ويوجد أيضا Triple Core CPU and Quad Core CPU

•  Intel Hyper-Threading : تقنية لتنفيذ أكثر من جزء من برنامج في نفس الوقت . هذا يجعل الحاسب يعمل وكما يحتوي على أكثر من معالج
• Overclocking: تقنية تستخدم في زيادة سرعة المعالج عن سرعته الطبيعية ولكن هذه الخاصية قد تؤدي إلى ضرر بالمعالج.
• MMX : مجموعة من التعليمات الخاصة بالـ Multi-media توجد في معالجات intel وهي تساعد زيادة كفاءة الحاسب عند التعامل مع الـ Multi-media

أنواع المعالجات :

أشهر الشركات المصنعة للمعالجات هي intel و AMD ، أفضل المعالجات قد تكون من شركات مصنعة مختلفة و لكنها تؤدي نفس الوظائف الأساسية .

أنواع Socket: 

يسمى المكان الذي يوضع فيه المعالج على اللوحة الأم بالـ socket  ، تختلف أنواعها حسب الشركة المصنعة للمعالج.

LGA 775* هو أشهر socket المستخدم مع معالجات Intel و كذلك 478socket . و المعالجات Xeon, Pentium M and the Core Duo processors كل له socket يختلف عن الآخر.

تبريد الـ CPU :

هناك ارتباط مباشر بين زيادة سرعة المعالج والحرارة الخارجة منه. فكلما زادت سرعة المعالج ارتفعت حرارته . و المشكلة أنّ الحرارة قاتل حقيقي للإلكترونيات . ولتفادي هذه المشكلة فإنه يجب وضع مايسمى بـ heat sink و fan على المعالج للمحافظة على برودة المعالج .

* كذلك يتم وضع  Fan case لتبريد بقية المكونات وقد يكون هناك أيضا Fan  لـ لكرت GPU أي كرت الشاشة.