وحدة المعالجة المركزية (CPU)
ال وحدة المعالجة المركزية (CPU) هو مكون الكمبيوتر المسؤول عن تفسير وتنفيذ معظم الأوامر من الكمبيوتر الآخر المعدات و البرمجيات.
تستخدم جميع أنواع الأجهزة وحدة المعالجة المركزية ، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المكتبية والكمبيوتر المحمول والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية وحتى جهاز التلفزيون ذي الشاشة المسطحة.
شركة انتل و AMD هما أشهر مصنعي وحدات المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والخوادم ، بينما Apple ، نفيديا، و كوالكوم هم من كبار صناع وحدة المعالجة المركزية للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.
قد ترى العديد من الأسماء المختلفة المستخدمة لوصف وحدة المعالجة المركزية ، بما في ذلك المعالج ، ومعالج الكمبيوتر ، والمعالج الدقيق ، والمعالج المركزي ، و "أدمغة الكمبيوتر".
شاشات الكمبيوتر أو محركات الأقراص الصلبة احيانا بشكل غير صحيح للغاية يشار إليها باسم وحدة المعالجة المركزية ، ولكن هذه الأجزاء من الأجهزة تخدم أغراضًا مختلفة تمامًا وليست بأي حال من الأحوال نفس الشيء مثل وحدة المعالجة المركزية.
كيف تبدو وحدة المعالجة المركزية وأين تقع
عادة ما تكون وحدة المعالجة المركزية الحديثة صغيرة ومربعة ، مع العديد من الموصلات المعدنية القصيرة والمستديرة والمعدنية على جانبها السفلي. تحتوي بعض وحدات المعالجة المركزية القديمة على دبابيس بدلاً من الموصلات المعدنية.
وحدة المعالجة المركزية تعلق مباشرة على "مقبس" وحدة المعالجة المركزية (أو في بعض الأحيان "فتحة") على ملف اللوحة الأم. يتم إدخال وحدة المعالجة المركزية في المقبس من جانب الجانب لأسفل ، ويساعد ذراع صغير على تأمين المعالج.
بعد التشغيل لفترة قصيرة ، يمكن أن تصبح وحدات المعالجة المركزية الحديثة ساخنة للغاية. للمساعدة في تبديد هذه الحرارة ، من الضروري دائمًا توصيل المشتت الحراري والمروحة مباشرة أعلى وحدة المعالجة المركزية. عادة ، تأتي هذه مجمعة مع شراء وحدة المعالجة المركزية.
تتوفر أيضًا خيارات تبريد أكثر تقدمًا ، بما في ذلك مجموعات التبريد بالماء ووحدات تغيير الطور.
لا تحتوي جميع وحدات المعالجة المركزية (CPU) على دبابيس على جوانبها السفلية ، ولكن في تلك التي لديها ، يتم ثني المسامير بسهولة. توخ الحذر الشديد عند التعامل معها ، خاصةً عند تثبيتها على اللوحة الأم.
سرعة ساعة وحدة المعالجة المركزية
سرعة ساعة المعالج هي عدد التعليمات التي يمكن معالجتها في أي ثانية ، ويتم قياسها بوحدة الجيجاهيرتز (GHz).
على سبيل المثال ، تبلغ سرعة وحدة المعالجة المركزية 1 هرتز إذا كان بإمكانها معالجة جزء من التعليمات كل ثانية. استقراء هذا إلى مثال أكثر واقعية: يمكن لوحدة المعالجة المركزية بسرعة ساعة 3.0 جيجاهرتز معالجة 3 مليارات تعليمات كل ثانية.
أنوية وحدة المعالجة المركزية
تستخدم بعض الأجهزة معالجًا أحادي النواة بينما قد يكون لدى البعض الآخر معالج ثنائي النواة (أو رباعي النواة ، إلخ). إن تشغيل وحدتي معالج تعملان جنبًا إلى جنب يعني أن وحدة المعالجة المركزية يمكنها في الوقت نفسه إدارة ضعف التعليمات كل ثانية ، مما يؤدي إلى تحسين الأداء بشكل كبير.
يمكن لبعض وحدات المعالجة المركزية (CPU) محاكاة مركزين افتراضيًا لكل نواة مادية واحدة متاحة ، وهي تقنية تُعرف باسم خيوط المعالجة. الافتراضية يعني أن وحدة المعالجة المركزية (CPU) التي تحتوي على أربعة أنوية فقط يمكنها العمل كما لو كانت تحتوي على ثمانية ، مع الإشارة إلى أنوية وحدة المعالجة المركزية الافتراضية الإضافية على أنها منفصلة الخيوط. بدني ومع ذلك ، فإن أداء النوى أفضل من افتراضية منها.
إذا سمحت وحدة المعالجة المركزية ، يمكن لبعض التطبيقات استخدام ما يسمى تعدد. إذا تم فهم الخيط على أنه قطعة واحدة من عملية الكمبيوتر ، فإن استخدام خيوط متعددة في نواة وحدة معالجة مركزية واحدة يعني أنه يمكن فهم المزيد من الإرشادات ومعالجتها في وقت واحد. يمكن لبعض البرامج الاستفادة من هذه الميزة في أكثر من نواة وحدة المعالجة المركزية ، مما يعني ذلك أيضًا أكثر يمكن معالجة التعليمات في وقت واحد.
مثال: مقابل Intel Core i3 مقابل. i5 مقابل. i7
للحصول على مثال أكثر تحديدًا حول كيفية عمل بعض وحدات المعالجة المركزية (CPU) بشكل أسرع من غيرها ، دعنا نلقي نظرة على كيفية تطوير Intel معالجاتها.
تمامًا كما تشك على الأرجح من تسميتهم ، انتل كور i7 رقائق أداء أفضل من رقائق i5، والتي تعمل بشكل أفضل من رقائق i3. لماذا يؤدي أداء المرء بشكل أفضل أو أسوأ من الآخرين هو أمر معقد قليلاً ولكن لا يزال من السهل فهمه.
معالجات Intel Core i3 هي معالجات ثنائية النواة ، بينما تعد معالجات i5 و i7 رباعية النوى.
دفعة توربو هي ميزة في رقائق i5 و i7 تمكن المعالج من زيادة سرعة الساعة إلى ما بعد سرعته الأساسية ، مثل من 3.0 جيجاهرتز إلى 3.5 جيجاهرتز ، متى احتاج إلى ذلك. لا تتمتع رقائق Intel Core i3 بهذه الإمكانية. يمكن أن تكون نماذج المعالجات المنتهية بـ "K" فيركلوكيد، مما يعني أنه يمكن إجبار سرعة الساعة الإضافية هذه واستخدامها طوال الوقت ؛ تعلم المزيد عن لماذا كنت فيركلوك جهاز الكمبيوتر الخاص بك.
يتيح Hyper-Threading معالجة الخيطين لكل نواة من وحدة المعالجة المركزية. هذا يعني أن معالجات i3 المزودة بتقنية Hyper-Threading تدعم فقط أربعة خيوط متزامنة (نظرًا لأنها معالجات ثنائية النواة). لا تدعم معالجات Intel Core i5 Hyper-Threading ، مما يعني أنها يمكنها أيضًا العمل مع أربعة خيوط في نفس الوقت. ومع ذلك ، تدعم معالجات i7 هذه التقنية ، وبالتالي (كونها رباعية النوى) يمكنها معالجة 8 خيوط في نفس الوقت.
نظرًا لقيود الطاقة الكامنة في الأجهزة التي لا تحتوي على مصدر طاقة مستمر (المنتجات التي تعمل بالبطارية مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وما إلى ذلك) ، تختلف معالجاتها - بغض النظر عما إذا كانت i3 أو i5 أو i7 - عن معالجات سطح المكتب في أنه يتعين عليها إيجاد توازن بين الأداء والقوة استهلاك.
مزيد من المعلومات حول وحدات المعالجة المركزية
لا تعد سرعة الساعة ولا عدد نوى وحدة المعالجة المركزية العامل الوحيد الذي يحدد ما إذا كانت إحدى وحدات المعالجة المركزية "أفضل" من الأخرى. غالبًا ما يعتمد على نوع البرنامج الذي يتم تشغيله على الكمبيوتر - بمعنى آخر ، التطبيقات التي ستستخدم وحدة المعالجة المركزية.
قد يكون لإحدى وحدات المعالجة المركزية سرعة منخفضة على مدار الساعة ولكنها معالج رباعي النواة ، بينما تتميز وحدة أخرى بسرعة عالية على مدار الساعة ولكنها ليست سوى معالج ثنائي النواة. يعتمد تحديد وحدة المعالجة المركزية التي ستتفوق على الأخرى ، مرة أخرى ، كليًا على الغرض من استخدام وحدة المعالجة المركزية.
على سبيل المثال ، تتطلب وحدة المعالجة المركزية (CPU) برنامج تحرير الفيديو الذي يعمل بشكل أفضل مع العديد من نوى وحدة المعالجة المركزية سيعمل بشكل أفضل على معالج متعدد النواة بسرعات منخفضة على مدار الساعة مقارنة بوحدة المعالجة المركزية أحادية النواة ذات السرعات العالية على مدار الساعة. لا يمكن لجميع البرامج والألعاب وما إلى ذلك الاستفادة من أكثر من مركز واحد أو مركزين فقط ، مما يجعل أي نوى لوحدة المعالجة المركزية المتاحة عديمة الفائدة إلى حد كبير.
مكون آخر لوحدة المعالجة المركزية هو مخبأ. ذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية هي بمثابة مكان تخزين مؤقت للبيانات شائعة الاستخدام. بدلا من الاتصال ذاكرة الوصول العشوائي بالنسبة لهذه العناصر ، تحدد وحدة المعالجة المركزية البيانات التي يبدو أنك ستستمر في استخدامها ، وتفترض أنك تريد ذلك احتفظ استخدامه وتخزينه في ذاكرة التخزين المؤقت. ذاكرة التخزين المؤقت أسرع من استخدام ذاكرة الوصول العشوائي لأنها جزء مادي من المعالج ؛ يعني المزيد من ذاكرة التخزين المؤقت مساحة أكبر للاحتفاظ بهذه المعلومات.
ما إذا كان جهاز الكمبيوتر الخاص بك يمكنه تشغيل ملف 32 بت أو 64 بت يعتمد نظام التشغيل على حجم وحدات البيانات التي تستطيع وحدة المعالجة المركزية التعامل معها. يمكن الوصول إلى ذاكرة أكبر في وقت واحد وفي أجزاء أكبر باستخدام معالج 64 بت مقارنة بمعالج 32 بت ، وهذا هو السبب أنظمة التشغيل والتطبيقات 64 بت محدد لا يمكن تشغيله على معالج 32 بت.
يمكنك الاطلاع على تفاصيل وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر ، إلى جانب معلومات الأجهزة الأخرى ، مع معظم أدوات معلومات النظام المجانية.
بالإضافة إلى المعالجات القياسية المتوفرة في أجهزة الكمبيوتر التجارية ، يتم تطوير المعالجات الكمومية من أجلها أجهزة الكمبيوتر الكمومية باستخدام العلم وراء ميكانيكا الكم.
تدعم كل لوحة أم نطاقًا معينًا فقط من أنواع وحدات المعالجة المركزية ، لذا تحقق دائمًا من الشركة المصنعة للوحة الأم قبل الشراء.