ألـــف بــــاء فى الكمبيــــوتر

بسم الله الرحمن الرحيم

بداية أعترف أن المنتدى يضم نخبه متميزه في مجال الحاسب
ولكن هذا لا يمنع أن هناك من هم يخطو أولى خطواتهم في هذا المجال
من أجل هؤلاء
ومن أجل أيضا المتميزين فقد يكون فيه تذكره لهم
نبدأ في بناء هذا الوضوع
هذا الموضوع من اسمه سيضم باذن الله كل شئ عن الكمبيوتر والصيانه
وسنبدأ من أول
تعريف الحاسب وما هي مكوناته وعرض لكل قطعه

والشرح سيكون من كتب وخبراتنا المتواضعه

وأرجوا من الأعضاء الأفاضل ألا يضيفوا الرد العادي
الا اذا كان هناك استفسار أو سؤال عن الموضوع
وذلك مراعاة للتسلسل
بحيث انه اذا اطلع أحدع الموضوع يكون بمثابه مرجع
متسلسل الأحداث

أرجوا أن تستفيدوا
ولا تنسونا في دعائكم
وانتظرونا قريبا لنبدأ الموضوع باذن الله
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ.........................................................................ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ بسم الله الرحمن الرحيم

نبدأ بنبذه عن الكمبيوتر وماهيته



كان أول تقديم للكمبيوتر منذ أكثر من خمسين عاما، وبالتحديد سنة 1946 حيث كان يتكون من أكثر من 18000 صمام الكتروني، وهذه الصمامات هي نوع معقد بعض الشيء من الأدوات الإلكترونية التي لها شكل مصباح الإضاءة الكهربي المعروف وذو الحجم المتوسط. وهي مماثلة للصمامات التي كانت تستعمل لتشغيل الراديو لمدة طويلة من الزمن وحتى اختراع الترانزيستور، وكذلك لتشغيل التلفزيون في بداية عهده. كان الكمبيوتر في حينها يحتل بناية كاملة، ويزيد وزنه عن ثلاثين طنا. وهذا يعني أن وزنه أكثر من وزن ثلاثين سيارة. وكانت تلك البناية في حاجة لأجهزة تبريد عملاقة لإزالة الحرارة الناجمة عن تلك الصمامات الإلكترونية. ومع ذلك فإن فعاليته لم تكن أكثر من فعالية آله حاسبة جيب صغيرة


الكمبيوتر الآن


الكمبيوتر في أبسط تعبير عنه هو ليس أكثر من جهاز كهربي، مثله مثل أي آلة أخرى كالمسجلة أو الفيديو أو الغسالة أو الميكرويف وغيرها. هذا الجهاز تم انتاجه كي يقوم بمهمات معينة. مثلا يمكن استعمال الكمبيوتر في كتابة الرسائل أو استعماله كآلة حاسبة للقيام بعمليات الجمع والطرح وغيرها. ......

كيف يعمل؟؟


لكي تؤدي أي آلة عملها بالوجه الأكمل فيجب أن يتم برمجتها بطريقة ما. إن برمجة الكمبيوتر يعني احتواءه على التعليمات المفصلة خطوة بخطوة، وتحديد كيفية القيام بتنفيذ المهمة المطلوبة من البداية وحتى تنتهي تلك المهمة.
فنحن نقوم بادخال التعليمات بواسطة لوحة المفاتيح أو الماوس أو غيرها. الكمبيوتر يمكن أن يتعطل ويسبب مشاكل مثله مثل أي جهاز اليكتروني آخر. ولكن مع الكمبيوتر يجب أن تكون دقيقا، فإن الأخطاء تكون ناجمة عن الانسان وليس عن الكمبيوتر. الكمبيوتر كما هو الحال في الآلات والأجهزة التي يتم برمجتها \\\"الغسالة أو الفرن مثلا\\\"،
لا يستطيع قراءة التعليمات على شكل مكتوب، إن هذه الأجهزة تستقبل تعليمات البرنامج في شكل إشارات رمزية خاصة بها. ،
فجهاز الكمبيوتر عبارة عن آلة تقوم بمعالجة المعلومات ومعطياتها، والتي يمكن أن تكون أن تعني أمور مختلفة ومتعددة. إن تلك المعلومات والمعطيات قد تكون بشكل أرقام أو أحرف أو صور أو أصوات. وباعتبار أن الكمبيوتر آلة تقوم بمعالجة معطيات المعلومات، فيمكن برمجته ليقوم بعمليات الجمع والطرح والضرب والقسمة بطريقة أكثر تعقيدا من الآلة الحاسبة العادية. كما يمكن أن يبرمج لمقارنة كميتين وتقرير أيهما أكبر، ويمكن أن يبرمج ليقوم بأعمال بسيطة مثل ترتيب مجموعة من الأسماء أبجديا، كما يمكن أن يبرمج لإجراء أعمال معقدة كالتحكم في إطلاق سفينة فضاء مثلا.


إن الكمبيوتر عبارة عن جهاز إلكتروني قادر على استقبال معطيات المعلومات التي نرغب في إدخالها وتخزينها به، وكذلك تخزين التعليمات الخاصة بالبرامج التطبيقية للقيام بمعالجة تلك المعلومات وإيجاد الحل، ثم قادر على إخراج هذا الحل بسرعة شديدة. إن لدى الكمبيوتر الامكانية للقيام بعمليات يستحيل على الانسان القيام بها، ومع ذلك فإن الكمبيوتر في الوقت نفسه لا يستطيع التفكير. فإذا قمت بكتابة سؤال للكمبيوتر ماهو تاريخ ميلادك فلن يعطيك إجابة. ولو فرض بأن لديك قائمة من أرقام التلفونات وتفاصيل أصحابها وقد تم تخزينها في نظام الكمبيوتر ضمن برنامج خاص يمكنك من معرفة التلفون عند كتابة اسم الشخص أو عنوانه. إذا قمت بسؤآل الكمبيوتر عن رقم تلفون محدد فمن المحتمل بعد هينة من الوقت أن يخبرك الكمبيوتر بأنه لا يستطيع أن يجد الرقم. الكمبيوتر لا يستطيع التفكير وأن يجيبك مباشرة اجابة صحيحة ذات منطق مالم يكن قد أدخلت إليه معلومات مسبقة أو برامج متخصصة

سنكتفي اليوم وغدا باذن الله لنا موعد
وسوف أقلل من الكلمات النظريه قدر المستطاع
انتظروووووني

ما هي أنواع الذاكرة المستخدمة في الكمبيوتر؟

1- ذاكرة الوصول العشوائي Random Access Memory (RAM)

2- الذاكرة المخصصة للقراءة فقط Read-Only Memory (ROM)

3- الذاكرة الظاهرية Virtual Memory

4- الذاكرة الوميضية Flash Memory


لماذا سميت Random Access Memory (RAM) بهذا الاسم و ما معناه؟

تسمى هذه الذاكرة بذاكرة الوصول العشوائي لأنك تستطيع
الوصول إلى أي خلية ذاكرة مباشرة إن كنت تعرف الصف و العامود المتقاطعان عند هذه الخلية بغض النظر هل هذه الخلية تقع في أول الصف أو العامود أو آخره
، و يقابل RAM ذاكرة أخرى تسمى serial access memory (SAM)
هذا النوع من الذاكرة يخزن البيانات على
شكل سلسلة من خلايا الذاكرة المتتابعة مثل شريط الكاسيت
مثلا فأنت لا تستطيع الوصول إلى معلومة ما مخزنة في آخر الشريط مثلا
إلا بالمرور على البيانات
من أول الشريط حتى تصل إلى المعلومة المطلوبة ، و هذا النوع
بطيء جدا بالمقارنة مع الذاكرة RAM


مم تتكون RAM و كيف تعمل ؟

إن رقاقة الذاكرة هي عبارة عن دائرة متكاملة مكونة من ملايين الترانزيستورات و المكثفات ، الترانزيستور و المكثف يكونان معا خلية الذاكرة و التي تشكل بت bit واحد من البيانات و البت هو أصغر وحدة ذاكرة و كل 8 بت تشكل بايت Byte و هو ما يخزن فيه قيمة أي رمز أو رقم، المكثف يحتفظ بقيمة البت من المعلومات و يكون المحتوى إما صفر أو واحد ، أما الترانزيستور فيعمل كمفتاح للتحكم فإما يقرأ حالة المكثف أو يقوم بتغييرها . المكثف يعمل كحافظة للإلكترونات ، فلحفظ قيمة واحد في خلية الذاكرة فيجب ملئ هذه الحافظة بالإلكترونات و لحفظ قيمة صفر يجب إفراغ هذه الحافظة من الإلكترونات


ما هي أنواع الذاكرة التي تندرج تحت النوع الرئيسي RAM ؟

1- DRAM - Dynamic random access memory وهي تحتوي على خلايا ذاكرة تتكون من زوج من الترانزيستورات و المكثفات و تحتاج إلى إنعاش مستمر لأن الشحنة الكهربائية تتلاشى بعد مقدار ضئيل من الزمن يقاس بالميللي ثانية

2- SRAM - Static random access memory تستخدم من أربع إلى ست ترانزيستورات لكل خلية ذاكرة و لا تحتوي على مكثف و لا تحتاج إلى إنعاش مستمر و تستخدم بشكل أساسي لذاكرة الكاش cache

3- FPM DRAM - Fast page mode dynamic random access memory وهي النوع الأصلي الذي طور منه النوع الأول ، وهذا النوع من الذاكرة يبحث بداية عن موقع البت المطلوب من الذاكرة و عندما يحدد موقعه يقوم بقراءة محتوى هذا البت ، و لا يبدأ بالبت التالي إلا بعد الانتهاء من قراءة البت الأول ، وتصل السرعة القصوى لنقل البيانات باستخدام هذا النوع من الذاكرة إلى 176 ميجابايت في الثانية

4- EDO DRAM - Extended data-out dynamic random access memory و هذا النوع يباشر بالبحث عن البت التالي بعد تحديد موقع البت الأول و قبل الشروع بقراءته،وهذا النوع أسرع من النوع الأول ، وتصل السرعة القصوى لنقل البيانات باستخدام هذا النوع من الذاكرة إلى 264 ميجابايت في الثانية

5- SDRAM - Synchronous dynamic random access memory يقوم هذا النوع من الذاكرة بعد تحديد موقع البت المطلوب ، بالوقوف على نفس الصف المحتوي على ذلك البت ثم يقوم بالبحث عن البت التالي في نفس الصف مفترضا وجوده هناك و تكون نسبة احتمال أن يجد البت التالي مرتفعة ، و هذا يوفر الوقت و يزيد من سرعة الذاكرة مقارنة مع النوع السابق ، و هذا هو النوع المنتشر الآن في أجهزة الحاسوب ، وتصل السرعة القصوى لنقل البيانات باستخدام هذا النوع من الذاكرة إلى 528 ميجابايت في الثانية

6- RDRAM - Rambus dynamic random access memory هذا النوع من الذاكرة يستخدم ناقل بيانات سريع جدا يسمى Rambus channel و تصل سرعته إلى 800 ميجاهيرتز بالمقارنة مع 100 ميجاهيرتز أو 133 في النوع الأحدث قليلا من ناقل البيانات في نوع الذاكرة السابق

7- Credit Card Memory و هذا النوع من الذاكرة هو نفس النوع DRAM و لكنه مخصص للأجهزة المحمولة notebook

8- PCMCIA Memory Card وهذا نوع آخر مخصص أيضا للأجهزة المحمولة notebook و هو أيضا من نوع DRAM

9- Flash RAM و هو مقدار ضئيل من الذاكرة مخصص لحفظ إعدادات التلفاز و الفيديو أو إعدادات القرص الصلب في أجهزة الحاسوب

10- VRAM – Video RAM و تسمى أيضا multiport dynamic random access memory (MPDRAM) وهذا النوع من الذاكرة مخصص لكروت الشاشة و المسرعات ثلاثية الأبعاد ، الاسم multiport جاء من حقيقة أن هذا النوع من الذاكرة يستخدم نوعين من الذاكرة، الأول RAM و الثاني SAM ، مقدار الذاكرة يحدد دقة الصورة و عمق الألوان


ما هي المعايير و المقاييس المستخدمة للذاكرة RAM ؟

الأنواع الأولى من رقائق الذاكرة التي كانت تستعمل في أجهزة الحاسوب المكتبية ، كانت تستخدم تشكيلة من الدبابيس pin configuration تسمى dual inline package (DIP) ، و كانت هذه التشكيلة من الدبابيس تركب داخل ثقوب أو مقابس على اللوحة الأم للكمبيوتر ،هذه الطريقة كانت مناسبة عندما كانت أجهزة الحاسب تعمل مع 2 أو أقل من الذاكرة ، و لكن مع تطور أجهزة الحاسب زادت الحاجة لكميات أكبر من الذاكرة و بالتالي أصبح من الصعب إيجاد مكان لها على اللوحة الأم ، فكان الحل هو وضع رقائق الذاكرة مع كل متطلباتها على لوحة منفصلة تسمى printed circuit board (PCB) و هذه اللوحة تركب داخل موصل خاص يسمى memory bank ويكون على اللوحة الأم ، معظم هذه الرقائق تستخدم تشكيلة من الدبابيس تسمى small outline J-lead (SOJ) ، و الفرق الأساسي بين هذه التشكيلة من الدبابيس و التشكيلة السابقة أن التشكيلة السابقة كانت تركب داخل ثقوب على اللوحة الأم بينما التشكيلة الجديدة تكون على شكل ألواح متعامدة أو مائلة مع اللوحة الأم و تتصل مباشرة مع موصلات على سطحها.

إذا نظرت إلى هذه الألواح ستجد أرقام مشابهة ل 8x32 أو 4x16 ، هذه الأرقام تمثل عدد رقائق الذاكرة مضروبة بسعة كل رقاقة مقاسة بالميجابت ، خذ الناتج و اقسمه على 8 لتحصل على السعة الإجمالية للذاكرة على تلك اللوحة مقاسة بالميجابايت ، فمثلا 4x32 تعني أن هذه اللوحة تحتوي على 4 رقائق سعة كل رقاقة 32 ميجابت الآن نضرب 4 في 32 نحصل على 128 ميجابت ، و حيث أننا نعرف أن البايت يساوي 8 بت نقسم 128 على 8 لنحصل على 16 ميجابايت السعة الإجمالية للذاكرة على اللوحة .

الأنواع الأولى من ألواح الذاكرة هذه كانت تسمى SIMM اختصار ل single in-line memory module هذه اللوحة كانت تستخدم 30-pin و كان قياسها 9 سم في 2 سم ، لتركيب هذه الألواح كان عليك تركيب زوج من هذه الألواح للحصول على السعة الكاملة المطلوبة فللحصول على 16 ميجابايت كان عليك تركيب زوج من الألواح سعة 8 ميجابايت ، و السبب في ذلك عائد إلى أن سعة ناقل البيانات على اللوحة الأم كان ضعف سعة SIMM مفرد ، فقد كان ناقل البيانات يستطيع التعامل مع 16 بت في الوقت ذاته بينما كانSIMM لا يستطيع سوى توفير 8 بت في الوقت نفسه و بالتالي كان عليك تركيب لوحتين سعة 8 ميجابايت للحصول على 16 ميجابايت و لضمان الاستغلال الأمثل للناقل ،بعد فترة من الزمن توفرت موديلات جديدة من SIMM تستخدم 72-pin و كان قياسها 11سم في 2.5 سم .

بعد تطور المعالجات كان لزاما تطوير ألواح الذاكرة أيضا ، فتم إيجاد مقياس جديد لألواح الذاكرة سمي dual in-line memory module (DIMM) و كان يستخدم 168-pin و كان قياسه 14 سم في 2.5 سم ، و كان سعة اللوحة الواحدة يتراوح بين 8 إلى 256 ميجابايت و من الممكن تركيب لوحة مفردة واحدة على اللوحة الأم بدلا من زوج كما في SIMM .

الآن ظهر مقياس جديد يسمى Rambus in-line memory module (RIMM), وهو متوافق في القياس مع DIMM و لكنه يستخدم ناقل بيانات سريع جدا بالمقارنة مع الناقل في DIMM .

أجهزة الحاسوب المحمولة على نوعين أحدها يستخدم نفس أنواع الذاكرة في الأجهزة المكتبية ، و النوع الآخر يستخدم نوعا خاصا من ألواح الذاكرة يسمى small outline dual in-line memory module (SODIMM) و قياسها 5 سم في 2.5 سم و تستخدم 144 pins و تتراوح سعتها بين 16 ميجابايت و 256 ميجابايت


كم أحتاج من ذاكرة VRAM ؟

للمستخدم العادي يكفيه 8 ميجابايت لتشغيل البرامج المكتبية ، أما إذا كنت تريد عمل أيا من التالي ، فيلزمك على الأقل 32 ميجابايت :

1- اللعب بالألعاب الواقعية ثلاثية الأبعاد

2- تسجيل و تحرير الفيديو

3- إنشاء صور ثلاثية الأبعاد

4- رسم رسوم معقدة على الأوتوكاد


كم من الذاكرة RAM أحتاج؟

طبعا هذا يعتمد عل نظام التشغيل لديك و على البرامج التي تستخدمها ، و لكن هناك قاعدة أرجو أن ينتبه لها الجميع وهي أن لتطوير جهازك لديك خياران أساسيان :

1- تحديث المعالج

2- زيادة الذاكرة

في العادة الخيار الأول يكلف أكثر ، و لكني أضمن لك أن مضاعفتك للذاكرة ستضاعف من أداء جهازك حتى ولو لم تغير معالجك بينما تطوير المعالج مثلا من بينتيوم 2 إلى بينتيوم 3 لا يزيد من أداء جهازك بأكثر من 10 إلى 15 بالمائة و أحيانا أقل من ذلك كما أن ذلك سيكلفك الكثير من النقود ، أما زيادة الذاكرة من 64 إلى 128 ميجابايت مثلا لا يكلفك أكثر من 16 $

إذا كان لديك نظام التشغيل ويندوز 95/98/مي فأنت تحتاج على الأقل 32 ميجابايت و مع 64 ميجابايت أفضل

إذا كان لديك نظام التشغيل ويندوز NT/2000 فأنت تحتاج على الأقل 64 ميجابايت و مع 128 ميجابايت أفضل

إذا كان لديك نظام التشغيل Linux فتحتاج على الأقل 4 ميجابايت و أنصحك ب 64 ميجابايت إذا كان عملك جديا و شاقا

الأرقام السابقة في حالة استخدامك للبرامج المكتبية العادية ، أما إذا كنت تستخدم برامج التصميم أو المونتاج أو الأوتوكاد أو تشغل ألعابا تلتهم الذاكرة فلابد لك من زيادة الذاكرة


ما هو Read-Only Memory (ROM) ؟

هذا نوع من الذاكرة قابل للقراءة و لا تستطيع الكتابة عليها ، و البيانات المخزنة عليها يتم تخزينها في مرحلة صنع و تكوين رقاقة الذاكرة ، و هي لا توجد في أجهزة الحاسوب وحدها بل تجدها أيضا في أغلب الأجهزة الإلكترونية .



إذا كان من الممكن صناعة الذاكرة الكاش فائقة السرعة فلم لا تكون كل الرام من نفس النوعية لزيادة السرعة ؟

ذلك لأن تصنيع الذاكرة الكاش مكلف جدا ، فإذا كانت الرام من نفس النوع لأصبح سعر الجهاز غالي جدا ولقل الإقبال عليه .


ما هي الذاكرة الكاش Cache و ما هو عملها؟

كما هو معروف فإن الغاية من تطوير أجهزة الحاسوب ، هو زيادة سرعة استجابتها للأوامر ، فإذا عرفنا أن المعالج يحتاج 10 نانوثانية تقريبا للحصول على معلومة ما من الذاكرة الرام ، و هذه سرعة كبيرة نسبيا و لكننا إذا عرفنا أن المعالج يستطيع التعامل مع البيانات بسرعة 1 نانوثانية عرفنا أن هناك الكثير من الوقت المهدر في انتظار وصول المعلومة من الرام ، لهذا قام مطورو أجهزة الحاسوب باختراع ذاكرة أصغر في الحجم من الرام و لكن سرعتها أكبر و سموها الذاكرة كاش المستوى الثاني L2 ثم أضافوا ذاكرة أخرى أصغر حجما و أكثر سرعة، وضعوها داخل المعالج و سموها ذاكرة كاش مستوى أول L1 ، و هكذا أصبح المعالج يستلم البيانات المطلوبة من L1 فإذا لم يجدها انتقل إلى L2 فإن لم يجدها انتقل إلى الرام و هذا أدى إلى زيادة ملحوظة في السرعة .


كيف أركب ألواح الذاكرة الرام في جهازي؟

أولا لتركيب ألواح الذاكرة ، عليك فك براغي الجهاز (في حال كانت موجودة أصلاً) و لكن عليك الانتباه بخصوص موضوع الضمان فبعض الشركات تلغي الضمان في حال تم فك البراغي من قبل المستخدم ، على أي حال قبل البدء بأي شيء اعمل التالي:

1- اقطع التيار عن جهازك

2- فك الكيبل الموصل بين جهازك و مقبس الكهرباء

3- فرغ الشحنات الكهربائية الساكنة من جسمك و ذلك بأن تمس بكلتيى يديك السطح المعدني الخارجي للجهاز

عند إمساكك للوحة الذاكرة تأكد أن تمسكها من الطرف وليس من الأسنان الموصلة ، و عند تركيبها في المكان المخصص ضعها بشكل مائل ب 45 درجة حتى تتلامس الأسنان مع السطح الموصل ثم ادفعها إلى الأمام بخفة حتى يركب الثقبان على جانبي اللوحة بالطرفين الناتئين من المكان المخصص للذاكرة ، بعد الانتهاء من التركيب أغلق الجهاز ووصله بالكهرباء ثم شغل الجهاز


كيف تعمل الذاكرة ROM ؟

كما في الذاكرة الرام فإن الذاكرة الروم تتكون من شبكة من الصفوف و العواميد ، و لكن عند التقاء الصفوف بالعواميد نجد أن الروم مختلفة كليا عن الرام ، فحيث نجد ترانزيستور عند نقطة التقاء الصف و العمود في الرام ، نجد بدلا منه ديود diode في الروم و الذي يقوم بوصل الصف مع العمود إذا كان محتوى الخلية المتقاطعان عندها يساوي 1 ، أما إن كان المحتوي صفر فبكل بساطة لا يوجد ديود و لا يتصل الصف بالعمود عند خلية التقاطع ، و بالتالي نرى أن تشكيل رقاقة الذاكرة و تخزين البيانات عليها يتم خلال فترة التصنيع و يصبح تغيير محتوى الرقاقة مستحيل بعد إتمام التصنيع .


ما هي أنواع الذاكرة الروم ROM ؟

يوجد خمس أنواع رئيسية هي :

1- ROM

2- PROM

3- EPROM

4- EEPROM

و هناك أمران مشتركان بين هذه الأنواع :

1- أن البيانات المخزنة على هذه الرقائق من الذاكرة لا تضيع عند قطع التيار الكهربائي ( و ليس كما في الذاكرة الرام التي تضيع محتوياتها عند قطع التيار ) .

2- أن البيانات المخزنة على هذه الرقائق من الذاكرة إما أنها لا يمكن تغييرها ، أو أن ذلك ممكن و لكن باستخدام وسائل خاصة ( و ليس كما في الذاكرة الرام حيث الكتابة عليها بنفس سهولة القراءة)


ما هي EPROM وكيف تعمل؟

EPROM هي اختصار ل Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM) ، هذا النوع من الرقائق من الممكن محوه و الكتابة عليه مرات عديدة باستخدام أداة خاصة تبعث تردد محدد من الموجات الضوئية ultraviolet (UV) light على الرقاقة فيمحو محتوياتها ويجهزها للكتابة عليها من جديد ، و هذه الرقاقة تتكون أيضا من أسطر وعواميد و عند كل خلية تقاطع يوجد ترانزيستوران مسئولان عن شحن وتفريغ الخلايا .


ما هي PROM و كيف تعمل؟

PROM هي اختصار ل programmable read-only memory (PROM) ، و هذا النوع من رقائق الذاكرة يحتوي أيضا على شبكة من الصفوف و العواميد ، و الاختلاف بين هذا النوع و النوع السابق روم هو أن عند كل تقاطع بين الصفوف و العواميد يوجد صمام fuse يصل بينهما ، الشحنة التي تبعث خلال العمود تمر بالصمام الموصول بالخلية مما يشحن الخلية و يعطيها القمة 1 ، و حيث أن كل الخلايا موصولة بصمام يجعلها جميعا تملك القيمة 1 ، و هذا يكون هو الشكل الخام لرقاقة الذاكرة عند بيعها ، الآن المشتري لهذه الرقائق يجب أن يمتلك أداة تسمى programmer و التي تقوم بإرسال تيار كهربي قوي إلى الخلية المطلوب تغيير قيمتها من 1 إلى صفر ، يقوم هذا التيار بكسر الصمام و بالتالي ينقطع الاتصال بين الصف و العمود المتقاطعان عند الخلية المطلوبة و بالتالي تفرغ شحنتها و تصبح قيمتها صفر .


ما هي EEPROM وكيف تعمل؟

هي اختصار ل Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) ، وهي تتميز عن الأنواع السابقة بما يلي :

1- تستطيع الكتابة على هذه الرقاقة دون إزالتها من مكانها

2- لست مضطرا لمحو الرقاقة كلها لتغيير جزء محدود منها

3- تغيير المحتويات لا يحتاج إلى أدوات أو أجهزة خاصة

[المعالج

ما هو ؟ ما عمله ؟ كيف نركبه
تاااااااااااااااابع معنا

الامور الواجب اتخاذها بعين الحسبان عند اختيار المعالج:
[1) نوع اللوحة الام

2) القدرات الإضافية المطلوب وجودها في المعالج

3) نوع برامج الحاسوب التي سيتم استخدام المعالج لها





ما هو المعالج:



هو عبارة عن رقيقة من السيلكون ملصق بها ملايين الترانزستورات (بحجم مايكروسكوبي) عبر عدة خطوات تصنيع معقدة . الترانزستورات تقوم بحفظ قيم ثنائية 1 او 0 ومنها يتم الحصول على جميع العمليات الحسابية والمنطقية.

مثال: معالج AMD's Athlon 64 FX-55 مكون من 106 مليون ترانزستور.

معالج Intel's Pentium Extreme Edition 840 مكون من 230 مليون ترازستور.



جميع المعالجات تقوم بنفس الوظيفة : استقبال البيانات – معالجتها حسب الاوامر المعطاة- ثم ارسالها الى مكان تخزين مثل قرص صلب او شاشة او حتى الى داخل المعالج من اجل القيام بعمليات حسابية اضافية.



L1/L2/L3 Cache

لقيام المعالج بعملياته فانه يلزمه مكان مؤقت لتخزين المعطيات فإن كان في الذاكرة RAM فإن هذا يعني وقت اطول للحصول على البيانات من اجل معالجتها وبالتالي ظهرت الحاجة لذاكرة مؤقتة داخل المعالج نفسه لتخزين البيانات المطلوب معالجتها وهذا المكان المؤقت يسمى كاش Cache .

هناك عدة انواع من الكاش حسب مستوى وجوده: L1 عادة تكون ذاكرة سريعة جدا ولكن حجمها صغير وهي اول مكان تخزين للمعالج يأتي بعدها L2 وهو اكبر حجما ولكن سرعته اقل. يقوم المعالج بالبحث اولا في L1 فإن لم يجد المعلومة فإنه ينتقل للمستوى الثاني L2 او للمستوى الثالث L3 . النوع الثالث L3 كان فقط من اجل معالجات الخادمات ولكن شركة انتل بدأت باستخدامه في المعالجات للحواسيب الشخصية مثل P4 Extreme Edition الذي يوجد بداخله L3 بحجم 2 ميجابايت....يتبع

طريقة تركيب المعالج


حتى يؤدي المعالج وظيفته لابد من أن :

يقرأ التعليمات من الذاكرة العشوائية
يقرر ما هي البيانات اللازمة لتنفيذ التعليمات
يجلب البيانات اللازمة لتنفيذ تلك التعليمات
ينفذ التعليمات
يكتب النتيجة في الذاكرة العشوائية : طبعاً الذاكرة العشوائية بطيئة لذا تستعمل " ذاكرة الكتابة المخبئة " لحفظ البيانات لحين تمكن الذاكرة العشوائية من قراءتها .


التعليمات ومعالجات RISC و CISC يقوم المعالج باستقبال البيانات ( الصور أو الرسوم أو..... إلخ) والتعليمات ( التي كتبها المبرمج ) ويقوم بمعالجة البيانات تبعاً لما تمليه عليه التعليمات ، أي أنه مثل الجندي الذي ينفذ الأوامر الصادرة له من القيادة ( البرنامج ) ، فمهمة المعالج أن ينفذ مجموعة التعليمات التي تصدر من البرنامج حتى يؤدي الحاسب العمل المراد منه ، والتعليمات ( جمع تعليمة ) يمكن أن تكون بسيطة ( مثلاً القيام بعملية جمع ) أو معقدة ( كالقيام بسلسلة من العمليات المترابطة ) . فالبرنامج هو عبارة عن مجموعة كبيرة من التعليمات المترابطة التي تؤدي في مجملها عمل مفيد وهو القائد والمحرك للمعالج . دعني أقرب الأمر أكثر لك : إذا أردت جمع الأعداد 8 + 9 + 3 فإن البرنامج يصدر الأوامر التالية للمعالج
اجمع : 8 + 9
اجمع : المجموع السابق + 3
هذا مثال عن أمرين ( تعليمتين ) بسيطتين ، هناك أوامر ( تعليمات ) أعقد بكثير للقيام بعمليات أكثر تعقيداً ، ولكل معالج من المعالجات مجموعة من التعليمات التي يستطيع فهمها ، فمثلاً قد يستطيع معالج ما فهم تعليمة معينة بينما معالج آخر لا يفهمها ، وهذا هو السر في اختلاف أنظمة الحاسب عن بعضها . ويخرج المعالج من المصنع " متعلماً " هذه التعليمات أي أنه يستطيع تنفيذها ، ويستطيع تنفيذ أي برنامج يحوي أي تركيب من هذه التعليمات مهما كان معقداً ومهما كانت الوظيفة التي يقوم بها وهذا هو السبب في أن الحاسب يستطيع القيام بأي عمل مادمت قد ركبت له برنامج لأداء ذلك العمل . وقد انقسم مصنعو المعالجات في فلسفة بناء المعالج إلى فريقين :
الفريق الأول زودوا معالجاتهم بالكثير من التعليمات المعقدة وتسمى هذه المعالجات معالجات CISC .
زود معالجاته بعدد قليل من التعليمات البسيطة وتسمى هذه المعالجات معالجات RISC .
RISC CISC أنظمتها حاسبات ماكنتوش حاسبات IBM عدد التعليمات التي يدعمها المعالج أقل أكثر عدد التعليمات اللازمة لتنفيذ برنامج ما أكثر أقل الزمن اللازم لتنفيذ تعليمة أقل أكثر إن الحكم على من منهما أسرع ليس شيئاً سهلاً وإن ذلك يعتمد على تصميم المعالج نفسه ككل وعلى برامج التجميع المستخدمة في إنتاج البرامج وعلى عوامل أخرى ، واليوم أصبح مصنعي المعالجات يتجهون إلى استعمال كلا الفلسفتين معاً وأصبح الفارق بينهما يندثر شيئاً فشيئاً . ما زالت المعالجات الحديثة تفهم نفس التعليمات التي تفهمها المعالجات القديمة فهي لا تستبدل ولكن المعالجات الحديثة قد زادت عليها العديد من التعليمات . ففي كل مرة ينتج المصنعون ( مثل شركة إنتل ) جيلاً جديداً من المعالجات يتم إضافة كمية من التعليمات لتحسين الأداء ، أي أن أحدث معالج من إنتل يستطيع فهم نفس التعليمات التي كان أقدم معالج من إنتل يفهمها ، ويرمز للتعليمات التي تدعمها المعالجات المتوافقة مع IBM باسم "x86" وبذلك تسمى معالجات IBM باسم "عائلة x86" وتشمل كل المعالجات التي تعمل على نظام IBM حتى من غير شركة إنتل . جاء معالج 386 بـ 26 تعليمة جديدة ، وجاء 486 بـ 6 تعليمات جديدة ، وبنتيوم بـ 8 تعليمات جديدة وأضاف MMX أيضاً 57 تعليمة جديدة .وأخرجت شركة AMD تعليمات لتسريع حسابات الفاصلة العائمة سميت 3D-NOW تشبه MMX ولكنها خاصة بأرقام الفاصلة العائمة . وفي عام 1999 قدمت إنتل تعليمات MMX 2 وهي عبارة عن 70 تعليمة جديدة خاصة بعمليات الفاصلة العائمة وسميت KNI أو SSE و زود بها المعالج بنتيوم الثالث 500 ميجاهيرتز . يمكن لمصنعي المعالجات أن يجعلوا معالجاتهم تعمل كمعالجات CISC ظاهرياً بينما تعمل في الحقيقة كمعالجات RISC ، و يتم عمل ذلك بإضافة وحدة خاصة في المعالج تقوم بتحويل تعليمات CISC إلى RISC ومن ثم يقوم المعالج بتنفيذها ، لذا فالمعالج الذي يعمل بهذه الطريقة هو في الحقيقة معالج RISC لا أنه يعمل في الظاهر وكأنه معالج CISC . ولكن هذه الطريقة تجعل تركيبة المعالج معقدة . تبادل البيانات مع أجزاء الحاسب الأخرى : إذا طلبت منك أن تجمع 5 + 6 فستقول أنها 11 فوراً أما إذا قلت لك ما هو مجموع 2252 + 684321321 فستأخذ وقتاً أطول في حسابها ، أي الحالة الثانية أصعب في الحساب ، إذاً فأصعب جزء بالنسبة لك هو جمع الأرقام ولكن بالنسبة للحاسب الأمر يختلف فحجم الأرقام لا يعني له شيئاً فالحاسب يستطيع جمع أي رقمين في لمح البصر ولكن الأهم والأصعب هو إيجاد الأرقام المراد جمعهما وإحضارهما من الذاكرة العشوائية بأسرع وقت ممكن (أي عملية جلب البيانات والتعليمات ) وهنا نصل لبداية هذا الموضوع . الميجاهيرتز هو وصف لعدد نبضات الكهرباء التي تسري في سلك معين في الثانية الواحدة ، فإذا كان تردد ناقل معين 100 ميجاهيرتز فهذا معناه أنه يرسل 100 مليون نبضة كهربائية في الثانية الواحدة مما يمكنه من إرسال معلومات أكثر من ناقل آخر يعمل بتردد 66 ميجاهيرتز مثلاً (إذا افترضنا أن عرض الناقل متساوي في الحالتين ) . إن المعالج يقوم بتبادل البيانات مع الأجزاء الأخرى عبر الناقل وفيما يعمل المعالج بسرعة قد تصل إلى 700 ميجاهيرتز أو أكثر لا تعمل باقي أجزاء الحاسب بهذه السرعة الكبيرة لأن ذلك من شأنه أن يجعل الحاسب ككل غالي الثمن . وحتى يتم تبادل البيانات بين المعالج وناقل النظام الأقل سرعة بدون أي أخطاء لابد من التنسيق بينهما - لأن ناقل النظام يعمل في أغلب الأحيان بسرعة 66 أو 100 ميجاهيرتز فيما تبلغ سرعة المعالجات عدة أضعاف ذلك ( مثلاً 500 ميجاهيرتز ) - من خلال تعيين نسبة لعدد دورات ساعة(تردد) المعالج إلى عدد دورات ساعة (تردد) الناقل وهو ما يسمى بعامل المضاعفة وهو النسبة بين تردد المعالج وتردد ناقل النظام ويكون عادة عدد صحيح أو عدد يقبل القسمة على 0.5 ومن الأمثلة على معامل المضاعفة : 2 - 2.5 - 3 - 3.5 - 4 - 4.5 - 5 - 5.5 ولا يكون مثلاً 2.3 . فمثلاً في حالة المعالج بتردد 500 ميجاهيرتز فإن تردد الناقل هو 100 ميجاهيرتز ومعامل المضاعفة في هذه الحالة هو 5 ( 100 × 5 = 500 ) وهكذا. وفي عالم الحاسب تكون سرعة تبادل المعلومات عبر هذا الناقل مهمة جداً لأن الناقل يعتبر بطيئاً بالنسبة للمعالج ، ففيما يبلغ تردد الناقل 100 ميجاهيرتز مثلاً نجد معالجات بتردد 550 ميجاهيرتز ، فإذا لم يستطع الناقل توصيل البيانات بسرعة كافية فإن ذلك يعني عدم الاستفادة بصورة تامة من قدرات المعالج حيث أن المعالج يكون أسرع من الناقل في تلقي البيانات ويكون المعالج في أحيان كثيرة واقفاً دون حراك ( أي أنه ينتظر من الناقل البيانات وتسمى هذه الحالة بحالة الانتظار ) وكلما كانت حالة الانتظار أقل في المعالج كلما أمكن استغلال قدرات المعالج بصورة أفضل ، ولكن تذكر أن الذاكرة المخبئية تمنع حدوث حالة الانتظار إلى حد كبير . تعدد المعالجات يمكن لأكثر من معالج واحد العمل على نفس الحاسب ، ولكن ليس كل المعالجات تستطيع ذلك ، كما إن الزيادة في الأداء لا تكون الضعف دائماً ، إن سرعة حاسب ذو معالجين يعتمد على عدة عوامل :
يجب أن توفر اللوحة الأم هذه الإمكانية : يجب أن يكون فيها فتحتين أو أكثر للمعالج ، إن الأغلبية القصوى من اللوحات الأم لا تدعم هذه الميزة ، ولن تحصل عليها إلا إذا سألت عنها .
يجب أن يدعم المعالج هذه الميزة - كما قلت .
يجب أن يدعم نظام التشغيل والبرنامج هذه الميزة
إذا شغلت نظام ثنائي المعالجات على نظام تشغيل لا يدعم تعدد المعالجات فإنه سيعمل ولكن الأداء سيكون ضعيفاً في هذه الحالة (ربما يماثل الحاسب بمعالج واحد ) ، ومن أشهر أنظمة التشغيل التي تدعم تعدد المعالجات هو وندوز NT وكذلك وندوز 2000 . إن نظام مثل وندوز 98 لا يدعم تعدد المعالجات ولكن لا تقلق فلو شغلت أكثر من برنامج في نفس الوقت فإن النظام سيستفيد بالتأكيد من تعدد المعالجات في هذه الحالة . وحتى يستطيع المعالجين ( أو المعالجات في حالة وجود أكثر من معالجين ) التفاهم والتنسيق فيما بينهم فإنه لابد من استخدام بروتوكول موحد ، وتستخدم معالجات شركة إنتل بروتوكول يسمى APIC فيما صمم شركتي سايركس و AMD بروتوكول OpenPIC ولكنه لم يستعمل في لوحة أم واحدة حتى الآن !!!!! لذا فإذا أردت تركيب حاسب متعدد المعالجات فإن معالجات إنتل هي الحل الوحيد حتى الآن . إن معالجات الجيل السادس من إنتل لهي أفضل الحلول لتعدد المعالجات ، هذا لأن كل معالج منهم يحتضن ذاكرته المخبئية داخله مما يمنع تزاحم المعالجات على الذاكرة المخبئية فيه مثلما يحدث في حالة معالجات الجيل الخامس . أخطاء المعالجات تقوم المعالجات بدور "الدماغ" للحاسب فتقوم بالعمليات الحسابية له ، والمعالج مع أنه آله إلا أن بعض الأخطاء يمكن أن تحدث أثناء أداء عمله ، تظهر في أغلب الأحيان أخطاء بسيطة في تصميم المعالجات ويتم تصحيحها ، هذه الأخطاء تكون نادرة الحدوث ومع ذلك تصحح هذه الأخطاء وهذا هو السبب في وجود عدة إصدارات من نفس المعالج ، فمثلاً المعالج بنتيوم 200 MMX قد يوجد منه عدة إصدارات وكل إصدارة تعالج بعض الأخطاء التي ظهرت للمهندسين بعد إصدار الإصدارة الأولي ولهذا يوجد ما يسمى رقم الخطوة في أي معالج ، وكلما كان رقم الخطوة أعلى كلما كان أفضل من ناحية احتواؤه على أخطاء أقل . أما خطأ المعالج بنتيوم الشهير فقد كان له شأن آخر ، كان مقدراً أن هذا الخطأ يحدث حوالي كل 24 ساعة مرة ويحصل في حسابات الفاصلة العائمة الضرورية في الحسابات الهندسية ، فقد اضطرت شركة إنتل لاستبدال كافة المعالجات التي تحوي الخطأ وهذا يعد خسارة كبيرة لإنتل ولكنها استفادت من هذا الأمر أيضاً كدعاية لشركتها . أنماط عمل المعالجات أنماط العمل هي وصف للبيئة التي يعمل فيها المعالج من حيث قدرته على الوصول للذاكرة العشوائية وعلى قدرته على تشغيل أكثر من برنامج في نفس الوقت ، إن نمط العمل لمعالج ما في وقت من الأوقات يتحدد بنظام التشغيل الذي يستخدمه وكذلك على نوع المعالج الذي تستخدمه ، وهذه مقارنة بين أنماط عمل المعالجات : النمط الحقيقي النمط المحمي النمط الحقيقي التخيلي المعالجات التي تستطيع العمل في هذا النمط جميع المعالجات الجيل الثاني وما أحدث الجيل الثالث وما بعده كمية الذاكرة العشوائية التي يستطيع الوصول لها (ميجابايت) 1 يعتمد على عرض ناقل العناوين 1 عدد البرامج التي يمكنه تشغيلها في نفس الوقت 1 غير محدود 1 سرعة القراءة والكتابة للذاكرة العشوائية بطيئة سريعة (32 بت) بطيئة نظام التشغيل الذي يعمل في هذا النمط دوس جميع أنظمة تشغيل وندوز ويمكن لدوس الآن العمل به بمساعدة بعض البرامج جميع أنظمة وندوز دعم الذاكرة التخيلية لا نعم لا في بعض الأحيان يسمى النمط المحمي " نمط 386 المحسّن " لأن معالجات 386 هي أول معالجات تسمح بالانتقال بين النمط المحمي والنمط الحقيقي بحرية بدون إعادة تشغيل الحاسب ، بينما يستطيع المعالج 286 الانتقال دورة واحدة فقط ، أما معالج الجيل الأول فلا يمكنه ذلك على الإطلاق فهو يعمل في النمط الحقيقي فقط . بالنسبة للنمط الحقيقي التخيلي فما هو إلا ميزة أضيفت على أنظمة التشغيل وندوز لتتيح لها تشغيل نافذة دوس من داخل وندوز - إذا كنت قد استعملت هذه النافذة فستعرف ما أتحدث عنه . ترقية المعالجات إن المعالجات قابلة للترقية ، إذا كان عندك معالج بنتيوم 166 يمكنك استبداله ببنتيوم 200 مثلاً ولكن يشترط أن تدعم اللوحة الأم هذا المعالج كما إن المعالج القديم سوف ينتهي بأن يهمل ولا تستفيد منه . الطريقة الثانية لترقية معالجك هو إضافة ما يسمى الـ over drive وهو معالج يمكن معالجك الأصلي من زيادة سرعته ولكن إنتبه لابد عند شرائك هذا المعالج أن تتأكد من إمكانية تركيبه في لوحتك الأم . مع الأسف أصبحت هذه المعالجات معدومة في السنوات الأخيرة . كما يمكنك شراء معالج ولوحة أم جديدتين ، وقد يلزمك أيضاً تغيير الذاكرة العشوائية وهذا خيار جيد إذا كنت ستنتقل من بنتيوم إلى بنتيوم الثاني مثلاً . فولتية المعالج طبعاً المعالج كجهاز إلكتروني يحتاج للكهرباء ، وكجميع الأجزاء الإلكترونية الأخرى يحتاج لتيار مباشر أي ذلك الذي ينتج من البطاريات ، تعمل المعالجات المختلفة بفولتية مختلفة عن بعضها . يوجد على اللوحة الأم محول فولتية يوفر للمعالج الفولتية التي يحتاجها لذا فإن أحد الأسباب التي تجعل اللوحة الأم تتحكم بنوع المعالج هي مقدار الفولتية التي يعمل عليها المعالج ، وهذا هو السبب الذي يجعل اللوحات الأم للمعالج بنتيوم لا تستطيع تشغيل بنتيوم MMX حيث يعمل الثاني بفولتية تختلف . لماذا تهمنا فولتية المعالج ؟
الفولتية الأعلى تعني زيادة درجة الحرارة مما يؤثر على المعالج من حيث عمره الافتراضي واستقرار عمله ويولد مشاكل في التبريد .
في الحاسبات المحمولة : الفولتية الأعلى تعني استهلاك طاقة أعلى مما يعجل بنفاذ البطارية.
الفولتية الأقل تعني معدل استهلاك طاقة أقل .
كانت أغلب المعالجات تعمل بفولتية 5 فولت ثم تم إنقاص هذه الفولتية إلى 3.3 فولت ، ثم ما لبثت الشركات أن قررت خفض الفولتية إلى أقل من ذلك بطريقة فصل الفولتية ، أي أن تعمل الأجزاء المختلفة من الحاسب بفولتيات مختلفة فأصبح المعالج يقسم لقسمين : 1- وحدة الدخل والاخراج تعمل ب 3.3 فولت 2- قلب المعالج ويعمل بأقل من ذلك (حسب المعالج ) وهذه هي مجموعة من المعالجات وفولتياتها الداخلية والخارجية : المعالج فولتية وحدة الإدخال والإخراج فولتية قلب المعالج معالجات شركة إنتل منذ الجيل الأول حتى الرابع ماعدا المذكورة بالأسفل 5 5 AMD 486DX2, Cyrix 486DX2 3.3 3.3 intel 486DX4 3.3 3.3 Cyrix, 5x86 AMD 3.45 3.45 Pentium 60, 66 5 5 Pentium 75-200 3.3 3.3 Pentium MMX 3.3 2.8 AMD K5 3.52 3.52 Pentium Pro 150 MHz 3.1 3.1 Pentium Pro 166-200 MHz 3.3 3.3 Pentium II 3.3 2.8 AMD K-6 166 - 200 MHz 3.3 2.9 AMD K6-233 MHz 3.3 3.2 إن كمية الحرارة الصادرة من معالج مثل بنتيوم الثاني تكفي لمنعك من وضع يدك على المعالج أثناء عمله لذا تحتاج المعالجات لتبريد . الوظائف المتقدمة إن تردد المعالج ليس هو الشيء الوحيد الذي يجعل المعالج أسرع بل إن جعل المعالج "أذكى" في التعامل مع البيانات يمكن أن يساهم في جعله أسرع أيضاً وهذه بعض التقنيات التي تساعد على جعل المعالجات أسرع ، إن معالجين بنفس تردد الساعة إذا استعمل أحدهما هذه التقنيات سيكون أسرع كثيراً من الآخر ، لذا لا يعتبر تردد الساعة عاملاً حاسماً في تحديد سرعة المعالج ، فلنستعرض هذه التقنيات : أولاً: pipelining : نستطيع تشبيه عملية معالجة البيانات بخط إنتاج السيارات ، لو افترضنا أن سيارة ما تتطلب 50 خطوة لتركيبها وأن كل خطوة تتطلب ساعة كامل لإنهائها ، وأن هناك عامل واحد فقط في المصنع فهذا يعني أن السيارة الواحدة تتطلب 50 ساعة لكي تنتج ، إن ما يحدث في أي خط إنتاج هو وجود 50 عامل على خط الإنتاج ، فيقوم العامل الأول بالخطوة الأولى في عملية التجميع ثم يسلم السيارة للعامل الثاني وهكذا . إن ما يحدث في داخل المعالج لهو شبيه بذلك ، ففي داخل المعالج خطوط معالجة شبيهة بتلك المذكورة ، وتختلف المعالجات المختلفة في عدد العمال ( تسمى في المعالج مراحل stages ) الموجود في خط المعالجة ، وتسمى تعدد المراحل هذه pipelining في المعالجات القديمة كان المعالج يقوم بحساب الأرقام بطريقة بدائية حيث كان يحوي على مرحلة واحدة (عامل واحد) ولقد تغير الوضع الآن ، فمثلاً في المعالج بنتيوم MMX هناك 6 مراحل وفي المعالج بنتيوم الثاني هناك 14 مرحلة ، وهذه الطريقة نجد أنه في أي وقت من الأوقات يوجد عدد كبير من التعليمات داخل المعالج ( مثل الطابور) كل منها في مرحلة معينة من التنفيذ . ولتصميم المعالج بهذه الطريقة فوائد :
فالمعالج ذو المراحل الأكثر يمكنه الوصول لسرعات عالية لتكات الساعة ( ميجاهيرتز) ولكن ذلك ليس صحيح دائماً حيث تدخل عوامل أخرى في تحديد ذلك .
والفائدة الثانية أنه يساعد على زيادة سرعة تنفيذ التعليمات .
ولكن هذه التقنية لها مساوئها أيضاً :
ماذا لو حصل أي تأخير في تنفيذ واحدة من التعليمات ..... إن هذا يؤخر كل التعليمات التي تقع خلفها مما يعطل عملية المعالجة بكاملها .
ماذا أيضاً لو تفرع البرنامج عند نقطة ما .... إن كل التعليمات خلف نقطة التفرع سوف ترمى لسلة المهملات لأن البرنامج تفرع !!!
ثانياً :التدرج الفائق : التدرج الفائق باختصار هو كون المعالج يملك أكثر من خط معالجة واحد مما يمكنه من معالجة أكثر من عملية واحدة في نفس الوقت . ربما دار بمخيلتك أن المعالج ينفذ التعليمات واحدة تلو الأخرى أي إذا أردنا مثلاً حساب 5+6 و 3+4 فإنه سوف يحسب الأولى ثم يحسب الثانية بعدها ، وهذا صحيح بالنسبة للمعالجات القديمة ( 486 وما قبله ) أما المعالجات الحديثة فإنها تملك أكثر من خط معالجة فالمعالج بنتيوم لديه خطي معالجة فيستطيع عمل عمليتي الحساب السابقتين معاً ، أما المعالج بنتيوم برو وبنتيوم الثاني فلديه أربع خطوط معالجة أي يستطيع حساب أربع عمليات حسابية في نفس الوقت . وبهذا يكون المعالج بنتيوم معالج فائق التدرج من المستوى الثاني بينما المعالج بنتيوم برو وبنتيوم الثاني يعتبران فائقي التدرج من المستوى الرابع بينما لا يسمى المعالج 486 فائق التدرج ليس شرطاً من معالج فائق التدرج من المستوى الثاني أن يكون أدائه ضعف المعالج غير فائق التدرج ، لاحظ الفرق بين الحالتين التاليتين:
جمع 5+6 و 8+9
جمع 3+6+8
في الحالة الأولى يستطيع المعالج فائق التدرج العمل على كل من العمليتين في نفس الوقت وينهيها في وقت أسرع من المعالج غير فائق التدرج ، أما في الحالة الثانية فلا بد أن يجمع 3+6 أولاً ثم يستخرج النتيجة ثم يجمع النتيجة ب 8 وهكذا لا يمكن أن يعمل على العمليتين الحسابيتين في نفس الوقت لأن أحدهما تعتمد على ناتج الأخرى. ولهذا السبب في كثير من الأحيان لا يتضاعف الأداء من خلال مضاعفة خطوط المعالجة ( على الرغم من أن زيادة خطوط المعالجة تزيد من الأداء ولكن ليس بالضرورة الضعف دائماً لأن خطوط المعالجة ربما لا تكون مشغولة طوال الوقت ) وهنا تبرز أهمية الوظائف المتقدمة الأخرى كي تجعل خطوط المعالجة مشغولة بأقصى قدر ممكن . بفضل تقنيات الـ pipelining و التدرج الفائق أصبح تنفيذ العملية الواحدة يتطلب أقل من تكة ساعة واحدة ، أي أن تكة الساعة تستطيع تنفيذ أكثر من أمر واحد . ثالثاً : التنفيذ الديناميكي : وهي أن يسمح للمعالج بأن ينفذ التعليمات بغير الترتيب الذي ترد فيه في البرنامج وذلك حسب الظروف ، مما يسمح بالتقليل من أوضاع الانتظار للمعالج وتتضمن هذه التقنية ثلاثة تقنيات :
speculative execution : ومعناها قدرة المعالج على البحث عن تعليمات أخرى لتنفي& <> #1584;ها غير تلك التي ينفذها الآن ، مثلاً إذا أراد المعالج تنفيذ تعليمة ولتكن التعليمة رقم 1 ثم ظهر بأن هذه التعليمة تحتاج لبيانات في القرص الصلب ( أي أنها ستأخذ وقت طويل حتى يتم جلبها للمعالج ) فإن المعالج يبحث في التعليمات الأخرى في البرنامج حتى يحصل على تعليمة لا تحتاج لوقت طويل لتنفيذها ولتكن التعليمة رقم 2 فينفذها ويخزن النتائج في ذاكرة وسيطة ثم يكمل تنفيذ البرنامج من التعليمة الأولى (بعد أن جاءت البيانات ) حتى إذا وصل للتعليمة الثانية فإنه يحصل على النتائج من الذاكرة الوسيطة ويكمل بعدها ، أي نستطيع أن نقول أن المعالج أستغل الوقت الضائع بسبب جلب البيانات في عمل مفيد ، وتتم هذه العملية بصفة مستمرة حتى لو كانت عملية تنفيذ البرنامج تسير بأقصى سرعة لكي يضمن المعالج أقصى سرعة في تنفيذ البرنامج.
توقع التفرع : نعرف أن البرنامج عبارة عن سلسلة من الأوامر ، في بعض الأحيان - وحسب ظروف معينة - ينتقل البرنامج من السلسلة الرئيسية للبرنامج إلى سلسلة أوامر فرعية أخرى ( تفرع ) مما يحد من فائدة الـ speculative execution لأن كل التعليمات التي بحث عنها المعالج لن يكون لها فائدة كون البرنامج قد تفرع قبل الوصول لهذه التعليمات ، وتعتبر هذه التقنية هي "زيادة" تطويرية للتقنية السابقة .
التنفيذ بغير الترتيب : في المعالجات ذات التدرج الفائق قد تبقى بعض خطوط المعالجة غير مشغولة لبعض الوقت وهذا يقلل من الاستفادة من التدرج الفائق ، تقوم هذه التقنية بجلب بعض البيانات التي قد تظهر لاحقاً في البرنامج لمعالجتها وتحفظ النتيجة في ذاكرة خاصة بذلك ثم يستفاد من هذه النتيجة في البرنامج عندما يصل تنفيذ البرنامج إلى هذه النقطة ، وهذا يزيد من فاعلية استخدام خطوط المعالجة .
رابعاً : MMX: وهي عبارة عن 57 تعليمة جديدة من تعليمات المعالج تستخدم لتسريع وظائف الوسائط المتعددة ، وهذه التكنولوجيا تستخدم مفهوم " التعليمة الواحدة والبيانات العديدة " ، وتسمح بمعالجة عدة بيانات بتعليمة واحدة في نفس الوقت مما يسرع من تنفيذ البيانات . ولا تعمل تقنية MMX إلا من أجل الأرقام الصحيحة وليس أرقام الفاصلة العائمة وهذا معناه أنها لا تقدم أي تسريع للرسومات الثلاثية الأبعاد بل تقدم التسريع لبرامج الوسائط المتعددة . و بما أن هذه التعليمات مخصصة للأرقام الصحيحة فإن عيبها الكبير أنها تعطل الاستفادة من وحدة الفاصلة العائمة في نفس الوقت ، أي أنه إذا أردت الاستفادة من قدرة MMX فعلى المعالج ألا يستخدم وحدة الفاصلة العائمة مؤقتاً حتى تنتهي عملية ال MMX من حساباتها لأن المسجلات لا يمكن استخدامها إلا من قبل واحدة من اثنتين إما وحدة الفاصلة العائمة أو وحدة الأرقام الصحيحة ، وهذا يحد من الاستفادة القصوى من MMX . بدء تطبيق هذه التقنية في معالجات بنتيوم MMX كما أنها موجودة في معالجات بنتيوم الثاني والثالث . ملاحظة هامة :
المعالجات الممكنة بـ MMX لا تحتاج لبرامج خاصة ولا لنظام تشغيل جديد حيث أن المعالج يعمل مع البرامج القديمة مثل المعالجات السابقة تماماً والفارق الوحيد هو أنه سوف يتمكن من الاستفادة من قدرات MMX في تسريع البرامج الجديدة التي تدعم هذه الميزة .
تحتاج تقنية MMX لدعم من البرامج كي تعمل ، أي لا بد أن يكتب المبرمج البرنامج واضعاً الاستفادة من MMX نصب عينيه وإلا فإنه لن يكون هناك أي فائدة منها.
بالنسبة للبرامج التي تدعم MMX هل يمكن أن تعمل على معالجات لا تدعم MMX ? الجواب هو أن ذلك يعتمد على المبرمج.
خامساً : 3D now : وهي مشابهة لل"MMX " ولكنها 21 تعليمة جديدة لتسريع عمليات الفاصلة العائمة (بعكس MMX ) ، وقد لاقت الكثير من النجاح بسبب توفر الدعم لها في وندوز ، وطورت هذه التعليمات أصلاً في شركة AMD وتستعمل حالياً في معالجاتها بما فيها المعالج "أثلون" . تستفيد الألعاب الثلاثية الأبعاد كثيراً من هذه التقنية . سادساً : إعادة تسمية المسجلات : في عملية تنفيذ التعليمات تستخدم المسجلات كذاكرة لتنفيذ التعليمات ( شرحت سابقاً ) ، ولكل مسجل من المسجلات أسم ليتم الإشارة إليه أثناء تنفيذ التعليمات ، في بعض الأحيان يحصل تضارب في أسماء المسجلات مما يعطل بعض العمليات وبذلك يحد من الاستفادة من التدرج الفائق ، والحل يكمن في هذه التقنية التي يعاد فيها تسمية المسجلات حتى لا تتضارب أسمائها مما يسمح بالقيام بكل العمليات الحسابية في نفس الوقت مادامت لا تعتمد على نتائج بعضها البعض . سابعاً : نوعية برنامج التجميع المستخدم : إن سرعة المعالجة لها علاقة وثيقة بالبرمجة والكيفية التي يكتب بها المبرمج برامجه ، ونوعية البرامج التي يستخدمها في تجميع برامجه ، دعني أعطيك مثال على ذلك : المعالج بنتيوم كما تعرف لديه وحدتين لحساب الأعداد الصحيحة (فائق التدرج من المستوى الثاني ) ولكن ليس كلا الوحدتين متساويتين بل إن إحداهما لا تستطيع تنفيذ بعض التعليمات ، لذا فإن برامج التجميع التي تراعي ذلك سوف تنفذ برامجها بشكل أسرع مقارنة بالتي لا تراعي ذلك وهذا مثال بسيط . لماذا لا تعمل البرامج ذات ال16 بت بسرعة مثل البرامج 32 بت ؟ ثامناً : سرعة المكونات الأخرى للحاسب : إن المعالج ليس هو المكون الوحيد للحاسب ، إن الأجهزة الأخرى لها دور كبير أيضاً في تحديد سرعة النظام ككل ، إحذر عند شرائك حاسب جديد أن تركز فقط على المعالج ، إن سرعة الذاكرة والقرص الصلب مهمان جداً ، ولا يقل عنهما أهمية سرعة بطاقة الفيديو ، فاحذر...... وقد أعذر من أنذر ؟ معالجة الأبعاد الثلاثية تتمثل معالجة الأبعاد الثلاثية في الألعاب الحديثة مثل دووم وأمثالها ، ولابد - إذا أردت أن تستمتع باللعب كما يجب - أن تكون سرعة المعالج قادرة على القيام بجميع العمليات التي تتطلبها هذه اللعبة أثناء تشغيلها فوراً بدون تأخير وإلا ضاعت متعة اللعب ، ويتساوى في هذا أيضاً برامج الرسم الهندسي التي تكون بطيئة جداً ومملة في حال كان المعالج بطيئاً . تحتاج معالجة الرسومات الثلاثية الأبعاد لسرعة كبيرة من المعالج كي تكون سرعة المعالجة مرضية وذلك لأن كل جسم من الأجسام التي تريد إظهارها على الشاشة تتكون من آلاف المثلثات الصغيرة جداً والتي تطلب إعادة حساب موقع كل مثلث من هذه المثلثات في كل مرة تريد تحريك هذا الجسم فيها . وبما أن عدد هذه المثلثات كبير فيلزم عدد كبير من العمليات الحسابية ، وبما أن حجمها صغير فتتطلب القيام بعمليات حسابية دقيقة ( أي حسابات أرقام الفاصلة العائمة ) مما يجعل أهمية وحدة الفاصلة العائمة كبيرة في هذا المجال . وكلما كان المعالج أسرع كلما كانت الرسوم الثلاثية الأبعاد أسرع . في أيامنا هذه زاد الاحتياج لقوة المعالجة الثلاثية الأبعاد بكثرة الألعاب الثلاثية الأبعاد ، ولم تعد قوة المعالجة لأي من المعالجات تكفي لهذه الألعاب ، لذا فوجود المسرعات الثلاثية الأبعاد على بطاقات الفيديو قد خفف العبء عن وحدة المعالجة المركزية كثيراً.
__________________