ما هي وحدة قياس سرعة المعالج

مقدمة عن المعالج

المعالج (CPU) هو أحد مكونات الكمبيوتر، وهو الشريحة الرئيسية والأكثر أهمية في الدوائر الإلكترونية للكمبيوتر المعروفة باسم (IC)، وهي المسؤولة عن معالجة البيانات وتفسير الكود ؛ بمعنى آخر، يقوم المعالج بمعظم العمليات الحسابية والمنطقية، وعمليات الإدخال والإخراج الأساسية، بالإضافة إلى تخصيص الأوامر والتعليمات للمكونات التي تعمل في الكمبيوتر. يُعرف مصطلح المعالج لدى المتخصصين باسم وحدة المعالجة المركزية (CPU).

ما هي المكونات الرئيسية للمعالج؟

تتكون وحدة المعالجة المركزية من عناصر أساسية داخلية يمكن توضيحها في النقاط التالية:

• وحدة المنطق الحسابي (ALU): وهي مسؤولة عن تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية.
• وحدة النقطة العائمة (FPU): وحدة معالجة مشتركة متخصصة ؛ يتعامل مع الأرقام بسرعة ويسمى أيضًا (معالج رياضي أو رقمي).
• السجلات: تحتوي على مجموعة من التعليمات والبيانات.
• ذاكرة التخزين المؤقت: يتم تخزين البيانات مؤقتًا ليتم استردادها بواسطة المعالج بدلاً من استرجاعها من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM).

ما هي وحدة قياس سرعة المعالج؟

يتم قياس سرعة المعالج بوحدات جيجاهرتز أو ميغا هرتز (ميجاهرتز)، يُقاس أداء المعالج بعدة طرق، أهمها قياس (سرعة الساعة) ؛ حيث تقيس سرعة الساعة عدد الدورات (النبضات) التي ينفذها المعالج في الثانية بوحدات جيجاهيرتز، ويمكن تعريف (الدورة) على أنها وحدة أساسية تساعد في فهم سرعة المعالج ؛ بمعنى أنه لكل دورة ينفذها المعالج، يتم فتح وإغلاق مليارات الترانزستورات داخل المعالج، وميغا هرتز واحد يساوي 1،000،000 دورة في الثانية، بينما يساوي واحد جيجاهرتز 1،000،000،000 دورة في الثانية، وكلما زادت سرعة الساعة، زادت المهام يمكن أن يؤديها المعالج في الثانية.[1]

ما هي وظائف المعالج؟

يعمل المعالج على ثلاث وظائف أساسية. الوظيفة الأولى هي عملية الجلب ؛ هي عملية يتم فيها استلام المعلومات والأوامر المراد تنفيذها وإحضارها من ذاكرة الوصول العشوائي، ومن ثم يتم تحويل هذه المعلومات والأوامر لفهمها، وتسمى هذه العملية (فك التشفير)، وتسمى الوظيفة الأخيرة (التنفيذ) )، حيث يتم تنفيذ الأوامر بعد فك تشفيرها في المنشور السابق.

كم عدد نوى المعالج؟

نواة المعالج هي عقل وحدة المعالجة المركزية، ويختلف كل معالج عن الآخر حسب عدد النوى التي يتكون منها. يتكون من ستة نوى (ستة نوى)، ويتكون من ثمانية نوى تسمى (ثماني النواة)، ويمكن لكل نواة في وحدة المعالجة المركزية إجراء العمليات بشكل منفصل، وقد تعمل النوى معًا لإجراء عمليات على مجموعة مشتركة من بيانات.[2]

العوامل المؤثرة في سرعة المعالج

مما لا شك فيه أن المعالج هو أحد أهم أجزاء الكمبيوتر التي يتم طلبها عند شراء جهاز كمبيوتر جديد ؛ نظرًا لأن أداء وسرعة الكمبيوتر يعتمدان على المعالج ونوعه، وقد تتأثر سرعة المعالج بعدة عوامل يجب أخذها في الاعتبار، وذلك لتجنب البطء أو الأعطال أثناء عمل المستخدم على الجهاز، خاصة أثناء تشغيله لبرامج ثقيلة كالتصميمات وبرامج المونتاج، ومن أهم العوامل التي تلعب دورًا رئيسيًا في التأثير على أداء وسرعة المعالج ما يلي

سرعة الساعة

ذكرنا سابقًا أن سرعة الساعة هي عدد النبضات التي يمكن للمعالج تنفيذها في الثانية، وكلما زادت سرعة الساعة، زادت سرعة المعالج ؛ أي: كلما زاد عدد النبضات في الثانية، زادت دورات الجلب وفك التشفير التي يمكن للمعالج أن يؤديها في فترة زمنية قصيرة، ويمكن للمستخدم أحيانًا زيادة سرعة الساعة من خلال عملية تسمى (overclocking)، ولكن هذه العملية قد يؤثر سلبًا على وحدة المعالج المركزي ؛ يتسبب في أضرار طويلة الأمد يصعب إصلاحها.

حجم ذاكرة التخزين المؤقت

يتم استخدام ذاكرة التخزين المؤقت لحفظ البيانات والتعليمات مؤقتًا ؛ بحيث يمكن إعادة استخدام المعالج في وقت لاحق، وقد يتم دمج هذه الذاكرة في المعالج مباشرة، وقد يتم وضعها على شريحة منفصلة متصلة بالمعالج بواسطة ناقل منفصل، ويؤثر حجم الذاكرة سرعة المعالج، كلما زاد حجمه، قل وقت جلب التعليمات بواسطة وحدة المعالجة المركزية.

عدد النوى

من المعروف أن كل نواة داخل وحدة المعالج قادرة على تنفيذ العمليات بشكل منفصل عن النوى الأخرى، كما أنها قادرة على جلب وفك تشفير وتنفيذ التعليمات الخاصة بها، وبالتالي فإن عدد النوى يؤثر على سرعة المعالج ؛ أي: كلما زاد عدد النوى في الوحدة، زاد عدد التعليمات التي يمكن للمعالج معالجتها في فترة زمنية محددة، لذلك يسعى مطورو الكمبيوتر إلى تصنيع معالجات متعددة النواة مثل ثنائي النواة ورباعي النواة وسداسي النواة وثماني النواة، حيث توفر هذه الأنواع من النوى قوة هائلة وعظيمة جيدة جدًا في معالجة البيانات.