تطور المعالجات الدقيقة - أنواع المعالجات الدقيقة

تطور المعالجات الدقيقة - أنواع المعالجات الدقيقة

المعالج الدقيق ليس سوى وحدة المعالجة المركزية وهو مكون أساسي للكمبيوتر. إنها شريحة من السيليكون تضم ملايين الترانزستورات وغيرها مكونات الكترونية تعالج ملايين التعليمات في الثانية. أ المعالج الدقيق عبارة عن شريحة متعددة الاستخدامات ، يتم دمجها مع الذاكرة والرقائق ذات الأغراض الخاصة والمبرمجة مسبقًا بواسطة البرامج. يقبل البيانات الرقمية كـ i / p ويعالجها وفقًا للإرشادات المخزنة في الذاكرة. يحتوي المعالج الدقيق على العديد من الوظائف مثل وظائف تخزين البيانات ، والتفاعل مع مختلف الأجهزة الأخرى ، والوظائف الأخرى المتعلقة بالوقت. لكن الوظيفة الرئيسية هي إرسال واستقبال البيانات لجعل وظيفة الكمبيوتر جيدة. تتناول هذه المقالة أنواع و تطور المعالجات الدقيقة . يرجى اتباع هذا الرابط ل تاريخ المعالجات الدقيقة وتوليد المعالجات الدقيقة



تطور المعالجات الدقيقة

أصبح المعالج الدقيق جزءًا أساسيًا من العديد من الأدوات. تم تقسيم تطور المعالجات الدقيقة إلى خمسة أجيال مثل الجيل الأول والثاني والثالث والرابع والخامس وتتم مناقشة خصائص هذه الأجيال أدناه.


معالج دقيق

معالج دقيق





الجيل الأول من المعالجات الدقيقة

تم تقديم الجيل الأول من المعالجات الدقيقة في العام 1971-1972. تمت معالجة تعليمات هذه المعالجات الدقيقة بشكل متسلسل ، حيث قاموا بإحضار التعليمات وفك تشفيرها ثم تنفيذها. عند الانتهاء من تعليمات المعالج الدقيق ، يقوم المعالج الدقيق بتحديث مؤشر التعليمات وجلب التعليمات التالية ، وتنفيذ هذه العملية المتتالية لكل تعليمات على حدة.

المعالجات الدقيقة من الجيل الثاني

في عام 1970 ، كان عدد قليل من الترانزستورات متاحًا على الدائرة المتكاملة في الجيل الثاني من المعالجات الدقيقة. من الأمثلة على المعالجات الدقيقة من الجيل الثاني هي معالجة التعليمات الحسابية ذات 7 خطوط أنابيب 16 بت ، والمعالجات الدقيقة MC68000 Motorola. تم تقديم هذه المعالجات في عام 1979 ، و Intel 8080 هو مثال آخر للمعالج الدقيق . يتم تعريف الجيل الثاني من المعالجات الدقيقة عن طريق الجلب المتداخل ، وفك التشفير ، وتنفيذ الخطوات. عند معالجة الجيل الأول في وحدة التنفيذ ، يتم فك تشفير التعليمة الثانية ويتم جلب التعليمة الثالثة.



كان الاختلاف بين المعالجات الدقيقة من الجيل الأول والجيل الثاني من المعالجات الدقيقة هو استخدام تقنيات أشباه الموصلات الجديدة لتصنيع الرقائق. نتج عن نتيجة هذه التقنية زيادة خمسة أضعاف في التعليمات والسرعة والتنفيذ وكثافة أعلى للرقائق.

المعالجات الدقيقة من الجيل الثالث

تم تقديم الجيل الثالث من المعالجات الدقيقة في عام 1978 ، كما تدل عليه Intel's 8086 و Zilog Z8000. كانت هذه معالجات 16 بت بأداء مثل أجهزة الكمبيوتر الصغيرة. كانت هذه الأنواع من المعالجات الدقيقة مختلفة عن الأجيال السابقة من المعالجات الدقيقة حيث بدأ جميع الصناعيين في محطات العمل الرئيسية في تطوير معماريات المعالجات الدقيقة الخاصة بهم القائمة على ISC.


المعالجات الدقيقة من الجيل الرابع

نظرًا لأن العديد من الصناعات تحولت من المعالجات التجارية الدقيقة إلى التصميمات الداخلية ، فقد تم إدخال معالجات الجيل الرابع بتصميم متميز مع مليون ترانزستور. يمكن للمعالجات الدقيقة الرائدة مثل Motorola's 88100 و Intel's 80960CA إصدار أو سحب أكثر من تعليمة واحدة لكل دورة على مدار الساعة.

المعالجات الدقيقة من الجيل الخامس

استخدمت المعالجات الدقيقة من الجيل الخامس معالجة فائق السكل المنفصلة ، وسرعان ما تجاوز تصميمها 10 ملايين ترانزستور. في الجيل الخامس ، تعتبر أجهزة الكمبيوتر من الأعمال ذات هامش الربح المنخفض ، الحجم الكبير الذي يتم غزوها بواسطة معالج دقيق واحد.

في 23 ديسمبر 1947 ، تم اختراع الترانزستور في معمل بيل ، بينما تم اختراع دائرة متكاملة في عام 1958 بواسطة جي كيلبي في شركة Texas Instruments. لذلك ، اخترعت Intel أو INTegrated ELectronics أول معالج دقيق.

تطور المعالجات الدقيقة

تطور المعالجات الدقيقة

4 بت معالج دقيق

تم اختراع INTEL 4004/4040 في عام 1971 بواسطة ستانلي مازور وتيد هوف. سرعة الساعة لهذا المعالج الدقيق هي 740 كيلو هرتز. عدد الترانزستورات المستخدمة في هذا المعالج الدقيق هو 2300 والتعليمات في الثانية 60 ألف. عدد دبابيس هذا المعالج الدقيق هو 16.

معالج دقيق 8 بت

  • تم اختراع المعالج 8008 في عام 1972. سرعة ساعة هذا المعالج الدقيق 500 كيلو هرتز والتعليمات في الثانية 50 كيلو.
  • تم اختراع المعالج الدقيق 8080 في عام 1974. سرعة الساعة 2 ميجا هرتز. عدد الترانزستورات المستخدمة 60 ألفًا والتعليمات في الثانية أسرع 10 مرات مقارنة بمعالج 8008.
  • تم اختراع المعالج الدقيق 8085 في عام 1976. سرعة الساعة 3 ميجا هرتز. عدد الترانزستورات المستخدمة 6500 والتعليمات في الثانية 769230. عدد سنون هذا المعالج هو 40

معالج دقيق 16 بت

  • تم اختراع المعالج الدقيق 8086 في عام 1978. سرعة الساعة 4.77 و 8 و 10 ميجاهرتز. عدد الترانزستورات المستخدمة 29000 والتعليمات في الثانية 2.5 مليون. عدد دبابيس هذا المعالج الدقيق هو 40
  • تم اختراع المعالج الدقيق 8088 في عام 1979 وتبلغ التعليمات في الثانية 2.5 مليون
  • تم اختراع المعالجات الدقيقة مثل 80186 أو 80188 في عام 1982. وتبلغ سرعة الساعة 6 ميجا هرتز
  • تم اختراع المعالج الدقيق 80286 في عام 1982. وتبلغ سرعة الساعة 8 ميجا هرتز. عدد الترانزستورات المستخدمة 134000 والتعليمات في الثانية 4 ملايين. عدد دبابيس هذا المعالج الدقيق هو 68

معالج دقيق 32 بت

  • تم اختراع المعالج الدقيق Intel 80386 في عام 1986. وتتراوح سرعة الساعة من 16 ميجا هرتز إلى 33 ميجا هرتز. عدد الترانزستورات المستخدمة 275000. عدد سنون هذا المعالج هو 132 14X14 PGA
  • تم اختراع المعالج الدقيق Intel 80486 في عام 1986. سرعة الساعة من 16 ميجا هرتز إلى 100 ميجا هرتز. عدد الترانزستورات المستخدمة 1.2 مليون ترانزستور والتعليمات في الثانية هي 8 كيلوبايت من ذاكرة التخزين المؤقت. عدد دبابيس هذا المعالج الدقيق هو 168 17X17 PGA (Pin Grid Array)
  • تم اختراع المعالج الدقيق PENTIUM في عام 1993. سرعة الساعة 66 ميجا هرتز والتعليمات في الثانية هي ذاكرة التخزين المؤقت 8 بت للتعليمات 8 بت للبيانات. عدد دبابيس هذا المعالج الدقيق هو 237 PGA

معالج دقيق 64 بت

  • تم اختراع المعالج الدقيق INTEL core 2 في عام 2006. تبلغ سرعة الساعة 1.2 جيجا هرتز إلى 3 جيجا هرتز. عدد الترانزستورات المستخدمة 291 مليون والتعليمات في الثانية هي 64 كيلوبايت من ذاكرة التخزين المؤقت L1 لكل نواة 4 ميجابايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2.
  • تم اختراع المعالجات الدقيقة i3 ، i5 ، i7 في الأعوام 2007 ، 2009 ، 2010 2. سرعة الساعة 2 جيجا هرتز إلى 3.3 جيجا هرتز ، 2.4 جيجا هرتز إلى 3.6 جيجا هرتز ، 2.93 جيجا هرتز إلى 3.33 جيجا هرتز.

تطور المعالجات الدقيقة في تطبيقات مختلفة

تم تنفيذ الأدوات التالية باستخدام معالجات دقيقة مختلفة. لذلك تتم مناقشة تطور المعالجات الدقيقة في التطبيقات المختلفة أدناه.

حاسبة الأعمال

في عام 1971 ، تم اختراع آلة حاسبة للأعمال مثل Unicom 141P. كان من بين الأدوات الرائدة التي تتضمن معالج دقيق.

العميد البحري PET

في عام 1971 ، تم تنفيذ هذا PET وتم التعرف عليه في الغالب على أنه الكمبيوتر المنزلي الرئيسي متعدد الإمكانات.

غسالة

في عام 1977 ، تم إطلاق الغسالات التي تم التحكم فيها من خلال الرقائق الدقيقة الرائدة.

هوس الممرات

في عام 1980 ، تم إطلاق Arcade Maina. أسس نامكو Pac-Man في مسار الولايات المتحدة وأشعل اتجاهًا جديدًا.

كمبيوتر محمول أوزبورن 1

في عام 1981 ، تم إطلاق الكمبيوتر المحمول Osborne 1 باستخدام خمس شاشات بوزن 10.7 كجم. بالنسبة لمعظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة الحديثة ، فهو أب عظيم.

نينتندو NES

في عام 1986 ، قامت وحدات التحكم بتحديث أعمال الألعاب مثل Nintendo Entertainment System.

دمقرطة الحوسبة

في عام 1991 ، انتشر اختراع الحوسبة الشخصية وحوسبة الأعمال من خلال مجموعة متنوعة من أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة وأجهزة التابلت.

مشغل MP3

في عام 1997 ، تم إطلاق مشغل موسيقى للاستمتاع بالموسيقى بطريقة حديثة

بلاك بيري

تم تعزيز تمرد الهواتف الذكية بإطلاق RIM's Blackberry 850. كان أول BB متاحًا في عام 1999.

آبل آي بود

في عام 2001 ، تم إطلاق أول جهاز iPod الذي أعطى إمكانية إعداد موسيقى MP3 مجموعة جديدة من الألحان المحددة.

مايكروسوفت ويندوز لوحي

في عام 2002 ، تم تطبيق Microsoft Windows Tablet ، وكانت الشركات تستخدم علامات التبويب هذه لمزيد من الأعمال المفيدة.

النت بوك

في عام 2008 ، تم إطلاق Netbooks بسبب جهاز صغير وخفيف الوزن للقيام بمهام بسيطة والاستمتاع بمحتوى الوسائط والإنترنت.

آبل آي بود

في عام 2010 ، وصلت علامات التبويب إلى البث الرئيسي للعميل من خلال إصدار iPod.

الإشارات الرقمية

في عام 2011 ، تم اختراع اللافتات الرقمية والتي كانت الأولى من بين الاستخدامات الجديدة الهائلة للمعالج الدقيق. تم إنشاء الأجهزة الأكاديمية المتصلة بالإنترنت في الحياة اليومية من التجارة والتجزئة إلى الزراعة وكذلك السيارات.

ألترابوك

في عام 2011 ، تم تنفيذ Ultrabook. يأخذ تطوير الكمبيوتر الشخصي خطوة هائلة للغاية مثل أجهزة Ultrabook العصرية ذات تجربة الحوسبة عالية الأداء.

أنواع المعالجات الدقيقة

تصنف المعالجات الدقيقة إلى خمسة أنواع ، وهي: مجموعة تعليمات CISC-complex المعالجات الدقيقة ، مجموعة تعليمات RISC منخفضة ، ASIC- دارة متكاملة خاصة بالتطبيق ، معالجات Superscalar ، معالجات الإشارة الرقمية DSP's.

أنواع مختلفة من المعالجات الدقيقة

أنواع مختلفة من المعالجات الدقيقة

مجموعة التعليمات المعقدة المعالجات الدقيقة

المدى القصير للمعالجات الدقيقة لمجموعة التعليمات المعقدة هو CISM وهي تصنف المعالجات الدقيقة التي يمكن فيها تنفيذ الأوامر جنبًا إلى جنب مع الأنشطة الأخرى منخفضة المستوى. تؤدي هذه الأنواع من المعالجات مهامًا مختلفة مثل التنزيل والتحميل واستدعاء البيانات في بطاقة الذاكرة واستدعاء البيانات من بطاقة الذاكرة. بصرف النظر عن هذه المهام ، فإنه يقوم أيضًا بإجراء حسابات رياضية معقدة في أمر واحد.

مجموعة تعليمات مختصرة من المعالج الدقيق

المدى القصير للمعالج الدقيق لمجموعة التعليمات المختصرة هو RISC. يتم تصنيع هذه الأنواع من المعالجات وفقًا للوظيفة التي يمكن للمعالج الدقيق من خلالها تنفيذ أشياء صغيرة بأوامر محددة. بهذه الطريقة ، تكمل هذه المعالجات المزيد من الأوامر بمعدل أسرع.

المعالجات الدقيقة فائقة السرعة

يقوم المعالج Superscalar بعمل نسخ طبق الأصل من الأجهزة الموجودة على المعالج لأداء مهام مختلفة في وقت واحد. يمكن استخدام هذه المعالجات مع وحدات ALU أو المضاعفات. لديهم وحدات تشغيلية مختلفة ويمكن لهذه المعالجات تنفيذ أكثر من أمر واحد من خلال إرسال العديد من التعليمات باستمرار إلى الوحدات التشغيلية الإضافية داخل المعالج.

الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق

على المدى القصير معالج الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق هو ASIC. تُستخدم هذه المعالجات لأغراض معينة تشمل التحكم في انبعاثات السيارات أو كمبيوتر المساعد الرقمي الشخصي. تم تصنيع هذا النوع من المعالجات بالمواصفات المناسبة ، ولكن بصرف النظر عن ذلك ، يمكن أيضًا تصنيعه باستخدام التروس الجاهزة.

معالجات الإشارات الرقمية المتعددة

تسمى معالجات الإشارات الرقمية أيضًا DSP ، وتستخدم هذه المعالجات لتشفير وفك تشفير مقاطع الفيديو أو لتحويل D / A (رقمي إلى تناظري) و A / D ( تماثلي إلى رقمي ). إنهم بحاجة إلى معالج دقيق ممتاز في الحسابات الرياضية. يتم استخدام رقائق هذا المعالج في RADAR ، والمسارح المنزلية ، و SONAR ، والتروس الصوتية ، وأجهزة فك التشفير التليفزيونية ، والهواتف المحمولة

هناك العديد من الشركات مثل Intel و Motorola و DEC (Digital Equipment Corporation) و TI (Texas Instruments) مرتبطة بالعديد من المعالجات الدقيقة مثل 8085 معالجات دقيقة و ASIC و CISM و RISC و DSPs ومعالجات 8086 مثل Intel

سمات

الرئيسية ميزات المعالج الدقيق تشمل ما يلي.

محمول

المعالجات الدقيقة قابلة للحمل بسبب الحجم وكذلك استهلاك أقل للطاقة.

تكلفة منخفضة

تتوفر المعالجات الدقيقة بتكلفة أقل بسبب تقنية IC. لذا فإن هذه التكنولوجيا ستقلل من سعر نظام الكمبيوتر.

متعدد الجوانب والاستعمالات

المعالج الدقيق متعدد الاستخدامات لذا يمكن استخدامه لتطبيقات مختلفة

موثوق

المعالجات الدقيقة موثوقة ، لذا فإن معدل الفشل أقل بسبب تقنية أشباه الموصلات.

حجم صغير

يمكن تصنيع المعالجات الدقيقة في مساحة أقل بسبب التقنيات المستخدمة مثل VLSI و ULSI. لذلك سيتم تقليل حجم نظام الكمبيوتر.

سرعة عالية

تعمل المعالجات الدقيقة بسرعة كبيرة بسبب التكنولوجيا المستخدمة ، لذا فهي تنفذ عددًا من التعليمات لكل ثانية.

استهلاك منخفض للطاقة

تستخدم المعالجات الدقيقة طاقة منخفضة بسبب تقنية MOS

توليد حرارة منخفضة

لا يمكن للمعالجات الدقيقة توليد حرارة ضخمة مقارنة بأجهزة الأنبوب المفرغ لأنها تستخدم تقنية أشباه الموصلات.

الشروط الأساسية

ال المصطلحات الأساسية المستخدمة بشكل رئيسي في المعالجات الدقيقة تناقش أدناه.

مجموعة التعليمات

يمكن تعريف مجموعة التعليمات على أنها مجموعة الأوامر التي يفهمها المعالج الدقيق. إنها ميزة بين البرامج والأجهزة.

أوتوبيس

الموصلات التي تُستخدم لنقل البيانات ، تتناول معلومات التحكم في العناصر غير المتشابهة داخل المعالج الدقيق. إنها تتضمن ثلاثة أنواع من الحافلات وهي ناقل البيانات ، التحكم ، ناقل العنوان

IPC

يرمز IPC إلى التعليمات لكل دورة. إنه حساب لعدد الأوامر التي يمكن أن تنفذها وحدة المعالجة المركزية خلال ساعة واحدة.

سرعة الساعة

عندما لا. من العمليات لكل ثانية يمكن أن يؤديها المعالج يعرف بسرعة الساعة. يمكن التعبير عن سرعة CLK بالميغاهرتز (ميغا هرتز) وإلا جيجاهرتز (جيجاهرتز). الاسم البديل لهذا هو معدل الساعة.

عرض النطاق

المدى القصير لعرض النطاق الترددي هو BW ويمكن تعريفه على أنه لا. من البتات التي يمكن معالجتها في تعليمة واحدة.

طول كلمة

طول الكلمة لا شيء إلا عندما لا. من البتات يمكن معالجتها بواسطة المعالج في وقت واحد. على سبيل المثال ، يتم استخدام المعالج الدقيق 8 بت لمعالجة بيانات 8 بت في المرة الواحدة. يتراوح مدى طول كلمة المعالج من 4 إلى 64 بت بناءً على نوع الكمبيوتر المصغر.

أنواع البيانات

يدعم المعالج الدقيق بشكل أساسي العديد من تصميمات أنواع البيانات مثل ASCII ، ثنائي ، أرقام موقعة وغير موقعة.

مزايا وعيوب المعالجات الدقيقة

مزايا المعالجات الدقيقة هي

  • سرعة المعالجة عالية
  • تم جلب الاستخبارات إلى الأنظمة
  • مرن.
  • حجم مضغوط.
  • سهولة الصيانة
  • الرياضيات المعقدة

بعض عيوب المعالج الدقيق هي أنه قد يكون محمومًا وفرض قيود المعالج الدقيق على حجم البيانات.

تتضمن تطبيقات المعالجات الدقيقة بشكل أساسي وحدات التحكم في الأجهزة المنزلية ، اتصالات لاسلكية المعدات ، النشر المكتبي والأتمتة ، السلع الإلكترونية الاستهلاكية ، الآلات الحاسبة ، نظام المحاسبة ، ألعاب الفيديو ، أجهزة التحكم الصناعية وأنظمة الحصول على البيانات

وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بأنواع وتطور المعالجات الدقيقة. إن توفر المعالجات الدقيقة ذات الطاقة المنخفضة والتكلفة المنخفضة والوزن الصغير والقدرة الحاسوبية يجعلها مفيدة في تطبيقات مختلفة. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام الأنظمة القائمة على المعالجات الدقيقة في منتج الاختبار التلقائي ، أنظمة التحكم في إشارات المرور ، تعليمات، التحكم في سرعة المحرك s ، إلخ. علاوة على ذلك ، فإن أي شكوك تتعلق بهذا التطور لمواد المعالجات الدقيقة أو المشاريع الالكترونية والكهربائية ، يرجى إبداء تعليقاتك في مربع قسم التعليقات. إليك سؤال لك ، ما هو المكدس المستخدم في المعالج الدقيق 8085؟

لا تفوت: تعرف على الفرق بين المعالج الدقيق والميكروكونترولر .

اعتمادات الصورة: