اخترع Marcian Hoff المعالجات (28 أكتوبر 1937 في نيويورك). بعض الشركات المصنعة للمعالج هي شركة انتل ، AMD ، Qualcomm ، Motorola ، Samsung ، IBM ، إلخ. المعالجات عبارة عن شرائح صغيرة الحجم مصنوعة من السيليكون يتم وضعها داخل الأجهزة لأداء المهمة أو التشغيل في غضون ثوانٍ ويتم قياس سرعتها من حيث الميغاهرتز. يعد جلب التعليمات وفك تشفيرها وتنفيذها وإعادة كتابتها الوظائف الأساسية الأربعة للمعالج. في الهواتف المحمولة ، يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والغسالات وما إلى ذلك من المعالجات. في هذه المقالة ، تمت مناقشة الأنواع المختلفة من المعالجات.
ما هو المعالج؟
تعريف: المعالج عبارة عن شريحة أو دائرة منطقية تستجيب وتعالج التعليمات الأساسية لقيادة جهاز كمبيوتر معين. تتمثل الوظائف الرئيسية للمعالج في جلب عمليات التعليمات وفك تشفيرها وتنفيذها وإعادة كتابتها. يُطلق على المعالج أيضًا اسم عقل أي نظام يشتمل على أجهزة كمبيوتر وأجهزة كمبيوتر محمولة وهواتف ذكية وأنظمة مدمجة وما إلى ذلك. تعد وحدة المنطق الحسابي ALU (وحدة المنطق الحسابي) و CU (وحدة التحكم) جزأين من المعالجات. تقوم وحدة المنطق الحسابي بجميع العمليات الحسابية مثل الإضافات والضرب والطرح والأقسام وغيرها ، وتعمل وحدة التحكم مثل شرطة المرور ، فهي تدير الأمر أو تشغيل التعليمات. يتواصل المعالج مع المكونات الأخرى أيضًا فهي أجهزة إدخال / إخراج وأجهزة ذاكرة / تخزين.
أنواع المعالجات
هناك أنواع مختلفة من المعالجات في النظام المضمن والتي تشمل ما يلي.
معالج الأغراض العامة
هناك خمسة أنواع من معالجات الأغراض العامة ، وهي متحكم دقيق ومعالج دقيق ومعالج مدمج و DSP ومعالج وسائط.
معالج دقيق
يتم تمثيل المعالجات ذات الأغراض العامة بواسطة المعالج الدقيق في الأنظمة المدمجة. هناك أنواع مختلفة من المعالجات الدقيقة المتوفرة في السوق من شركات مختلفة. المعالج الدقيق هو أيضًا معالج للأغراض العامة يتكون من وحدة تحكم ، ALU ، ومجموعة من السجلات تسمى أيضًا مسجلات التخزين ، وسجلات التحكم ، وسجلات الحالة.
قد تكون هناك ذاكرة على الرقاقة وبعض الواجهات للتواصل مع العالم الخارجي مثل خطوط المقاطعة وخطوط أخرى للذاكرة ومنافذ للتواصل مع العالم الخارجي. غالبًا ما تسمى المنافذ المنافذ القابلة للبرمجة ، مما يعني أنه يمكننا برمجة هذه المنافذ إما للعمل كمدخل أو كمخرج. المعالجات متعددة الأغراض موضحة في الجدول أدناه.
| S. | المعالج | سرعة الساعة | عرض الحافلة | MIPS | قوة | السعر |
| 1 | إنتل بنتيوم 111 | تبلغ سرعة المعالج Intel Pentium 111 1 جيجا هرتز | عرض ناقل إنتل بنتيوم 111 هو 32 | مليون تعليمات في الثانية من معالج Intel Pentium 111 تساوي 900 | قوة هذا المعالج 97 واط | 900 دولار |
| اثنين | IBM PowerPC 750X | تبلغ سرعة معالج IBM PowerPC 750X 550 ميجا هرتز | عرض ناقل معالج IBM PowerPC 750X هو 32/64 | مليون تعليمات في الثانية لمعالج IBM PowerPC 750X ~ 1300 | قوة هذا المعالج 5 واط | # 900 |
| 3 | MIPS R5000 | تبلغ سرعة المعالج MIPS R5000 250 ميجا هرتز | عرض ناقل المعالج MIPS R5000 هو 32/64 | غير متوفر | غير متوفر | غير متوفر |
| 4 | ذراع قوي SA-110 | سرعة ساعة StrongARM معالج SA-110 هو 233 ميجا هرتز | عرض ناقل StrongARM المعالج SA-110 هو 32 | مليون تعليمات في الثانية من StrongARM المعالج SA-110 هو 268 | قوة هذا المعالج هي 1 واط | غير متوفر |
متحكم
المتحكم الدقيق هو في الأساس جهاز كمبيوتر يأتي في حزم وأحجام مختلفة. يعد إدخال القراءة والاستجابة للمخرجات الوظيفة الأساسية للميكروكونترولر. بشكل عام ، يُعرف باسم إخراج الإدخال للأغراض العامة (GPIO). بعض المتحكمات الدقيقة هي Microchip Atmega328-AU ، Microchip P1C16F877A-I / P ، Microchip P1C16F1503-I / P ، Microchip P1C16F671-I / SN ، Microchip P1C18F45K22-I / P ، إلخ.
معالج مضمن
المعالج المضمن هو نوع واحد من المعالجات مصمم للتحكم في الوظائف الميكانيكية والوظائف الكهربائية. وهو يتألف من عدة كتل هي المعالج ، والمؤقت ، ووحدة التحكم بالمقاطعة ، وذاكرة البرنامج وذاكرة البيانات ، ومصدر الطاقة ، ودوائر إعادة التذبذب والساعة ، والدوائر الخاصة بتطبيق النظام ، والمنافذ ودوائر التوصيل.
معالج الإشارة الرقمية
معالج الإشارة الرقمية هو أحد أنواع المعالجات المستخدمة لقياس وتصفية و / أو ضغط الإشارات الرقمية أو التناظرية. تعني معالجة الإشارة تحليل الإشارة ومعالجتها. يمكن أن تتم هذه المعالجة عبر الكمبيوتر أو الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) أو مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGA) أو معالج الإشارة الرقمية (DSP) للحصول على إشارة واضحة. تُستخدم معالجات DSP في راسم الذبذبات وماسحات الباركود والهواتف المحمولة والطابعات وما إلى ذلك. هذه المعالجات سريعة وتستخدم للتطبيقات في الوقت الفعلي. يظهر نظام DSP النموذجي في الشكل أدناه.
نظام نموذجي لمعالجات الإشارات الرقمية
يتم عرض معالجات الإشارات الرقمية في الجدول أدناه
| S. | المعالج | سرعة الساعة | عرض الحافلة | MIPS | السعر |
| 1 | T1 C5416 المعالج | تبلغ سرعة المعالج T1 C5416 160 ميجا هرتز | عرض الحافلة T1 C5416 المعالج 32 | مليون تعليمات في الثانية لـ T1 C5416 المعالج ~ 600 | سعر T1 C5416 المعالج 34 دولار |
| اثنين | DSP 32 ج المعالج | سرعة ساعة المعالج DSP 32C 80 ميغا هرتز | عرض الحافلة DSP 32C المعالج 32 | مليون تعليمات في الثانية لـ DSP 32C المعالج 40 | سعر DSP 32C المعالج 75 دولار |
تطبيقات DSP
تطبيقات معالج الإشارة الرقمية هي
- معالجة الكلام
- معالجة الصورة
- المعالجة الطبية
- معالجة القياسات الحيوية
- علم الزلازل
- رادار
معالج الوسائط
معالج الصور / الفيديو هو معالج الوسائط الذي تم تصميمه أو إنشاؤه للتعامل مع البيانات في الوقت الفعلي. واجهة المستخدم الصوتية والصوت الاحترافي هي تطبيقات معالج الصوت. بعض معالجات الوسائط هي TN2302AP IP ، IN2602 AP IP ، DM3730 ، DM3725 ، DM37385 ، DM388 ، TMS320DM6467 ، TMS320DM6431 ، إلخ.
معالجات الأنظمة الخاصة بالتطبيقات (ASSPs)
معالج النظام الخاص بالتطبيق هو أشباه موصلات دارة متكاملة منتج يستخدم لتنفيذ وظيفة معينة. أداء وخصائص وحجم القالب لمعالج النظام الخاص بالتطبيق هو نفسه ASIC. تُستخدم ASSP في أنواع مختلفة من الصناعات لأداء تشفير أو فك تشفير الفيديو وترميز الصوت أو فك تشفيره. بدلاً من البرامج المضمنة ، يتم استخدام معالج النظام الخاص بالتطبيق لتشغيل التطبيق ويوفر الحل بشكل أسرع. مثال: IIM7100 ، W3100A
معالجات مجموعة التعليمات الخاصة بالتطبيق (ASIPs)
تم تصميم معالجات مجموعة التعليمات الخاصة بالتطبيقات لتطبيقات محددة. تتميز هذه المعالجات باستهلاك منخفض للطاقة وسرعة حسابية عالية ومرونة جيدة. نظرًا لقابلية البرمجة ، يكون استخدام مسار البيانات مرتفعًا في ASIPs ، كما أن أداء معالج مجموعة التعليمات هذا جيد.
معالجات ASIC
تم تصميم الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات لتطبيقات محددة. هذه الرقائق صغيرة الحجم وتستهلك طاقة منخفضة. تكلفة تصميم ASIC مرتفعة وهذا هو العيب الرئيسي. تُستخدم رقائق الدارات المتكاملة الخاصة بالتطبيقات في الأقمار الصناعية وأجهزة المودم وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك. بعض أكبر شركات تصنيع ASICs هي Ams AG. شركة مدرجة ، Bitfury. شركة خاصة ، XMOS أشباه الموصلات شركة خاصة ، شركة أنالوجيكس لأشباه الموصلات الخاصة ، شركة خاصة للحوسبة الاختيارية EDA ، شركة خاصة لراديو Lumen ، تكنولوجيا الأجهزة المتكاملة ، Hookit. شركة خاصة ، إلخ.
متعدد المعالجات
المعالجات المتعددة عبارة عن كمبيوتر به أكثر من وحدة معالجة مركزية ، كل منها يشترك في الذاكرة الرئيسية ، ناقل كمبيوتر ، والأجهزة الطرفية لمعالجة البرامج في وقت واحد ، وتُعرف هذه الأنظمة أيضًا باسم الأنظمة المترابطة بإحكام. تتمثل مزايا المعالجات المتعددة في زيادة الإنتاجية وزيادة الموثوقية واقتصاد الحجم. تُستخدم هذه المعالجات عند الحاجة إلى سرعة عالية جدًا لمعالجة حجم كبير من البيانات. يظهر المعالجات المتماثلة في الشكل أدناه.
متماثل متعدد المعالجات
خصائص المعالجات المتعددة
خصائص المعالجات المتعددة
- تتكون المعالجات المتعددة من أكثر من معالجين أو معالجين متشابهين
- مرافق الذاكرة والإدخال / الإخراج التي تشترك فيها المعالجات
- وقت الوصول إلى الذاكرة هو نفسه لكل معالج لأن المعالجات متصلة بواسطة ناقل
- تتم مشاركة الوصول إلى أجهزة الإدخال / الإخراج بواسطة المعالجات
- نفس الوظيفة التي تؤديها جميع المعالجات
أسئلة وأجوبة
1). ما هو الميكروكونترولر؟
المتحكم الدقيق هو IC (دائرة متكاملة) مصمم لأداء وظائف محددة في نظام مضمن.
2). ما هي أنواع المعالجات الدقيقة؟
هناك خمسة أنواع من المعالجات الدقيقة وهي DSP (معالج الإشارة الرقمية) و ASIC (الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق) و RISC (حوسبة مجموعة التعليمات المخفضة) و CISC (حوسبة مجموعة التعليمات المعقدة) و Super Scalar المعالج .
3). ما هي حاجة معالج DSP؟
تحتاج معالجات الإشارات الرقمية إلى تصفية وضغط الإشارات التناظرية والمستخدمة للكشف عن الأخطاء.
4). ما هو جوهر؟
اللب هو عقل وحدة المعالجة المركزية. هناك أنواع مختلفة من النوى وهي ثماني النواة وثنائية النواة ورباعية النواة وما إلى ذلك.
5). ما هي الذاكرة الرئيسية للكمبيوتر؟
ذاكرة الوصول العشوائي هي الذاكرة الرئيسية في الكمبيوتر ، والتي تُستخدم لتخزين برنامج OS (نظام التشغيل) وملفات البيانات أو البيانات الأخرى للوحدة.
في هذه المقالة ، تتم مناقشة أنواع المعالجات. إليك سؤال لك ، ما أنواع المعالجات المستخدمة في الهواتف الذكية؟
