الأول معالج دقيق مثل Intel 4004 اخترعها Ted Hoff و Masatoshi Shima و Federico Faggin و Stanley Mazor. حجم هذه المعالجات هو 8 بت (تقرأ أو تكتب 1 بايت فقط في المرة الواحدة) ، 16 بت (تقرأ أو تكتب 2 بايت فقط في المرة الواحدة) ، 32 بت (تقرأ أو تكتب 4 بايت فقط في المرة الواحدة) و 64 بت ( تقرأ أو تكتب البايت الوحيد في كل مرة). يقوم بتنفيذ جميع العمليات أو الوظائف حسب البرنامج المكتوب بلغة التجميع بواسطة المبرمج وعمره أكثر من 3000 ساعة. تحتوي جميع المنتجات الإلكترونية المنزلية تقريبًا على معالج دقيق ، ومن الأمثلة على ذلك الغسالات والثلاجات والسخانات وأنظمة الإنذار وفرن الميكروويف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وما إلى ذلك.
ما هو المعالج الدقيق؟
يستخدم المعالج الدقيق في الغالب في تطبيقات التحكم المضمنة مثل التطبيقات المنزلية والسيارات وملحقات الكمبيوتر. إنها متكاملة دائرة كهربائية يتحكم في جميع وظائف وحدة المعالجة المركزية أو وحدة المعالجة المركزية لجهاز الكمبيوتر أو الأجهزة الرقمية الأخرى. يتم التحكم في وظيفة وحدة المعالجة المركزية بالكامل من خلال دائرة متكاملة واحدة تقبل البيانات الثنائية كمدخلات وتعالج تلك البيانات وفقًا للتعليمات المعطاة ثم تولد المخرجات. يحتوي هذا المعالج على ملايين المكونات الصغيرة مثل الترانزستورات والسجلات والثنائيات. يظهر الرسم التخطيطي لهذا المعالج في الشكل أدناه.
مخطط كتلة المعالجات الدقيقة
مكونات المعالج الدقيق
مكونات هذا المعالج هي ALU ووحدة التحكم وأجهزة الإدخال والإخراج ومجموعة التسجيل.
- تقوم ALU (وحدة المنطق الحسابي) بإجراء العمليات الحسابية والمنطقية. العمليات الحسابية مثل الجمع والطرح والضرب والأقسام والعمليات المنطقية مثل NOR و AND و NAND و OR و XOR و NOT و XNOR وما إلى ذلك.
- تستخدم وحدة التحكم للتحكم في التعليمات وتقوم بتوليد الإشارات لتشغيل المكونات الأخرى.
- تتكون مجموعة السجل من السجلات. السجلات التي يستخدمها المبرمج لتخزين البيانات التعسفية تُعرف باسم سجلات الأغراض العامة والسجلات التي لا يستخدمها المبرمج لتخزين البيانات تُعرف بالسجلات المحجوزة. يُعرف طول السجل بطول كلمة الكمبيوتر.
- تُستخدم أجهزة الإدخال والإخراج لنقل البيانات بين أجهزة الكمبيوتر الصغيرة والأجهزة الخارجية.
كيف تصنع المعالجات الدقيقة؟
المعالجات الدقيقة مصنوعة من السيليكون أو الجرمانيوم. السيليكون والجرمانيوم من أشباه الموصلات ، وجميع المكونات الإلكترونية تقريبًا مصنوعة من هذه أشباه الموصلات.
أجيال من المعالجات الدقيقة
هناك خمسة أجيال من هذا المعالج تتضمن بشكل أساسي ما يلي.
- الجيل الأول من المعالجات الدقيقة : الجيل الأول من المعالجات عبارة عن معالج دقيق 4 بت تم طرحه في 1971-1972.
- ثانية جيل المعالجات الدقيقة : معالجات الجيل الثاني عبارة عن معالج دقيق 8 بت تم طرحه عام 1973.
- ثالث جيل المعالجات الدقيقة : معالجات الجيل الثالث عبارة عن معالج دقيق 16 بت تم طرحه عام 1978.
- الرابعة جيل المعالجات الدقيقة : معالجات الجيل الرابع عبارة عن معالجات دقيقة 32 بت.
- خامسا جيل المعالجات الدقيقة : معالجات الجيل الخامس عبارة عن معالج دقيق 64 بت.
عمل المعالجات الدقيقة
للحصول على المخرجات ، يقوم المعالج الأول بجلب التعليمات من ذاكرة الكمبيوتر ثم يقوم بفك تشفيرها وتنفيذ هذه التعليمات كنتيجة في شكل ثنائي. يتم قياس قوة المعالج الدقيق المعطى من حيث البتات.
يقوم هذا المعالج بتنفيذ التعليمات باستخدام الخطوات التالية
عمل المعالجات
- الجلب (إذا): إنها الخطوة الأولى للمعالج الدقيق الذي يجلب التعليمات من الذاكرة.
- فك (معرف): إنها الخطوة الثانية من المعالج الدقيق المستخدم لفك تشفير التعليمات.
- تنفيذ (EX): إنها الخطوة الأخيرة في هذا المعالج التي تنفذ التعليمات والإخراج.
أنواع المعالجات الدقيقة
أنواع المعالجات موضحة في الشكل أدناه.
- معالجات المتجهات: تم تصميم معالج المتجه لحسابات المتجهات وهو عبارة عن مجموعة من المعاملات. إنها عملية استخدام المتجهات لتخزين عدد كبير من المتغيرات لمعالجة البيانات عالية الكثافة. التنبؤ بالطقس ، ورسم خرائط الجينوم البشري ، وبيانات نظم المعلومات الجغرافية هي بعض الأمثلة على معالجات المتجهات هي IBM 390 / VF ، DEC’S vax 9000 ، إلخ.
- المعالجات أو معالجات SIMD: تم تصميم معالج المصفوفة أيضًا لحسابات المتجهات وهو معالج بيانات متعدد التعليمات واحد (SIMD). تشمل تطبيقات SIMD معالجة الصور ، والعرض ثلاثي الأبعاد ، والتعرف على الكلام ، والشبكات ، ووظائف DSP ، إلخ.
أنواع المعالجات الدقيقة
- المعالجات العددية والسوبرسكالار: يُعرف المعالج الذي ينفذ البيانات العددية بالمعالج القياسي. قد تكون المعالجات العددية هي معالج RISC القياسي أو معالج CISC القياسي. يقوم المعالج superscalar بتنفيذ أكثر من تعليمة واحدة لكل دورة ساعة ولديه عدة خطوط أنابيب.
- معالجات الإشارات الرقمية: تُستخدم معالجات الإشارات الرقمية لمعالجة الإشارات في شكل رقمي. تطبيقات DSP هي معالجة الإشارات الصوتية ومعالجة الصور الرقمية وضغط الفيديو وضغط الصوت ومعالجة الكلام والتعرف وما إلى ذلك. معالجات الإشارات الرقمية هي Motorola 56000 و National lm 32900 إلخ.
- معالجات RISC: الشكل الكامل لـ RISC هو كمبيوتر مجموعة التعليمات المختصرة. التعليمات في هذا المعالج ليست معقدة. يتم استخدامه في التطبيقات المتطورة مثل معالجة الفيديو والاتصالات السلكية واللاسلكية ومعالجة الصور.
- معالجات CISC: الشكل الكامل لـ CISC عبارة عن كمبيوتر مجموعة تعليمات معقدة. التعليمات في هذا المعالج معقدة. يتطلب ذاكرة خارجية لإجراء العمليات الحسابية. تُستخدم بنية CISC في التطبيقات منخفضة الجودة مثل أنظمة الأمان والتشغيل الآلي للمنزل وما إلى ذلك.
- معالجات ASIC: يرمز ASIC إلى الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات. يتم تنفيذه للوظائف أو التطبيقات الخاصة.
أفضل شركات المعالجات الدقيقة
تعد AMD (الأجهزة الدقيقة المتقدمة) و Intel و Nvidia و Marvell Technology Group و Enoceangmbh و Ensilica و ARM و Adapteva من أفضل الشركات في هذا المعالج. نفذت شركة AMD (الأجهزة الدقيقة المتقدمة) مؤخرًا AMD ryzen 9 3900x و AMD ryzen 5 2600x وما إلى ذلك وأفضل معالج دقيق من Intel هو Intel Core i9-9900k.
التطبيقات
تشمل تطبيقات هذا المعالج ما يلي.
- الألعاب
- تصفح الويب
- إنشاء المستندات
- عمليات حسابية
- المحاكاة
- تحرير الصور
- الأجهزة المنزلية
- في إلكترونيات السيارات
- في القياس
- في الالكترونيات المتنقلة
- في التشغيل الآلي للمبنى إلخ
مزايا
تشمل مزايا هذا المعالج ما يلي
- تكلفة منخفضة
- سرعة عالية
- حجم صغير
- استهلاك منخفض للطاقة
- متعدد الجوانب والاستعمالات
- موثوق
- محمول
- سهل التنفيذ
- سهل التعديل
سلبيات
تشمل عيوب هذا المعالج ما يلي.
- عمليات الفاصلة العائمة غير مدعومة.
- في بعض الأحيان قد ترتفع درجة حرارتها.
وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بإلقاء نظرة عامة على معالج دقيق . كما نعلم أن هذا المعالج من أفضل التقنيات التي يمكن استخدامها في جميع المنتجات الإلكترونية تقريبًا. يتزايد استخدامه يومًا بعد يوم ، مقارنة بالتقنيات الأخرى ، تكون التكلفة أقل وسرعة المعالج الدقيق عالية. إليك سؤال لك - ما هو المعالج الدقيق المتقدم الذي يستخدمه حاليًا؟
