الجميع عندما يختار بين المعالجات ينظر لها بنظرة سطحية ، ويعتقد ان فكرتها بسيطة وهي مجرد ارقام وأن صناعتها كونية وان لها معايير ثابتة لا تتغير وان جميع معمارية المعالجات ثابثة .
ولكن الحقيقة مختلفة تماماً عن ذلك .
ويكون الاختلاف في كما ذكرنا في ، حيث تقوم بعمليات بطرق مختلفة جداً ولكن النتيجة تكون دائما واحد. أي بمعنى . قد تتساوي أو تتفاوت في التعقيد والبساطة، لكنها تؤدي الغرض في النهاية. ومن هنا تأتي معمارية التي قد تم بناء المعالج بها .
وهي البنية الداخلية للمعالج و تحدد كيفية تعامله و تنفيذه للعمليات المطلوبة منه وهي دائما تعمل على تحسين ما يسمى IPC Instruction Per Clock أي عدد التعليمات التي يستطيع المعالج تنفيذها خلال نبضة واحدة “.
اذا طلبت من بعض العُمال ( ) حمل بعض الصناديق من غرفه لوضعها في غرفه اخرى ( ). ماذا سيتطلب منهم لفعل هذا العمل ونقل الصناديق ؟، بكل تأكيد ستُستهَلك طاقة من جسدهم للقيام بهذه المهمة.
، وكلما ارتفعت درجة حرارتهم كلما شعروا بالإرهاق، . اذا يجب علي توظيف قوتهم بشكل صحيح يجب ان اقدم لهم مراوح بداخل الغرفه لتخفض من درجة حرارتك وحرارة الغرفة.
يجب ان أجد افضل الحلول لإستغلال طاقتهم في نقل الصناديق بأفضل طريقة ممكنة دون أي اضرار او خسائر، لنجسد هذا المثال بشكل حي علي المعالج.
إذا اخذنا معالج خاص بالحاسوب الشخصي او اللابتوب ستجد انه يتم دعمه بالطاقة دائما من مصدر طاقة ثابت من منزلك. ايضا ستجد في هذا الحاسوب مصدر للتهوية مثل .
وهو هاتفك علي سبيل المثال. هنا وجدت المعماريات وهدفها الرئيسي تقيديم افضل اداء مع أقل استهلاك للطاقة والحرارة.
لذلك نرى معالجات Intel دائما ما تكون أسرع من AMD عند نفس التردد و نفس المواصفات الأخرى. وفي المقابل نرى ان المعالجات التي تاتي بمعمارية ARM دئما ماتكون موفرة في الطاقة كما هو الحال في معالجات الهواتف .
ان معمارية حاسوب ما، أو معالج ما، هي الطريقة التي تترتب فيها دوائره الكهربية. بحيث تعالج البيانات بطريقة معينة. فشركة رقم “1” تتبع طريقتها الخاصة في معالجة البيانات والتي ابتكرها مهندسوها. وشركة “2” تتبع طريقة أخري تختلف عن شركة “1”، ابتكرها مهندسوها أيضا.
ولتخيل ذلك يمكننا تصور حل مسألة حسابية بطريقتين مختلفين، وكلا الطريقتين صحيحتين، ليخرج ناتج نهائي واحد.
:
=
=
=
=
:
=
()
=
=
وقبل ان نقوم بشرح طريقة حساب المعالجات يجب علينا أن نعرف، ونضرب لذلك مثالا ثانيا:
يتم استخراج مفردات المسألة من، أي يتم استخراج أرقام المسألة ويتم استخراج علامات الجمع + أو الضرب x أو غيرهم.
تقرأ علامات الجمع أو الضرب أولا، ومن ثم تحول العملية كلها الي تجمع من الدوائر الكهربية داخل المعالج المركزي، يسمي وحدة الجمع Add Unit أو الضرب Multiply Unit .
في وحدة الجمع يتم تسجيل في ذاكرة حسابية تسمي المُخزن أو المسجل Register ( )، ويحدث نفس الأمر مع في ذاكرة حسابية أخري.
يتم جمع الرقمين في وحدة الجمع ، ويتم وضع الناتج النهائي في مسجل أخير. ويتم نقل الناتج من المسجل الأخير الي الذاكرة المؤقتة RAM أو وحدة التخزين Disk،
هذه هي الخطوات الأساسية لأي عملية معالجة يقوم بها المعالج. البيانات تذهب من الذاكرة المؤقتة RAM الي ذاكرة التسجيل لتسجل هناك ويتم اجراء العملية الحسابية عليها.
، فالمعالج “1” يتبع تصميم معين معين يتيح له حل المسألة السابقة باستخدام الحل الأول :
=
=
=
=
يأخذ المعالج رقم من الذاكرة المؤقتة ،ويقوم بتخزينه في ، ويكرر نفس الأمر مع ، بتخزينهما في .
يتم وتسجيل النتيجة في .
يتم ، وتسجيل النتيجة في .
وأخيرا يتم جمع قيمة، أي يتم ، وتسجيل النتيجة في .
ونستنتج من ذلك ان المعالج “1” احتاج الى ، و، و السابقة بالحل الأول .
ومعني أنه احتاج إلي كل ذلك، اي ان المهندسين سوف يصممون ، يتصل ثلاثة منهم بوحدة ضرب، كوسيلة لإدخال البيانات، ().
ويخرج من وحدة الضرب هذه مسجلين آخرين ()، يتصل المسجلين مباشرة بوحدة الجمع، والتي يخرج منها مسجل أخير وحيد.
وبالتالي نستطيع تخيل مخطط معمارية المعالج ” 1 ” كالتالي:
أما المعالج “2” فيحمل تصميما معينا يتيح له حل المسألة السابقة باستخدام :
=
=
=
يأخذ المعالج من الذاكرة العشوائية ، ويضعهما في مسجلين ( )، ويقوم بإجراء عملية جمع عليهما، ويضع ناتج العملية في .
يتم تخزين رقم 2 في ، ويتم ضرب قيمة هذا المسجل في قيمة ، ويتم وضع الناتج الجديد في .
ونستنتج هنا انه احتاج المعالج “2”إلي والي .
ومعني أنه احتاج إلي كل ذلك، أن المهندسين سوف يصممون ، يتصل اثنين منهم بمعالج الجمع (كوسيلة لإدخال البيانات)،
يخرج من تلك الوحدة مسجل جديد لتخزين ناتج العملية، ويتصل هذا المسجل. بمسجل آخر، ، والذي يخرج منه مسجل أخير، يخزن فيه قيمة العملية.
وبالتالي نستطيع تخيل مخطط معمارية المعالج ” 2 ” كالتالي:
، كلا المعالجين أعطيا الناتج النهائي بدقة، لكن بتصميم مختلف تماما.
وهذا هو ما نطلق عليه التي ترتبط ارتباطا مباشرا بطريقة معالجته للبيانات، وتسمي تلك المعمارية باسم التعليمات Instructions.
فمثلا في المعالج “2”، فان طريقة توصيل الدوائر فيه كالآتي :
يمكنني أن أطلق علي طريقة التوصيل هذه، .
هل لاحظت أن طريقة التوصيل أو التعليمات، هي ترجمة أمينة للحل رقم 2، والخاص بالمسألة السابقة، هذه الترجمة تمت باستخدام الدوائر الكهربية، أي باستخدام العتاد.
وفي مثال المعالج”1″، فان طريقة توصيل الدوائر فيه كالآتي:
ويمكنني أن أطلق علي طريقة التوصيل هذه، .
هل لاحظت أن طريقة التوصيل أو التعليمات، هي ترجمة أمينة للحل رقم 1، والخاص بالمسألة السابقة، هذه الترجمة تمت باستخدام الدوائر الكهربية، أي باستخدام العتاد .
الآن عندما أخبرك أن شركة ما على سبيل المثال Intel، أطلقت علي طريقة توصيل دوائرها الكهربية لتكون ترجمة أمينة لطرق معالجة البيانات في معالجاتها المركزية. اسم تعليمات .. هل تستطيع ان تفهم ذلك؟