الفصل : 3
الجزء : 5
العنوان : وحدة المعالج المركزية ( CPU )
■ تلخيص لما تعلمناه في مرحلة ال Parallel Execution
ال 1. Pipelining (تقسيم التنفيذ): تقنية تقسيم عملية التنفيذ في وحدة المعالجة المركزية (CPU) إلى عدة مراحل، لتنفيذ أجزاء مختلفة من التعليمات بشكل متوازي وفي نفس الوقت. تساعد هذه التقنية على زيادة كفاءة التنفيذ وتسريع سرعة المعالجة.
ال 2. Cache (الذاكرة المؤقتة): ذاكرة سريعة المستوى تستخدم لتخزين البيانات والتعليمات التي يتم استخدامها بشكل متكرر في وحدة المعالجة المركزية (CPU). تهدف الذاكرة المؤقتة إلى تقليل وقت الوصول إلى الذاكرة الرئيسية وبالتالي تعزيز سرعة التنفيذ.
■ معالجة متعددة النواة (Multicore Processing)
في عام 2002، وصلت سرعة معالج الساعة إلى الحد العملي البالغ حوالي 4 جيجاهرتز. هذا يعني أنه لم يكن من الممكن زيادة سرعة المعالج أكثر من ذلك دون التسبب في مشاكل مثل ارتفاع درجة الحرارة.
لهذا السبب، قرر صانعو المعالجات إيجاد طرق أخرى لزيادة أداء المعالج. إحدى الطرق التي قاموا بها بذلك كانت من خلال إنشاء وحدات المعالجة المركزية متعددة النواة.
وحدة المعالجة المركزية متعددة النواة هي معالج يحتوي على أكثر من نواة واحدة. النواة هي وحدة المعالجة المركزية الفعلية التي تقوم بتنفيذ التعليمات.
عندما يكون لديك وحدة معالجة مركزية متعددة النواة، يمكن لكل نواة تنفيذ مجموعة مختلفة من التعليمات في نفس الوقت. هذا يمكن أن يؤدي إلى زيادة كبيرة في الأداء، خاصة بالنسبة للتطبيقات التي يمكن تقسيمها إلى مهام متعددة.
في البداية، كانت وحدات المعالجة المركزية متعددة النواة تحتوي على نواتين فقط. ولكن اليوم، أصبح من الشائع أن تحتوي وحدات المعالجة المركزية على أربعة أو ستة أو حتى ثمانية نوى.
الشكل1 يوضح لقطة شاشة من CPU-Z، وهي أداة يمكن استخدامها لعرض معلومات حول وحدة المعالجة المركزية لديك. كما ترى، تحتوي وحدة المعالجة المركزية Core i7 المستندة إلى Haswell
 |
| الشكل 1 |
توضح الصورة (1 ) تفاصيل محددة حول كيفية عمل هذا المعالج من إنتل مع ذاكرة التخزين المؤقت او cache . يحتوي المعالج Core i7 على ذواكر تخزين مؤقت من النوع L1 و L2 و L3 بحجوم 32 كيلوبايت و 256 كيلوبايت و 8 ميجابايت على التوالي. (يتم تقسيم ذاكرة L1 إلى 32 كيلوبايت للتعامل مع البيانات - الذاكرة التخزينية D-Cache - و 32 كيلوبايت أخرى للتعامل مع التعليمات - الذاكرة التخزينية I-Cache.)
يحتوي كل قلب (نواة) على ذواكر L1 و L2 مخصصة. (يمكن ملاحظة هذا من خلال الرمز ×4 الموجود بجوار حجم الذاكرة التخزينية.) يشارك كل من النوى الستة ذاكرة L3 العملاقة. تتيح هذه الذاكرة للنوى التواصل والعمل معًا دون الحاجة إلى الوصول إلى ذاكرة النظام الرئيسية البطيئة بشكل كبير.
صممت شركات صناعة المعالجات النوى في المعالجات ذات العديد من النوى لتقسيم العمل بشكل مستقل عن نظام التشغيل، وهذا ما يعرف بالمعالجة متعددة النوى (multicore processing) . وهذا يختلف عن التقنية المعروفة باسم Hyper-Threading، حيث يجب أن يتم كتابة نظام التشغيل والتطبيقات بشكل خاص للتعامل مع المواضيع المتعددة. يجب ملاحظة أن التطبيقات يجب تعديلها أو تحسينها حتى يكون لهذا التوازن تأثير كبير على الأداء.
وبما أن التطور التكنولوجي الرائع لا يكفي، فإن كلاً من إنتل و AMD يصنعان معالجات ذات عديد من النوى تتضمن أيضًا تقنية Hyper-Threading. على سبيل المثال، يتميز معالج Intel Core i9-7960X بـ 16 نواة، وتقنية Hyper-Threading، و 16 ميجابايت من ذاكرة L2 و 22 ميجابايت من ذاكرة L3، وتقنية Turbo Boost لزيادة سرعة المعالجة إلى أكثر من 4 جيجاهرتز عند الحاجة إليها. لا يمكن إلا أن يثير هذا الأمر إعجاب الجميع!
■ وحدة تحكم ذاكرة متكاملة (Integrated Memory Controller)
وحدة تحكم الذاكرة المتكاملة (Integrated Memory Controller) باختصار IMC هي تقنية تستخدم في المعالجات الحديثة، وهي تقنية تمكن المعالج من التحكم بذاكرة الوصول العشوائي (RAM) المتصلة به مباشرةً، دون الحاجة إلى التواصل مع رقاقة اللوحة الأم.
قبل استخدام هذه التقنية، كان يتم التحكم بذاكرة الوصول العشوائي من خلال رقاقة الذاكرة المتصلة برقاقة اللوحة الأم، وكان ذلك يعد مصدرًا لبطء في أداء المعالج.
باستخدام وحدة تحكم الذاكرة المتكاملة، يتم تحسين أداء المعالج بشكل كبير، حيث يتم تخفيض وقت الوصول إلى الذاكرة وتحسين سرعة نقل البيانات بين المعالج وذاكرة الوصول العشوائي، مما يؤدي إلى زيادة سرعة تنفيذ المهام وتحسين أداء النظام بشكل عام.
بالإضافة إلى ذلك، يتمكن المعالج بفضل وحدة تحكم الذاكرة المتكاملة من التحكم بشكل أفضل في ذاكرة التخزين المؤقت (Cache) في المعالج، وخاصة الذاكرة المؤقتة المشتركة L3 التي يتم استخدامها من قبل النوى المختلفة في المعالج.
بشكل عام، يمكن القول أن وحدة تحكم الذاكرة المتكاملة تعد تقنية مهمة جداً في تحسين أداء المعالجات الحديثة، وتساعد في تسريع سرعة المعالج وتحسين أداء النظام بشكل عام.
مثلما هو الحال في العديد من المجالات الأخرى في الحوسبة، تقوم الشركات المصنعة بتنفيذ مجموعة متنوعة من وحدات تحكم الذاكرة المتكاملة في معالجاتهم. في الواقع، يعني ذلك أن مختلف المعالجات تتعامل مع أنواع وسعات مختلفة من الذاكرة العشوائية (RAM). سأحجز التفاصيل حول تلك الاختلافات في الذاكرة العشوائية للفصل الرابع. وفي الوقت الحالي، أضف "دعم الذاكرة العشوائية المختلفة" إلى قائمتك من الأشياء التي يجب النظر فيها عند تقديم توصية لعميل بشأن المعالج.
■ وحدة معالجة الرسومات المتكاملة (Integrated Graphics Processing Unit)
كما ستقرأون في التفاصيل في الفصل 17 "تقنيات العرض"، فإن جزء معالجة الفيديو في الكمبيوتر - المكون من الأجزاء التي تضع صورة متغيرة على الشاشة - يحتوي تقليديًا على معالج صغير منفصل يختلف في وظيفته وهيكله عن وحدات المعالجة المركزية المصممة للحوسبة العامة. والمصطلح العام لمعالج الفيديو هو graphics processing unit (GPU). وسأوفر لكم التفاصيل عندما نصل إلى الفيديو في الفصل 17، ولكن يتبين أن معالجات الرسومات يمكنها التعامل مع بعض المهام بكفاءة أكبر بكثير من وحدات المعالجة المركزية القياسية. يعزز دمج GPU في وحدة المعالجة المركزية الأداء العام للكمبيوتر وفي الوقت نفسه يقلل من استخدام الطاقة والحجم والتكلفة. مع انتشار الأجهزة المحمولة والحواسيب المحمولة اليوم، فإن كل هذه الفوائد لها جدوى واضحة.
تنتج كل من Intel و AMD وحدات المعالجة المركزية ذات GPU المدمجة. ولسنوات عديدة، كانت جودة أداء GPU مع البرامج الرسومية الطموحة مثل الألعاب تجعل الاختيار بينهما سهلاً. تبدو Intel HD Graphics و Intel Iris Pro Graphics المدمجة في العديد من معالجات Core i3 / i5 / i7 باهتة مقارنةً بوحدة المعالجة المركزية المعززة من AMD (APU)، مثل AMD A10. اشترت AMD إحدى الشركات المصنعة لوحدات المعالجة المركزية المخصصة للرسومات (GPU) - ATI - منذ سنوات واستخدمت تقنيتهم للمعالجات المصغرة ذات وحدات المعالجة المركزية المدمجة ووحدات المعالجة المركزية المخصصة للرسومات. (على سبيل المثال، تستخدم أجهزة ألعاب Xbox One و PlayStation 4 APU من AMD.) تقوم Intel بتقليص الفارق ببطء.
■ حماية ( Security )
تستخدم جميع المعالجات الحديثة تقنية NX bit التي تمكّن وحدة المعالجة المركزية من حماية بعض أجزاء الذاكرة. تتوقف الهجمات الخبيثة عن الوصول إلى ملفات نظام التشغيل الأساسية بفضل هذه الميزة، بالاقتران مع التنفيذ من قبل نظام التشغيل. تسمي Microsoft هذه الميزة
ال "Data Execution Prevention" (DEP)، وهي مفعلة بشكل افتراضي في كل نظام تشغيل (انظر الشكل 2 ).
 |
| الشكل 2 |
يطلق الجميع على تقنية NX bit أسماء مختلفة :
• Intel XD bit (eXecute Disable)
• AMD Enhanced Virus Protection
• ARM XN (eXecute Never)
■ النهاية
نكون هنا انتهينا تماما من الجزء 5 من الفصل 3 من شهادة A plus المقدمة من CompTIA نتقدم الأن ولكن المشوار طويل وممتع جدا جدا لذلك احرص على قرائة كل فصل سريعا
و لا بد وانت تقرا ان تكون مركز جيدا لكل معلومة ومعك ورقة وقلم , لانك بالتاكيد ستحتاجها
واذا واجهتك اي مشكلة في الفهم او ما شابه , يمكنك على الفور الذهاب الى المجتمع الخاص بنا في Telegram للمناقشة والتواصل معنا من هنا
او اذا واجهتك مشكلة في الموقع او تريد اجابة سريعة يمكنك الذهاب الى اخر صفحة في الموقع ستجد صفحة اتصل بنا موجودة يمكنك ارسالة لنا مشكلتك , وسيتم الرد عليها بسرعة جدا ان شاء الله
ويمكنك الأنضمام الى المجتمع Hidden Lock بالكامل مع جميع قنواته للأستفادة في اخر الأخبار في عالم التقنية وايضا الكتب بالمجان والكورسات والمقالات من خلال الرابط التالي لمجموعة القنوات من هنا
يمكنك ايضا متابعتنا في منصات X او Twitter سابقا , لمشاهدة الاخبار والمقالات السريعة والمهمة من هنا
وفقط كان معكم sparrow مقدم هذه الشهادة من فريق Hidden Lock
