ثانيا وحدة التحكم

ثانياً / وحدة التحكم(Control Unit):

تعتبر وحدة التحكم هي العقل المدبر لجميع أجزاء الحاسب ، بحيث أنه لا يمكن لأي وحدة داخل الحاسب البدء بعملها قبل وصول إشارة لها من وحدة التحكم .
تقوم وحدة التحكم تحديداً بتنظيم تنفيذ المهام في المعالج ، بحيث تتلقى المهام من وحدة الإدخال والإخراج وتقوم بترجمتها إذا وجب ذلك ثم تقوم بتمريرها إلى الوحدة الأخرى) وحدة الحساب والمنطق) .
وتقوم هذه الوحدة أيضاً بتنفيذ الوسائل المتطورة لتسريع تنفيذ البرامج ، كما أنها تتحكم بتردد المعالج ، كذلك لا يمكنك ترقية أو تعديل هذه الوحدة بل هي جزء لا يتجزأ من وحدة المعالجة المركزية .

ثالثاً / وحدة الحساب والمنطق ( Arithmetic /Logic unit) :
وتنقسم إلى ثلاثة أقسام رئيسية وهي :

1) وحدة الفاصلة العائمة :

إنه من الصعوبة بمكان أن يقوم المعالج بحساب أعداد الفاصلة العائمة (الأعداد التي بها فاصلة عشرية) ومن أمثلتها ( 2.336 / 2.5565 / 8856.36532 / 0.220003 ) لأنه في هذه الحالة سوف يستهلك الكثير من قوته في حساب عملية واحدة ، لذلك تم إضافة وحدة الفاصلة العائمة داخل المعالج وتختص هذه الوحدة في العمليات الحسابية الخاصة بالفاصلة العائمة ، كما أنها تلعب دوراً رئيسياً في سرعة تشغيل البرامج التي تعتمد بشكل كبير على الأعداد العشرية وهي في الغالب ما تكون في الألعاب ذي الأبعاد الثلاثة وبرامج الرسم الهندسي .
لقد ساعدت قوة وحدة الفاصلة العائمة الكبيرة في تسريع الألعاب ذي الأبعاد الثلاثة ، مع أن دور المعالج قد قل في هذا المجال ، بفضل دخول البطاقات الرسومية المسرعة بقوتها الكبيرة .
توجد وحدة الفاصلة العائمة في المعالجات (486) فما أحدث داخل المعالج ( ما عدا المعالج 486SX) ، وقد كانت توضع في المعالجات (386) وما قبله خارج المعالج وتسمى ""math co-processor أي معالج مساعد . إن وضع وحدة الفاصلة العائمة خارج المعالج (على اللوحة الأم ) يجعلها بطيئة بالمقارنة مع معالجات اليوم ، حيث أن جميع المعالجات الحديثة يوجد بها وحدة فاصلة عائمة و ليس هذا فقط ، بل وحدة فاصلة عائمة متطورة .

2) وحدة الأعداد الصحيحة :

وتختص هذه الوحدة بالقيام بحسابات الأعداد الصحيحة ، وتستعمل الأرقام الصحيحة في التطبيقات ثنائية الأبعاد ، كما تستعمل في معالجة النصوص . تعتبر قوة وحدة الأعداد الصحيحة مهمة جداً لأن أغلب المستخدمين يستعملون التطبيقات التقليدية أغلب الأوقات .

3) المسجلات :

تستعمل لخزن الأرقام التي يريد المعالج أن يجري عليها حساباته ، فالمعالج لا يمكنه عمل أي عملية حسابية إلا بعد أن يجلب الأرقام المراد إجراء العمليات عليها إلى المسجلات . توجد المسجلات فيزيائياً داخل وحدة الحساب والمنطق .
إن حجم المسجلات مهم حيث أنه يحدد حجم البيانات التي يستطيع الحاسب إجراء الحسابات عليها ، ويقاس حجم المسجلات بالبت بدلاً من البايت بسبب صغر حجمها .

رابعاً / الذاكرة المخبئة ( Cache Memory ) :

تتنوع الذاكرة المخبئة إلى ثلاث مستويات في المعالجات الحديثة( L1 Cache/ L2 Cache/L3 Cache ) بحيث تقوم كلاً منها بوظيفة محددة .

الذاكرة المخبئة من المستوى الأول (L1 Cache) :

تقوم بقراءة وكتابة البيانات والتعليمات من وإلى الذاكرة العشوائية بصفة متكررة ، وتعتبر الأسرع من بين أخرياتها . بسبب صغر حجمها حيث يصل حجم هذه الذاكرة إلى (64 كيلو بايت ) .

الذاكرة المخبئة من المستوى الثاني (L2 Cache) :

تقوم بتسريع تدفق التعليمات إلى المعالج ، وتعتبر أقل سرعة من ( L1 Cache) . يصل حجم هذه الذاكرة إلى (1 ميجابايت ) .

الذاكرة المخبئة من المستوى الثالث (L3 Cache) :

تقوم بتسريع تدفق التعليمات إلى المعالج ، ولكن بسرعة تقل عن سرعة (L2 Cache ) ، كما تقوم بسد الفجوة ما بين (L2 Cache ) و الذاكرة العشوائية ، حيث تعتبر مرحلة وسيطة بينهما . يصل حجم هذه الذاكرة إلى ( 8 ميجابايت ) .

العوامل المؤثرة على أداء المعالج :

إن سرعة المعالج ليست هي العامل الوحيد الذي يقرر قوة أداء المعالج بل هناك الكثير من العوامل التي تتحكم في أداء المعالج . إليك أخي الكريم أهم تلك العوامل :

1) تردد المعالج :
هو تردد الساعة التي يعمل عليها المعالج ، كلما كان تردد الساعة أعلى كلما أصبح بإمكان المعالج القيام بأعمال أكبر في وقت أقل . وتردد المعالج ليس هو كل شيء فيما يتعلق بالسرعة في معالجة البيانات ، بل هناك تقنيات أخرى تزيد وتعزز من أداء المعالج ، كما أن هناك تفاوت من معالج إلى آخر في بعض المجالات ، فقد تجد أن معالجاً ما يتفوق في حسابات الأرقام الصحيحة ومعالج آخر يتفوق في الذاكرة المخبئة وهكذا .

2) تردد الناقل الأمامي :
يرمز له " FSB " ، وهو من العوامل المهمة في تحديد أداء المعالج ، فكلما زاد تردد الناقل الأمامي كلما أدى ذلك إلى مزيداً من البيانات المنتقلة من المعالج إلى الذاكرة العشوائية .

3) الذاكرة المخبئة :
إن حجم و سرعة هذه الذاكرة مهم جداً ولها تأثير كبير على أداء المعالج ، فكلما ازداد كلاً من الحجم و السرعة كلما أدى ذلك إلى زيادة أداء المعالج .

4) التعليمات :
تتميز المعالجات باستخدامها مجموعة من التعليمات التي تساهم في جعل المعالج ينفذ تعليمات أكثر ، وتختلف هذه التعليمات من معالج إلى آخر .

5) خطوط المعالجة :
إن احتواء المعالج على أكثر من خط واحد لتنفيذ العمليات لأمر مهم جداً ، حيث أن ازدياد هذه الخطوط يساهم بشكل كبير في ازدياد سرعة المعالج في تنفيذ العمليات المختلفة . ويرجع سبب ذلك أن المعالج عندما تعرض عليه أكثر من عملية واحدة فإنه يقوم بتقسيمها على هذه الخطوط وبالتالي تنفيذ ٌ للعمليات بسرعة أكبر . ولكن إن كان هناك خط واحد فقط وعرضت على المعالج عدة عمليات فإنه لن يستطيع تقسيمها وبذلك سوف ينفذ العمليات بالتتابع .

6) التقنيات الأخرى :
هناك تقنيات أخرى في تطور مستمر من قبل الشركات ، ومنها تقنية (Hyper-Threading) التي تقوم باستغلال الطاقة الغير مستخدمة في المعالج على هيئة معالج افتراضي ثانٍ لكي يمكن الاستفادة منه بالقيام بتعليمات أخرى ، بحيث يستمر المعالج بالعمل بطاقته الكاملة مما ينتج عنه أداء أعلى .
وهذه الصورة توضح المقصود :