ما هي وحدة المعالجة المركزية؟ وحدة المعالجة المركزية أو وحدة المعالجة المركزية^{(Central Processing Unit)} هي العقل الطاحن للكمبيوتر في الكمبيوتر. كل شيء يفعله الكمبيوتر ، من لعب ألعاب الفيديو^{(video games)} إلى مساعدتك في كتابة مقال ، ينقسم إلى مجموعة من التعليمات الرياضية. تأخذ وحدة المعالجة المركزية^(CPU) هذه التعليمات وتنفذها. 

تفاصيل كيفية القيام بذلك ، بالطبع ، أكثر تعقيدًا بكثير من هذا التفسير البسيط . ^{(much )}أهم شيء يجب أن تعرفه هو أن وحدة المعالجة المركزية^(CPU) هي المحرك الرياضي الرئيسي للكمبيوتر.

التاريخ القصير (للغاية) لوحدات المعالجة المركزية^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

تاريخ الحوسبة طويل ومعقد. كما أنه يعود إلى التاريخ أبعد من التكنولوجيا الرقمية أو الإلكترونيات أو حتى الكهرباء. العداد هو نوع من المعالج. وكذلك الآلات الحاسبة الميكانيكية. الفرق الكبير هو أن هذه الآلات يمكنها فقط القيام بمهمة رياضية واحدة أو بضع مهام رياضية. إنها ليست معالجات للأغراض العامة ، والتي تعد ^{(general purpose)}وحدة المعالجة المركزية^(CPU) الحديثة مثالاً عليها.

ما يجعل وحدة المعالجة المركزية^(CPU) جهاز حساب للأغراض العامة هو استخدام المنطق. في عام 1903 ، حصل نيكولا تيسلا^{(Nikola Tesla)} على براءة اختراع الدوائر الكهربائية المعروفة باسم البوابات والمفاتيح. باستخدام هذه الدوائر ، يمكنك بناء أجهزة تؤدي عمليات منطقية ، حيث يمكنك جعل الجهاز يعمل في ظروف معينة. 

في منتصف الأربعينيات من القرن الماضي ، اخترع ويليام شوكلي^{(William Shockley)} ، جون باردين ^{(John Bardeen)}ووالتر براتين وحصلوا^{(Walter Brattain)} على براءة اختراع لجهاز يسمى الترانزستور ، أثناء العمل في مختبرات ^{(Laboratories)}بيل^(Bell) . الترانزستور هو لبنة البناء الأساسية لوحدة المعالجة المركزية^(CPU) . الترانزستورات هي مكونات حاسوبية صغيرة نسبيًا. يعتبر الترانزستور اختراعًا مهمًا لدرجة أن المخترعين الثلاثة حصلوا على جائزة نوبل^{(Nobel Prize)} له.

في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، خطا روبرت نويس^{(Robert Noyce)} وجاك كيلبي^{(Jack Kilby)} خطوة هائلة إلى الأمام وأنشأوا أول دائرة متكاملة^{(integrated circuit)} عاملة . الدائرة المتكاملة عبارة عن مجموعة من الدوائر الإلكترونية المدمجة في قطعة واحدة من مادة أشباه الموصلات. في معظم الحالات ، تكون هذه المادة عبارة عن مادة السيليكون. هذا ما يعنيه الناس عندما يقولون "رقاقة". 

تتكون وحدة المعالجة المركزية^(CPU) من شريحة ميكروية واحدة أو أكثر. هذا اختراع مهم لأنه يمكن تعبئة بلايين الترانزستورات في وحدة معالجة مركزية^(CPU) واحدة . هذا يخلق محركات رياضية قوية بشكل لا يصدق.

باستخدام اختراعات البوابات المنطقية والترانزستورات والدوائر المتكاملة ، تغير العالم بأسره. الرقائق الدقيقة موجودة في كل شيء هذه الأيام ، وليس فقط جهاز الكمبيوتر الخاص بك. ووحدات المعالجة المركزية ( CPU^(CPUs) ) هي أكثر الرقائق الدقيقة للأغراض العامة تقدمًا التي يمكننا صنعها.

كيف تعمل وحدات المعالجة المركزية؟^{(How Do CPUs Work?)}

يعتمد المبدأ الكامل لوحدة المعالجة المركزية^(CPU) على الكود الثنائي^{(binary code)} . يميل البشر إلى تمثيل الأرقام باستخدام نظام يسمى الأساس 10^{(base 10)} أو النظام العشري. القيم المكانية لكل رقم في رقم ترتفع بمقدار عشرة أضعاف. لذا فإن الرقم "111" يحتوي على مائة وعشرة وواحد.

لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر ووحدات المعالجة المركزية الخاصة بهم فهم القاعدة 10 على الإطلاق. ^(CPUs)تعمل الترانزستورات على مبدأ التشغيل أو الإيقاف. مما يعني أن البوابات المنطقية التي تبنيها منها يمكن أن تعمل أيضًا مع هاتين الحالتين فقط. هذا هو السبب في الأساس ، تعمل وحدات المعالجة المركزية^(CPUs) (CPU) على رمز ثنائي^{(binary code)} . نظام الأرقام هذا له قيم مكان مختلفة. بدلاً من ذلك ، إذا كانت 1 ، 10 ، 100 ، 1000 وما إلى ذلك ، فإن قيم المكان هي 1،2،4،8،16،32،64،128 وهكذا. 

إذن في النظام الثنائي "111" سيكون الرقم 7 في الأعداد العشرية نظرًا لأنك تجمع 1،2 ، و 4 معًا. إذا كان أي من الأرقام صفرًا ، يمكنك ببساطة تخطيه وإضافة القيمة المكانية للرقم الأول التالي. وبهذه الطريقة يمكنك التعبير عن أي قيمة عشرية. فقط^(Just) لاحظ أن الأرقام الثنائية تُقرأ غالبًا من اليمين إلى اليسار ، لذا فإن القيمة المكانية "1" ستكون في أقصى اليمين.

دعنا نضعه في جدول لنجعله واضحًا تمامًا:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

هل يمكنك أن ترى لماذا يضيف الرقم 7 في النظام العشري؟ لنقم بالرقم 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

لذا فإن 111 هو "7" ، ولكن "11101" يساوي 23 لأن قيمة المكان الخامس في النظام الثنائي هي 16. رائع جدًا ، أليس كذلك؟ ^(Pretty)يمكنك التعبير عن أي رقم يمكن كتابته عشريًا بهذه الطريقة. مما يعني أن أجهزة الكمبيوتر التي تم إنشاؤها من الترانزستورات يمكنها العمل مع أي أرقام أيضًا.

كيف يتم تصنيع وحدات المعالجة المركزية؟

كما أن عملية إنتاج وحدات المعالجة المركزية^(CPUs) الحديثة معقدة جدًا كما تتوقع. تتضمن العملية الأساسية زراعة أسطوانات كبيرة من بلورات السيليكون. خصائصه شبه الموصلة تجعله مثاليًا لبناء دائرة ثنائية متكاملة.

يتم تقطيع هذه البلورات الكبيرة إلى شرائح رقيقة. ثم يتم "مخدر" الرقائق بمادة كيميائية أخرى لضبط خصائصها. ثم يتم حفر الدوائر ذات المقياس النانوي في سطح الرقاقة باستخدام الضوء باستخدام عملية تعرف باسم الطباعة الحجرية الضوئية^{(photolithography)} .

تصميم وأداء وحدة المعالجة المركزية

^(CPUs)ليست كل وحدات المعالجة المركزية متساوية. كان أول سلف مناسب لوحدة المعالجة المركزية^(CPU) الحديثة ، Intel 8086 ، يحتوي على حوالي 29000 ترانزستور في دائرته المتكاملة. اليوم ، يحتوي معالج مثل Intel i99900K على ما يزيد قليلاً عن 1.7 مليار^(billion) ترانزستور. كلما زادت كثافة الدوائر المنطقية لوحدة المعالجة المركزية^(CPU) ، زاد تعقيد عدد التعليمات التي يمكن أن تؤديها في كل دورة على مدار الساعة. 

انتظر^(Hang) ، "دورة الساعة"؟ نعم ، هذا هو المكون الرئيسي الآخر لأداء وحدة المعالجة المركزية . ^(CPU)تعمل وحدة المعالجة المركزية^(CPU) بتردد معين ، مع كل نبضة لساعة وحدة المعالجة المركزية^(CPU) يتم إجراء دورة من العمليات الحسابية. إذا كنت تأخذ نفس وحدة المعالجة المركزية^(CPU) وضاعفت سرعة الساعة ، فيجب (من الناحية النظرية) أن تعمل أسرع مرتين. 

تم تشغيل Intel 8086^{(Intel 8086)} عام 1978 بسرعة 5 ميجا هرتز عندما تم إطلاقه. هذا خمسة ملايين دورة ساعة في الثانية. إنتل^(Intel) i9-9900K ؟ يبدأ^{(starts )} من 3.6 جيجاهرتز ، أي 3600 ^{(Ghz.That 3600)} ميجاهرتز^(Mhz) ، مع خيار زيادة الأشياء حتى 5000 ميجاهرتز^(Mhz) عندما يكون ذلك ممكنًا.

لإضافة تجعد آخر إلى أداء وحدة المعالجة المركزية ، تحتوي ^(CPU)وحدات المعالجة المركزية^(CPUs) الحديثة في الواقع على "نوى" متعددة. كل نواة هي في الواقع وحدة معالجة مركزية^(CPU) مستقلة نفسها. من المعتاد أن يكون لديك ما لا يقل عن أربعة نوى من هذا القبيل هذه الأيام ، ولكن في الآونة الأخيرة كان المعيار لأجهزة الكمبيوتر العادية أن تحتوي على ستة أو ثمانية مراكز. قد تحتوي أجهزة الكمبيوتر الاحترافية المتطورة على 100 نواة لوحدة المعالجة المركزية^(CPU) . 

يعني وجود نوى متعددة أن وحدة المعالجة المركزية^(CPU) يمكنها تنفيذ مجموعات متعددة من التعليمات بالتوازي. مما يعني أن أجهزة الكمبيوتر لدينا يمكنها القيام بالعديد من الأشياء في وقت واحد دون مشاكل. تحتوي بعض وحدات المعالجة المركزية^(CPUs) (CPU ) على مراكز "متعددة مؤشرات الترابط". يمكن لهذه النوى أن تتعامل مع مهمتين منفصلتين لكل منهما. في وحدات المعالجة المركزية إنتل^{(Intel CPUs)} ، يتم وصف هذا بأنه " مؤشر الترابط^{(hyperthreading)} ".

لذا فإن الأداء الإجمالي لوحدة المعالجة المركزية^(CPU) ينخفض ​​إلى مزيج من:

• إنه إجمالي عدد الترانزستور ومدى تقدم تصميم دوائره المنطقية
• تردد^{(clock frequency)} الساعة
• عدد النوى^{(number of cores)}
• عدد الخيوط

هناك ، بالطبع ، أكثر من هذه النقاط الرئيسية الأربعة. ومع ذلك ، فهذه هي الاعتبارات الأربعة الرئيسية لجعل وحدة المعالجة المركزية^(CPU) تعمل بشكل جيد.

دور^(Role) وحدة المعالجة المركزية^(CPU) في جهاز الكمبيوتر الخاص بك^{(Your Computer)}

آخر شيء يتعين علينا تغطيته هو الوظيفة التي تلعبها وحدة المعالجة المركزية^(CPU) في جهاز الكمبيوتر الخاص بك. إنها ، بعد كل شيء ، ليست رقاقة الدائرة المتكاملة الوحيدة في جهاز الكمبيوتر الخاص بك. على سبيل المثال ، غالبًا ما تكون وحدات معالجة الرسومات^(GPUs) (وحدات معالجة الرسومات) أكثر كثافة للترانزستور من وحدة المعالجة المركزية^(CPU) .

إنهم بحاجة إلى التبريد الخاص بهم وإمدادات الطاقة ، وكذلك الذاكرة. إنه مثل كمبيوتر إضافي صغير! يمكن قول الشيء نفسه بالنسبة للرقائق التي تتحكم في الصوت و USB وحركة مرور القرص الصلب. فلماذا تعتبر وحدة المعالجة المركزية^(CPU) خاصة؟ هذه هي الأسباب الرئيسية:

• يمكنه معالجة أي^(ANY) تعليمات ، وحدة معالجة الرسومات^(GPU) تقوم فقط بأنواع معينة من المعالجة
• إنه يربط جميع المكونات الأخرى معًا ، ويدفع ويسحب البيانات لجعل جهاز الكمبيوتر الخاص بك يعمل
• تشارك وحدة المعالجة المركزية^(CPU) في جميع الأعمال التي يُطلب من الكمبيوتر القيام بها إلى حد ما

باختصار ، تعد وحدة المعالجة المركزية^(CPU) أهم مكون للأداء للأغراض العامة في جهاز الكمبيوتر الخاص بك. لا تعتبره^(Don) أمرا مفروغا منه!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? The CPU or Central Processing Unit is the number-crunching brain of a computer. Everything a computer does, from playing video games to helping you write an essay, is broken down into a set of mathematical instructions. The CPU takes those instructions and executes them. 

The details of how it does this is, of course, much more complicated than that simple explanation. The most important thing you need to know is that the CPU is the main mathematical engine of a computer.

The (Extremely) Short History Of CPUs

The history of computing is long and complex. It also goes further back into history than digital technology, electronics or even electricity. An abacus is a sort of processor. So are mechanical calculators. The big difference is that these machines can only do one or a few mathematical tasks. They aren’t general purpose processors, which the modern CPU is an example of.

What makes a CPU a general purpose calculation device is the use of logic. In 1903 Nikola Tesla patented electrical circuits known as gates and switches. Using these circuits, you could build devices that perform logical operations, where you could have the machine act on certain conditions. 

In the mid- to late- 1940s William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain invented and patented a device called a transistor, while working at Bell Laboratories. The transistor is the basic building block of a CPU. Transistors are relatively tiny computer components. The transistor is such an important invention that the three inventors were awarded a Nobel Prize for it.

In the late 1950s, Robert Noyce and Jack Kilby went one massive step further and created the first working integrated circuit. An integrated circuit is a set of electronic circuits integrated into a single piece of semiconductor material. In most cases, that material is silicon. This is what people mean when they say “microchip”. 

A CPU consists of one or more microchips. This is an important invention because billions of transistors can be packed into a single CPU. This creates incredibly powerful mathematical engines.

Using the inventions of logic gates, transistors and integrated circuits, the entire world has been changed. Microchips are in everything these days, not just your computer. And CPUs are the most advanced general-purpose microchips we can make.

How Do CPUs Work?

The entire principle of a CPU is based on binary code. Human beings tend to represent numbers using a system called base 10 or the decimal system. The place values of each digit in a number go up by a factor of ten. So “111” contains one hundred, ten and one.

Computers and their CPUs can’t understand base 10 at all. Transistors work on the principle of either being on or off. Which means the logic gates you build from them can also only work with these two states. This is why, fundamentally, CPUs run on binary code. This number system has different place values. Instead if 1, 10, 100, 1000 and so on, the place values are 1,2,4,8,16,32,64,128 and so on. 

So in binary “111” would be 7 in decimal numbers Since you add 1,2, and 4 together. If any of the numbers are a zero, you simply skip it and add the place value of the next 1. This way you can express any decimal value. Just note that binary numbers are often read from right to left, so the “1” place value would be at the far right.

Let’s put it in a table to make it crystal clear:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Can you see why it adds up to the number 7 in decimal? Let’s do the number 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

So 111 is “7”, but “11101” is 23 because the fifth place value in binary is 16. Pretty cool, right? You can express any possible number that can be written in decimal this way. Which means computers built from transistors can work with any numbers as well.

How Are CPUs Made?

The production process of modern CPUs is also, as you’d expect, pretty complex. The basic process involves growing large cylinders of silicon crystal. Its semiconductor properties make it ideal for building a binary integrated circuit.

These large crystals are sliced into thin wafers. The wafers are then “doped” with another chemical to fine tune its properties. The nano-scale circuitry is then etched into the wafer surface using light using a process known as photolithography.

CPU Design and Performance

CPUs are not all made equal. The first proper ancestor of the modern CPU, the Intel 8086, had about 29 000 transistors in its integrated circuit. Today, a processor like the Intel i99900K has just over 1.7 billion transistors. The denser the logic circuits of a CPU, the more complex and higher the number of instructions it can perform per clock cycle. 

Hang on, “clock cycle”? Yes, that’s the other major component of CPU performance. A CPU runs at a particular frequency, with each pulse of the CPU clock a cycle of calculations are done. If you take the same CPU and double it’s clock speed then (in theory) it should perform twice as fast. 

That 1978 Intel 8086 ran at 5Mhz when it was launched. That’s five million clock cycles per second. The Intel i9-9900K? It starts at 3.6 Ghz.That 3600 Mhz, with the option to ramp things up to 5000 Mhz when possible.

To add yet another wrinkle to CPU performance, modern CPUs actually contain multiple “cores”. Each core is actually an independent CPU itself. It’s typical to have at least four such cores these days, but lately the norm has been for mainstream computers to have six or eight cores. High end professional computers may have in the region of a 100 CPU cores. 

Having multiple cores means that the CPU can perform multiple sets of instructions in parallel. Which means our computers can do many things at once without issue. Some CPUs have “multithreaded” cores. These cores can themselves handle two separate tasks each. In Intel CPUs this is branded as “hyperthreading”.

So the total performance of a CPU comes down to a combination of:

• It’s total transistor count and how advanced the design of its logic circuits are
• The clock frequency
• The number of cores
• The number of threads

There is, of course, more to it than these four main points. However, those are the four main considerations for making a CPU perform well.

The Role of the CPU in Your Computer

The last thing we have to cover is what job the CPU plays in your computer. It is, after all, not the only integrated circuit microchip in your computer. For example, GPUs (graphics processing units) are often even more transistor-dense than a CPU.

They need their own cooling and power supply, as well as memory. It’s like a small extra computer! The same can be said for the chips that control your sound, USB and hard drive traffic. So why is the CPU special? These are the main reasons:

• It can process ANY instruction, a GPU only does certain types of processing
• It ties all the other components together, pushing and pulling data to make your computer work
• The CPU is involved with all work the computer is asked to do to some extent

In short, the CPU is the most important general-purpose performance component in your computer. Don’t take it for granted!

Related posts

• لماذا يتسبب Ntoskrnl.Exe في ارتفاع وحدة المعالجة المركزية وكيفية إصلاحها

• لماذا يتسبب Wsappx في ارتفاع استخدام وحدة المعالجة المركزية وكيفية إصلاحه

• كيفية إصلاح استخدام audiodg.exe العالي لوحدة المعالجة المركزية على نظام التشغيل Windows 11/10

• لماذا يتسبب Dwm.exe في ارتفاع استخدام وحدة المعالجة المركزية وكيفية إصلاحه

• لا يمكن قراءة بطاقة SD؟ إليك كيفية إصلاحه

• لا تتم مزامنة تطبيق Outlook؟ 13 إصلاحات للتجربة

• إصلاح "الإعداد هو تحضير الكمبيوتر للاستخدام الأول" عند كل إعادة تشغيل

• ماذا تفعل إذا نسيت كلمة مرور Snapchat أو البريد الإلكتروني

• كيفية إصلاح خطأ "أقراص الصفر ممتلئة" في برنامج فوتوشوب

• ماذا تفعل عندما لا يتم الكشف عن شاشتك الثانية

• تصحيح: Adblock لا يعمل على Crunchyroll

• منافذ USB 3.0 لا تعمل؟ إليك كيفية إصلاحها

• ماذا تفعل إذا تم حظر دخولك إلى حساب Google الخاص بك

• كيفية إصلاح الصوت لا يعمل على الكمبيوتر المحمول

• كيفية إصلاح خطأ "تعذر على حماية موارد Windows تنفيذ العملية المطلوبة"

• نصائح حول استكشاف الأخطاء وإصلاحها عندما لا تعمل تقنية Bluetooth على جهاز الكمبيوتر أو الهاتف الذكي

• ما هو DirectX ولماذا هو مهم؟

• تصحيح: الكمبيوتر المحمول لا يتصل بشبكة Wi-Fi

• كيفية إصلاح رمز خطأ تجربة GeForce 0x0003

• تصحيح: لا يمكن الاتصال بخطأ في شبكة Steam