الأسئلة الوزارية

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

المعالج الدقيق شريحة أو رقاقة من السليكون مغلفة وموصلة باللوحة الأم بطريقة خاصة، تقوم باستقبال البيانات من أجزاء الحاسوب الأخرى ومعالجتها، ثم إرسال النتائج إلى الأجزاء الأخرى لإخراجها أو تخزينها، ويتكون من وحدتين رئيستين هما وحدة الحساب والمنطق ووحدة السيطرة المنطقية.

وزاري: ٢٠٢٢ تمهيدي

يتكون المعالج الدقيق من وحدتين رئيستين:

١- وحدة الحساب والمنطق ALU: مسؤولة عن تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية التي يقوم بها المعالج الدقيق.

٢- وحدة السيطرة المنطقية CU: تتحكم بجميع العمليات المنفذة، وتشرف على تسلسل تنفيذ التعليمات وتبادل البيانات بين وحدة الحساب والمنطق والذاكرة الرئيسة.

ويحتوي المعالج في تركيبه المادي على مجموعة من السجلات والعدادات التي تساعد في خزن البيانات داخله بنحو مؤقت.

وزاري: ٢٠٢٠ تمهيدي

يؤدي المعالج الدقيق وظيفتين أساسيتين:

١- تنفيذ البرامج المخزونة في الذاكرة الرئيسة على وفق سياق أوامر وتعليمات البرامج، وضبط المعدات لتؤدي الوظائف المطلوبة.

٢- إجراء العمليات الحسابية والمنطقية.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

تمر أغلب عمليات المعالجة بعدة مراحل تسلسلية هي

النقاط الأربعة المذكورة أعلاه

وتتم عملية السيطرة والتحكم في هذه العمليات عن طريق وحدة السيطرة المنطقية الموجودة في المعالج الدقيق.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

تنتقل البيانات بين الذاكرة ووحدة المعالجة المركزية عبر ناقل البيانات والعناوين. فعند الحاجة إلى قراءة محتوى معين من الذاكرة ترسل وحدة السيطرة إشارة قراءة عبر ناقل التحكم، ويرسل عنوان خلية الذاكرة المطلوبة من وحدة المعالجة المركزية إلى الذاكرة عبر ناقل العنوان، ثم تنقل البيانات إلى السجلات المناسبة في وحدة المعالجة عبر ناقل البيانات. وعلى المنوال نفسه يمكن لوحدة المعالجة المركزية كتابة بيانات في خلايا الذاكرة.

تكبير

وزاري: ٢٠٢١ د١

شريحة أو رقاقة تقوم بتخزين البيانات أو البرامج المراد تنفيذها أو معالجتها عشوائياً بنحو مؤقت.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

وحدة الحساب والمنطق (Arithmetic and Logic Unit) أحد المكونات الرئيسة لوحدة المعالجة المركزية، مسؤولة عن تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية التي يقوم بها المعالج الدقيق. وتتألف من مجموعة من الدوائر المنطقية الخاصة ومنها:

١- دائرة الجامع التام: تجمع ثلاث خانات ثنائية، ودائرة الجامع النصفي: تجمع خانتين ثنائيتين.

٢- دائرة العكس (Invertors): للحصول على المكمل الواحد أو الاثنين للرقم الثنائي.

٣- دائرة المركم (Accumulator): مجموعة خلايا ثنائية تسمى السجل، تستعمل للاحتفاظ مؤقتاً بنتائج العمليات المنفذة إلى حين نقلها إلى الذاكرة أو إلى الوحدات الأخرى.

٤- سجل الحالة (Status Register): يسمى سجل المؤشرات، مجموعة من الخلايا الثنائية التي تبين حالة العملية المنفذة، إذ تخصص كل خلية لمتابعة حالة معينة.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

الوحدتان الخاصتان بالأعداد في ALU هما:

١- وحدة الأعداد الصحيحة: تقوم بمعالجة العمليات الحسابية التي تتكون من أعداد صحيحة لا تحتوي على فاصلة عشرية، وتستعمل في التطبيقات البرمجية ثنائية الأبعاد مثل (Power Point و Word) ومعظم البرامج التي نستعملها، ولذلك تعد مهمة جداً ووجودها ضروري.

٢- وحدة الفاصلة العائمة (Floating Point Unit): تقوم بمعالجة العمليات الحسابية التي تحتوي الفاصلة العشرية، وتستعمل في البرامج التي تعتمد على هذا النوع من العمليات مثل الألعاب وبرامج التصميم الهندسي مثل (Auto CAD)، وأصبحت مهمة جداً لأن الألعاب الحديثة تعتمد في سرعتها على هذه الوحدة.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

وحدة الأعداد الصحيحة: تقوم بمعالجة العمليات الحسابية التي تتكون من أعداد صحيحة لا تحتوي على فاصلة عشرية.

وحدة الفاصلة العائمة (Floating Point Unit): تقوم بمعالجة العمليات الحسابية التي تحتوي الفاصلة العشرية.

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

تشمل العمليات ذات المعامل الواحد ما يأتي:

١- تصفير محتوى سجل ما (Clear).

٢- إيجاد المكمل (المعكوس) لمحتوى المركم.

٣- زيادة محتوى سجل ما بمقدار واحد (Increment).

٤- طرح واحد من محتوى سجل ما (Decrement).

٥- حركة محتوى السجل إلى اليسار أو اليمين.

وزاري: ٢٠٢١ د١

تشمل العمليات ذات المعاملين أهمها:

١- الجمع: جمع محتوى المركم مع محتوى سجل ما.

٢- الطرح: طرح محتوى سجل ما من محتوى المركم.

٣- المقارنة: النتيجة الحاصلة من العملية الحسابية لا تخزن في المركم، بل يخزن 1 أو 0 اعتماداً على نتيجة المقارنة في خانة المقارنة.

٤- العملية المنطقية OR: إجراء عملية الجمع المنطقي بين محتوى المركم ومحتوى سجل ما، وتخزن النتيجة في المركم.

٥- العملية المنطقية AND: إجراء عملية الضرب المنطقي لمحتوى المركم وسجل ما، وتخزين النتيجة في المركم.

وعند جمع محتوى المركم مع محتوى سجل آخر يكون عدد المعاملات معاملين (المركم والسجل الآخر).

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

وحدة إلكترونية مؤلفة من مجموعة من الدوائر التي تتحكم بجميع العمليات المنفذة، وتشرف على تسلسل تنفيذ التعليمات وتبادل البيانات بين وحدة الحساب والمنطق والذاكرة الرئيسة.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

تتكون وحدة السيطرة المنطقية من ثلاثة أجزاء هي:

١- سجل (الأمر) التعليمة: أحد سجلات المعالج الدقيق تخزن فيه التعليمة التي سيقوم المعالج بتنفيذها، ويكون طول هذا السجل بطول التعليمة.

٢- مفكك شفرة الأمر (التعليمة): دائرة خاصة مهمتها ترجمة التعليمة التي تم جلبها إلى المعالج عن طريق سجل التعليمة ثم تفسيرها.

٣- دائرة تنفيذ الأمر (التعليمة): الوحدة المسؤولة عن تنفيذ الأمر بعد أن تم تشفيره، وإعطاء الإشارات اللازمة إلى كافة الوحدات لإكمال عملية تنفيذ التعليمة.

وزاري: ٢٠٢٤ د٢

وظائف وحدة السيطرة المنطقية:

١- قراءة تعليمات البرامج الموجودة في الذاكرة الأساسية وتفسيرها.

٢- توجيه العمليات داخل المعالج.

٣- التحكم في تدفق التعليمات والبيانات ومرورها من الذاكرة الرئيسة ومتحكمات ووحدات الإدخال والإخراج وإليها.

وزاري: ٢٠١٩ د١

العبارة خطأ؛ والصحيح: وحدة السيطرة المنطقية CU هي مجموعة من الدوائر التي تتحكم بجميع العمليات المنفذة وتشرف على تسلسل تنفيذ التعليمات وتبادل البيانات بين وحدة الحساب والمنطق والذاكرة الرئيسة، أما وحدة الحساب والمنطق فمسؤولة عن تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية.

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

عندما نريد كتابة معلومات في موقع محدد من الذاكرة أو قراءتها منه ينتقل عنوان الموقع المحدد إلى سجل عنوان الذاكرة MAR، لينتقل منه بعد ذلك إلى مفكك ترميز (ناخب) يقوم بانتخاب خط العنوان المناسب. وعدد الخانات في هذا السجل مساوٍ لعدد خانات ناقل العناوين.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

السجلات عبارة عن ذاكرة سريعة جداً ضمن المعالج الدقيق، تستعمل لتوليد نتائج عمليات وحدة المعالجة المركزية والحسابات الأخرى وخزنها بصورة مؤقتة. وتقسم السجلات بحسب وظيفتها إلى:

1- المركم Accumulator. 2- عداد البرامج Program Counter (PC).

3-سجل التعليمة Instruction Register (IR). 4- سجل الحالة Status Register (SR).

5- السجلات عامة الأغراض General Purpose Registers. 6-سجل البيانات المؤقتة Temporary Register.

7-سجل عنوان الذاكرة Memory Address Register (MAR).

وزاري: ٢٠١٨ تمهيدي

أنواع السجلات ذكرت بالسؤال أعلاه

شرح المركم Accumulator: من أكثر سجلات المعالج عملاً، تخزن فيه نواتج العمليات الحسابية والمنطقية، ويسمى أيضاً بسجل التراكم لتراكم نواتج العمليات فيه، وعدد الخانات الموجودة فيه دائماً تساوي عدد خطوط ناقل البيانات.

وزاري: ٢٠٢١ د٢

لأنها توجد على شريحة المعالج نفسها، وبذلك فإنها تبادل البيانات بسرعته.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

المركم Accumulator (A): من أكثر سجلات المعالج عملاً، تخزن فيه نواتج العمليات الحسابية والمنطقية، ويسمى أيضاً بسجل التراكم وذلك لتراكم نواتج العمليات فيه.

وعدد الخانات الموجودة في المركم دائماً تساوي عدد خطوط ناقل البيانات.

وزاري: ٢٠١٩ د١

وذلك لزيادة سرعة تنفيذ التعليمات داخل المعالج.

وزاري: ٢٠٢٤ د٢

عداد البرامج نوع من السجلات له وظيفة محددة، وهي تحديد عنوان التعليمة التالية الجاهزة للتنفيذ؛ فعند تنفيذ التعليمة تزداد قيمة هذا العداد ليؤشر إلى عنوان بداية التعليمة التالية، إذ توضع قيمته على ناقل العناوين لإيجاد التعليمة المطلوبة وجلبها. ويسمى أحياناً بمؤشر التعليمة.

وزاري: ٢٠٢٣ د١

أحد السجلات التابعة للمعالج الدقيق، تخزن فيه التعليمة التي يقوم المعالج بتنفيذها حالياً، ويكون طول هذا السجل بطول التعليمة.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

سجل الحالة Status Register (SR): يطلق عليه أيضاً اسم سجل الأعلام (Flag Register FR)، ويحتوي على عدد من الخانات (bits)، وكل واحدة منها تعد علماً (Flag) تعكس أو تدل على حالة معينة من نتيجة العملية الحسابية أو المنطقية التي تم تنفيذها. ومن هذه الأعلام:

١- علم الصفر ZF: يكون واحداً إذا كانت نتيجة آخر عملية حسابية أو منطقية تساوي صفراً، ويكون صفراً إذا كانت النتيجة مختلفة عن الصفر سواء كانت موجبة أم سالبة.

٢- علم الإشارة SF: يكون واحداً إذا كانت نتيجة آخر عملية نفذها المعالج سالبة، وصفراً إذا كانت موجبة.

٣- علم الحمل CF: يكون واحداً إذا حصل حمل Carry من آخر خانة (بت) في أي عملية جمع، أو حصل استلاف Borrow لآخر خانة (بت).

وزاري: ٢٠١٥ د٢

هذه الخانة (بت) تكون واحداً إذا كانت نتيجة آخر عملية حسابية أو منطقية نفذها المعالج سالبة، أما إذا كانت النتيجة موجبة فإن هذا العلم يكون صفراً.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

هي سجلات تجهز بها المعالج لتخزين النتائج المرحلية الخاصة بالعمليات الحسابية لحين الحاجة إليها دون الرجوع إلى الذاكرة، وذلك لزيادة سرعة تنفيذ العمليات الحسابية. ويكون عدد خاناتها عادة مساوياً لعدد خانات ناقل البيانات، وتسمى (B, C, D, E, H, L) ويمكن استخدامها بصورة مفردة بطول 8 بت أو بصورة مزدوجة (BC, DE, HL) بطول 16 بت، وعددها يختلف من معالج إلى آخر.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

أحد السجلات الخاصة بالمعالج الدقيق، يقوم بخزن البيانات مؤقتاً قبل دخولها إلى وحدة الحساب والمنطق وذلك لعدم وجود سجلات داخل هذه الوحدة. ويكون عدد الخانات في هذه السجلات عادة مساوياً لعدد خانات ناقل البيانات.

وزاري: ٢٠٢٤ د١

يتم التعامل مع المعالج بوسيلتين هما:

١- المكونات البرمجية Software: وتتم باعتماد البرمجة بلغة الآلة Machine Language الخاصة بالمعالج الذي يتم التعامل معه، إذ إن كل معالج له لغة آلة خاصة به، وكل معالج يستطيع تنفيذ تعليمات المعالج الذي قبله ويملك مجموعة تعليمات موسعة وإضافية.

٢- المكونات المادية Hardware: وتشتمل على كيفية توصيل المعالج على الأطراف المحيطة به مثل (الذاكرة، ووحدات الإدخال والإخراج)، واستعمال المعالج في التطبيقات المختلفة مثل (دوائر التحكم).

والمتعامل مع المعالج لا بد أن يكون ملماً بكلتا الوسيلتين.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

البرنامج مجموعة من التعليمات المتسلسلة المرتبة منطقياً، مكتوبة بلغة برمجة معينة، تقوم بتوجيه المعالج لأداء وظيفة ما أو عمل معين مثل التحكم في متغير معين أو التعرف على معلومة معينة من بين الكثير من المعلومات. ويمكن النظر لأي برنامج على أنه مجموعة من الشفرات الثنائية المخزنة في الذاكرة في انتظار أن يقوم المعالج بتنفيذها.

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

التعليمة (الإيعاز) هي الشفرة الثنائية (Binary Code) التي تعطى للمعالج وعلى أثرها يقوم المعالج بتنفيذ عمل معين، مثل جمع رقمين أو إحضار معلومة من الذاكرة أو غير ذلك من الأفعال التي يستطيع المعالج القيام بها. مثال: الشفرة (10000000) معناها اجمع محتويات السجل B مع سجل التراكم A وضع النتيجة في السجل A.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

لغة الآلة هي اللغة المتكونة من الواحدات والأصفار التي يتم إرسالها بسهولة عبر إشارات كهربائية ليتعامل معها المعالج، وهي اللغة الوحيدة التي يفهمها الحاسوب ويوظفها للاتصال بين الوحدات الداخلية المختلفة، وتعد لذلك اللغة الداخلية له. وقد اعتمدت في كتابة برمجيات الجيل الأول من الحواسيب، وتختلف من معالج إلى آخر تبعاً لنوعه وطرازه وتركيبه الداخلي.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

برمجة الحواسيب بالنظام الثنائي مباشرة عملية شاقة بسبب العيوب الآتية:

١- البرامج المكتوبة بلغة الآلة تأخذ وقتاً طويلاً في إدخالها للذاكرة، لأنها تكتب بتاً بعد بت.

٢- صعوبة فهم أي خطأ أو متابعته أو تصحيحه، لأن الأعداد الثنائية نماذج من الواحدات والأصفار يصعب التفريق بينها ولاسيما بعد مدة عمل طويلة معها.

٣- شكل البرنامج لا يعطي أي دلالة على الغرض منه، بخلاف البرامج المكتوبة بلغات البرمجة الأخرى.

٤- من السهل أن يقع المبرمج في الكثير من الأخطاء في أثناء الكتابة، ومن الصعب جداً عليه استخراجها فيما بعد.

وزاري: ٢٠١٧ د١

حاولوا التغلب على بعض عيوبها باعتماد النظام الست عشري (Hexadecimal) بدلاً من النظام الثنائي، فحل مشكلة صعوبة كتابة البرامج واستخراج الأخطاء منها إلى حد ما، لكن بقيت مشكلة التعامل مع أرقام صماء لا تحمل أي دلالة عن ماذا يفعل الأمر. ولذلك طوروا فكرة إعطاء كل أمر شفرة مكونة من ثلاثة أو أربعة أحرف في الأكثر مختصرة من الحروف الأبجدية تدل تقريباً على ما يقوم به المعالج عند تنفيذ الأمر، فنشأت لغة التجميع.

وزاري: ٢٠٢٢ تمهيدي

لغة التجميع هي لغة تعتمد شفرات رمزية سهلة التذكر (اختصارات حرفية مكونة من ثلاثة أو أربعة أحرف في الأكثر) بدلاً من الشفرات الرقمية المعتمدة في لغة الآلة، مثل (MOV, ADD)، وتسمى أيضاً الشفرات الحرفية (Mnemonics Codes) أو لغة الترميز. وهي من اللغات منخفضة المستوى لارتباطها بالمعالج مباشرة.

وزاري: ٢٠١٧ د١

هي اختصارات حرفية (شفرات رمزية) سهلة التذكر تدل تقريباً على ما يقوم به المعالج عند تنفيذ الأمر، بدلاً من الشفرات الرقمية؛ مثل ADD اختصار لكلمة جمع (Addition) وSUB اختصار لكلمة طرح (Subtraction)، وتعني الشفرات التي يمكن تذكرها، وهي نفسها لغة التجميع.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

هو برنامج خاص يقوم بتحويل (ترجمة) البرنامج المكتوب بلغة التجميع ذي الشفرات الحرفية إلى برنامج بلغة الآلة ذي الشفرات الثنائية، لأن المعالج لا يتعامل إلا مع الشفرات الثنائية. ويسمى البرنامج المكتوب بلغة التجميع برنامج المصدر (Source Program)، والبرنامج المكتوب بلغة الآلة برنامج الهدف (Object Program).

وزاري: ٢٠١٥ د٢

العبارة خطأ؛ والصحيح: تعد لغة الترميز (التجميع) من اللغات منخفضة المستوى لأنها مرتبطة بالمعالج مباشرة، وهذا لا يعني أنها لغة ضعيفة.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

العبارة صحيحة؛ فلغة الآلة ولغة التجميع من اللغات منخفضة المستوى المرتبطة بالمعالج مباشرة، ويمكن تفسيرها مباشرة بواسطة الأجهزة (Hardware) نفسها.

وزاري: ٢٠٢٤ د٢

تعليمة النقل MOV تستعمل لنسخ (نقل) المعطيات الموجودة في معامل المصدر (Source Operand) إلى معامل الهدف (Destination Operand)، وصيغتها: MOV destination , source. وتبقى محتويات المصدر كما هي بعد التنفيذ.

مثال: التعليمة MOV D, C تنسخ محتويات السجل C إلى السجل D، فتصبح محتويات السجل D مطابقة لمحتويات السجل C.

وزاري: ٢٠٢١ د١

تعليمة الجمع ADD تستعمل لجمع البيانات الموجودة في معامل الهدف مع البيانات الموجودة في معامل المصدر ثم تخزن النتيجة في معامل الهدف، وصيغتها: ADD destination, source. مثال: ADD A, B معناها A = A + B.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

تقسم البنية الأساسية للحاسوب على ثلاثة أجزاء رئيسة هي: وحدة المعالجة المركزية CPU، والذاكرة (RAM / ROM)، ووحدات الإدخال والإخراج (Input / Output Devices)، وتتصل بعضها ببعض عبر النواقل (ناقل العناوين وناقل البيانات).

تكبير

وزاري: ٢٠٢٣ د١

تخبر التعليمة HALT المعالج بوقف زيادة عداد البرنامج والاستفسار عن التعليمة التالية. وفي حالة عدم وجود التعليمة HALT يتابع المعالج تعديل قيمة عداد البرنامج وجلب التعليمات.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

مؤقت النظام دائرة خاصة داخل كل حاسوب، وظيفتها ليست معرفة الوقت وإنما إرسال نبضات كهربائية صغيرة (نبضات التوقيت CLK) إلى المعالج الذي يوظفها للتحكم في العمليات التي ينجزها، فكل عمليات المعالج يتم التحكم بها بالحافة الصاعدة أو الحافة النازلة لنبضة النظام. وهو بمنزلة جهاز تنظيم ضربات القلب (Pacemaker) للمعالج.

وزاري: ٢٠٢٤ د١

هي المدة الزمنية المستغرقة لأي عملية قراءة أو كتابة يقوم بها المعالج.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

دورة الآلة: هي المدة الزمنية المستغرقة لأي عملية قراءة أو كتابة يقوم بها المعالج.

دورة التعليمة: هي المدة الزمنية التي تستغرقها السلسلة المتكاملة من الإجراءات أو العمليات لتنفيذ تعليمة معينة، وهي ليست ثابتة القيمة بل تتغير بحسب نوع التعليمة، وتتراوح ما بين دورة آلة واحدة وخمس دورات في بعض المعالجات، وكل دورة آلة تتراوح ما بين ثلاث في الأقل إلى خمس دورات للساعة.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

تتضمن دورة التعليمة بنحو أساسي دورتين رئيستين هما:

١- دورة جلب التعليمة (Fetch Instruction Cycle). ٢- دورة تنفيذ التعليمة (Execution Instruction Cycle).

وتتضمن كل دورة عدداً من الخطوات، كل خطوة منها تسمى الطور (Phase).

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

هي المدة الزمنية التي تستغرقها السلسلة المتكاملة من الإجراءات أو العمليات لتنفيذ تعليمة معينة، وتتضمن في جميع المعالجات دورتين رئيستين هما دورة جلب التعليمة ودورة تنفيذ التعليمة.

وزاري: ٢٠٢٤ د٢

تبدأ دورة التعليمة بالبداية، ثم دورة الجلب (أجلب التعليمة)، ثم دورة التنفيذ (نفذ التعليمة)، وبعدها تعود الحلقة لجلب التعليمة التالية إلى أن يحين التوقف.

تكبير

وزاري: ٢٠١٨ د٢

تضاف إلى دورتي الجلب والتنفيذ دورة ثالثة هي دورة المقاطعة؛ فبعد تنفيذ التعليمة يجري الاستفسار عن المقاطعة: فإذا كانت المقاطعة مفعلة نفذت المقاطعة ثم يعود المعالج لجلب التعليمة التالية، وإذا كانت معطلة ينتقل مباشرة لجلب التعليمة التالية، وفي النهاية التوقف.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٤ د١

تقوم وحدة السيطرة المنطقية بدورة جلب التعليمة، وتتكون من ثلاثة أطوار:

١- طور العنوان (T0): بداية دورة الجلب؛ يحتوي عداد البرنامج على عنوان التعليمة المراد تنفيذها فيوضع هذا العنوان في مسجل عنوان الذاكرة MAR.

٢- طور الزيادة (T1): تزداد قيمة عداد البرنامج بواحد ليؤشر إلى موقع التعليمة التالية، ويوضع العنوان الموجود في MAR على ناقل العناوين لتحديد موقع الذاكرة، ثم ينقل محتوى ذلك العنوان عبر ناقل البيانات إلى مسجل الذاكرة العازلة MBR الذي يخزن شفرة التعليمة المجلوبة.

٣- طور الذاكرة (T2): ينقل محتوى MBR إلى مسجل التعليمة IR ليتم بعد ذلك فك شفرته وتنفيذه.

وزاري: ٢٠٢١ تمهيدي

ويعرف بـ T0، وهو بداية دورة جلب التعليمة؛ إذ يحتوي عداد البرنامج على عنوان التعليمة المراد تنفيذها، فيتم وضع هذا العنوان في مسجل عنوان الذاكرة (MAR).

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

ويعرف بـ T1، وفيه يتم زيادة عداد البرنامج بواحد ليؤشر إلى موقع التعليمة التالية، ويضع المعالج العنوان الموجود في MAR على ناقل العناوين، ثم ينقل محتوى ذلك العنوان عبر ناقل البيانات إلى مسجل الذاكرة العازلة (MBR) الذي يخزن شفرة التعليمة التي جلبت من الذاكرة قبل نقلها إلى مسجل التعليمة (IR).

وزاري: ٢٠٢٣ د١

ويعرف بـ T2، وفيه يتم نقل محتوى مسجل الذاكرة العازلة (MBR) إلى مسجل التعليمة (IR) ليتم بعد ذلك فك شفرته وتنفيذه.

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

طور العنوان (T0): هو بداية دورة الجلب، يوضع فيه عنوان التعليمة الموجود في عداد البرنامج في مسجل عنوان الذاكرة (MAR).

طور الذاكرة (T2): هو آخر أطوار دورة الجلب، ينقل فيه محتوى مسجل الذاكرة العازلة (MBR) إلى مسجل التعليمة (IR) ليتم فك شفرته وتنفيذه.

وزاري: ٢٠٢٣ د١

تمر دورة التعليمة بالخطوات الرئيسة الآتية: (١) جلب التعليمة من الذاكرة إلى وحدة التحكم، (٢) فك شفرة التعليمة إلى أوامر في وحدة التحكم، (٣) تنفيذ الأوامر في وحدة الحساب والمنطق، (٤) خزن النتائج في الذاكرة.

تكبير

وزاري: ٢٠١٩ د١

العبارة خطأ؛ والصحيح: تحتوي دورة التنفيذ على ثلاثة أطوار تعرف بـ (T3, T4, T5)، أما (T0, T1, T2) فهي أطوار دورة الجلب.

وزاري: ٢٠١٥ د٢

العبارة خطأ؛ والصحيح: دورة التعليمة ليست ثابتة القيمة، فهي تتغير بحسب نوع التعليمة، وتتراوح ما بين دورة آلة واحدة وخمس دورات في بعض المعالجات.

وزاري: ٢٠٢١ د٢

أهم العوامل المؤثرة في سرعة المعالج:

١- مجموعة التعليمات (Instruction Set).

٢- تردد المعالج أو تردد مولد النبضات.

٣- سرعة النواقل (Bus Speed).

٤- الذاكرة المخبئة (Cache Memory).

٥- الحرارة وتبديد الحرارة (Heat and Heat Dissipation).

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

هي شفرة مبنية داخل المعالج تخبره كيف ينفذ واجباته، ولا يملك مستعمل المعالج القدرة على التحكم بها ولا تحديثها (Update). وهي مع البنية الداخلية للمعالج تؤثر بنحو واضح في أدائه، فالبنية الداخلية تحدد عدد الدورات والنبضات التي يحتاج إليها المعالج لتنفيذ تعليمة معينة.

وزاري: ٢٠٢٢ تمهيدي

CISC (مجموعة التعليمات المعقدة): تتضمن مئات التعليمات لتغطية كل الحالات الممكنة، فيحتاج المعالج إلى مئات الآلاف من الترانزستورات مما يجعل تصميمه معقداً جداً ويحتاج إلى وقت طويل وكلفة عالية، وهي التقنية المعتمدة حتى أواخر العقد 1980.

RISC (مجموعة التعليمات المختصرة): طورت بعد أواخر العقد 1980، وتقلل عدد التعليمات من المئات إلى نحو 40 تعليمة أو ما يقارب ذلك، ويتم استغلال جميع الترانزستورات الباقية لتحسين قدرة المعالج وكفاءته.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

يقصد بتردد المعالج تردد الساعة التي يعمل عليها المعالج، فكلما كان تردد الساعة أعلى أصبح بإمكان المعالج عمل أشياء أكبر في وقت أقل. وتقاس سرعة المعالج بالهرتز؛ فالمعالج الذي تردده 200 MHz قادر على عمل 200 مليون دورة في الثانية.

وزاري: ٢٠١٩ د١

تعتمد سرعة الناقل على عرض الناقل وتردده بحسب المعادلة: سرعة الناقل (بت/ثانية) = عرض الناقل (بت) × تردد الناقل (هيرتز).

الحل: سرعة الناقل = 16 × 100,000 = 1,600,000 bit/s = 1.6 Mbit/s.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

هي ذاكرة صغيرة تشبه ذاكرة الوصول العشوائي إلا أنها أسرع منها وأصغر، توضع على ناقل النظام بين المعالج وذاكرة الوصول العشوائي، وتخزن البيانات الأكثر طلباً من المعالج مما يجعلها في متناوله بسرعة حين يطلبها.

وزاري: ٢٠١٩ تمهيدي

لأن المعالج يطلب البيانات نفسها أكثر من مرة في أوقات متقاربة، تخزن الذاكرة المخبئة البيانات الأكثر طلباً. وتعمل بالخطوات الآتية:

١- عندما يحتاج المعالج بيانات معينة يبحث عنها أولاً في الذاكرة المخبئة.

٢- إذا لم يجدها فيها ينتقل الطلب إلى الذاكرة العشوائية RAM.

٣- ترسل الذاكرة العشوائية البيانات إلى المعالج وترسل نسخة منها إلى الذاكرة المخبئة.

٤- في المرة القادمة عندما يطلب المعالج البيانات نفسها يجدها في الذاكرة المخبئة.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٦ د١

لوضع الذاكرة المخبئة داخل المعالج فائدتان:

١- السرعة.

٢- في حالة تركيب أكثر من معالج واحد على اللوحة الأم لا تتزاحم المعالجات على الذاكرة المخبئة، لأن لكل معالج ذاكرته الخاصة.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

أي قطعة إلكترونية ومنها المعالج تحتاج إلى أن تكون ضمن مدى معين من درجات الحرارة، فإذا زادت درجة الحرارة عن هذا الحد فإنها تقصر من عمر المعالج وتبطئ أداءه وتتسبب بأخطاء في الحسابات، وقد يعيد الحاسب تشغيل نفسه من دون سبب. فالحرارة تنتج من مرور التيار الكهربائي في الترانزستورات، وكلما كانت فولتية المعالج ومعماريته أقل كانت الحرارة الناتجة أقل.

ومن وسائل التبديد: المبدد الحراري، وهو شريحة من المعدن تلتصق بسطح المعالج يخرج منها عدد كبير من الأعمدة المعدنية فتنتشر الحرارة بين القضبان العمودية ذات المساحة السطحية الكبيرة فتبدد الحرارة؛ ومروحة التبريد التي تدفع الهواء بين الأعمدة المعدنية للمبدد الحراري فيبدد قدراً أكبر من الحرارة.

وزاري: ٢٠١٥ د٢

السيليزية (°C).

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

المبدد الحراري شريحة من المعدن تلتصق بسطح المعالج، يخرج منها بنحو عمودي عدد كبير من الأعمدة المعدنية، وفائدته انتشار الحرارة الناتجة من المعالج بين القضبان العمودية ذات المساحة السطحية الكبيرة فتبدد الحرارة. ويصنع من الألمنيوم لأنه موصل جيد للحرارة.

وزاري: ٢٠٢١ د٢

لأن الهواء الذي يدفع بين أعمدة المبدد الحراري مأخوذ من علبة النظام نفسها.

وزاري: ٢٠١٥ د٣

حتى لا يعود الهواء الساخن الخارج من المبدد الحراري للدخول مرة ثانية.

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

عملها دفع الهواء بين الأعمدة المعدنية للمبدد الحراري بحيث يمكن تبديد قدر أكبر من الحرارة، فيصبح التبريد أفضل.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

جهاز على شكل شريحة مربعة يوضع على سطح المعالج ويعمل بالكهرباء، ويقوم بسحب الحرارة من سطح المعالج إلى السطح الآخر، ويثبت المبدد الحراري من أعلاه. يبرد بكفاءة تامة لكنه غالي الثمن.

وزاري: ٢٠٢٣ د١

لأنه غالي الثمن، وتعد كلفته واحدة من الأسباب التي قللت استعماله في الحواسيب الحديثة.

وزاري: ٢٠٢٠ تمهيدي

وسائل تبريد المعالجات الحديثة:

١- المبدد الحراري.

٢- مروحة التبريد.

٣- مبرد بالتير (Peltier Cooler).

٤- التبريد بالماء (Water Cooling).

٥- التبريد بالنيتروجين السائل (Liquid Nitrogen Cooler).

٦- التبريد بالضاغطات (Compressor Cooling).

شرح المبدد الحراري: شريحة من المعدن تلتصق بسطح المعالج يخرج منها عدد كبير من الأعمدة المعدنية، وفائدته انتشار الحرارة الناتجة من المعالج بين القضبان العمودية ذات المساحة السطحية الكبيرة فتبدد الحرارة، ويصنع من الألمنيوم لأنه موصل جيد للحرارة.

وزاري: ٢٠٢١ د٢

لأن عمل المعالج مرتبط باستعمال الوحدات الآتية:

١- ذاكرة القراءة فقط ROM، وذاكرة الوصول العشوائي RAM.

٢- وحدة إدخال ووحدة إخراج.

٣- وحدة الحساب والمنطق ALU ووحدة السيطرة CU اللتان تمثلان المعالج الدقيق.

وتربط هذه الأجزاء بعضها مع بعض ومع المعالج عن طريق النواقل (Buses).

وزاري: ٢٠٢٢ تمهيدي

ذاكرة قابلة للقراءة فقط، تستعمل لتخزين البرنامج الدائم الذي سيتبعه المعالج، والبرمجة تكون خارجية من طرف المستعمل.

وزاري: ٢٠٢١ تمهيدي

وحدة الإدخال (Input Unit): تستعمل من طرف المعالج الدقيق للحصول على بيانات من الأجهزة الخارجية الموصلة مع هذه الوحدة.

وحدة الإخراج (Output Unit): تستعمل من طرف المعالج الدقيق لإرسال بيانات إلى الأجهزة الخارجية الموصلة مع هذه الوحدة.

وزاري: ٢٠١٩ د١

لأن النواقل وسيلة نقل مشتركة، وعند ربط المعالج مع أي جهاز طرفي تنشأ مشكلتان يجب التغلب عليهما: الأولى التأكد من أنه في أي لحظة لا يتم نقل أي معلومة إلا لجهاز واحد فحسب، والثانية التأكد من أن الأجهزة الأخرى لن تشوش أو تتداخل في عملية الاتصال (تصادم المعلومات على الناقل). ولحل هاتين المشكلتين توفر نظم الحاسوب أنواعاً مختلفة من النواقل.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

الناقل (Bus) هو مسار اتصال يربط جهازين أو أكثر، وسمته الرئيسة أنه وسيلة نقل مشتركة، إذ تتصل به أجهزة متعددة، والإشارة أو البيانات المرسلة من أي جهاز تكون متوافرة للتسلم من جميع الأجهزة المتصلة به. ويتكون عادة من مجموعة من الخطوط المتوازية.

وزاري: ٢٠٢٠ تمهيدي

يمكن تصنيف خطوط ناقل النظام على ثلاث مجموعات بحسب وظيفتها:

١- ناقل البيانات Data Bus: يحمل البيانات من المعالج وإليه.

٢- ناقل العناوين Address Bus: يحدد مصدر البيانات أو جهتها التي على ناقل البيانات، إذ يضع المعالج عليه عنوان المكان الذي يريد التعامل معه.

٣- ناقل التحكم Control Bus: مجموعة خطوط دورها ضبط الأحداث بطريقة تزامنية والتحكم في وحدات الذاكرة ووحدات الإدخال والإخراج من طرف المعالج.

وزاري: ٢٠١٧ د٢

يتصل المعالج بذاكرتي ROM وRAM ووحدتي الإدخال والإخراج بثلاثة نواقل: ناقل العناوين (أحادي الاتجاه من المعالج)، وناقل البيانات (ثنائي الاتجاه، وROM قراءة فقط)، وناقل التحكم.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

ناقل البيانات يقوم بحمل البيانات من المعالج وإليه. وهو ممر ثنائي الاتجاه لأنه يرسل المعلومات ويستقبلها، ويتألف من (8, 16, 32, 64, 128) أو أكثر من الخطوط المنفصلة، وعدد الخطوط يسمى عرض ناقل البيانات، وهو عامل رئيس في تحديد الأداء العام للنظام. ويرمز لخطوطه بـ (D0, D1, …, D7).

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

تستخدم خطوط ناقل العناوين للدلالة على مصدر البيانات أو جهتها التي على ناقل البيانات؛ فالمعالج يضع عليها عنوان الكلمة أو المكان الذي يريد التعامل معه (ذاكرة أو وحدات إدخال وإخراج) بصورة شفرة من الواحدات والأصفار. وهو ممر ذو اتجاه واحد من المعالج إلى الوحدات الأخرى، ويرمز لخطوطه بـ (A0, A1, …, A15) للمعالج ذي 16 خطاً.

وزاري: ٢٠١٥ د٢

العبارة خطأ؛ والصحيح: ناقل العناوين ممر ذو اتجاه واحد (أحادي الاتجاه) من المعالج إلى الوحدات الأخرى، أما ناقل البيانات فهو ثنائي الاتجاه.

وزاري: ٢٠٢١ د٢

عدد المواقع = 2^x، إذ x عدد خطوط العناوين، ولا علاقة لناقل البيانات بذلك.

الحل: عدد المواقع = 2^16 = 65,536 موقعاً، وكل موقع يحتوي 1 Byte، فالحجم الأقصى للذاكرة = 64 KB.

وفي حالة 24 خط عنونة و16 خطاً للبيانات (كما في الحاسوب IBM AT): عدد المواقع = 2^24 = 16,777,216 موقعاً أي 16 MB، وكل موقع يحتوي بايتين (2 Byte).

وزاري: ٢٠٢٦ د١

ناقل التحكم مجموعة من الخطوط دورها ضبط الأحداث بطريقة تزامنية والتحكم في وحدات الذاكرة ووحدات الإدخال والإخراج من طرف المعالج، لأن خطوط ناقلي البيانات والعنونة مشتركة بين جميع مكونات الحاسوب فلا بد من وسيلة للسيطرة عليها. وعدد خطوطه يختلف من معالج إلى آخر.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

أربعة خطوط تحكم رئيسة:

١- MEMR (قراءة الذاكرة): ينشطه المعالج عند القراءة من الذاكرة RAM أو ROM.

٢- MEMW (الكتابة في الذاكرة): ينشطه المعالج عند الكتابة في الذاكرة RAM.

٣- IOR (قراءة بوابة إدخال): فعال عندما يستقبل المعالج معلومات من بوابة الإدخال.

٤- IOW (كتابة في بوابة إخراج): فعال عندما يرسل المعالج المعلومات إلى بوابة إخراج.

وزاري: ٢٠١٦ د٢

عندما ينشط المعالج شريحة الذاكرة بوضع العنوان على ناقل العناوين فإنه لم يخبرها هل سيرسل إليها معلومات أم سيستقبل منها، أي هل سيكتب فيها أم سيقرأ منها. فخط التحكم يخبر الجهاز بذلك: MEMR للقراءة من الذاكرة، وMEMW للكتابة فيها؛ فمثلاً لإرسال الرقم (34H) إلى الموقع E100H يجب أن تكون إشارة ناقل التحكم MEMW.

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

تنشأ الحاجة إلى التخزين المؤقت عادة بين شيئين ينتج من اتصالهما المباشر بعض المشكلات، لذا يوضع وسيط (عازل Buffer) يكون حلقة الوصل بينهما. فلو كانت الدائرة المصدر غير قادرة على إدارة الدائرة الحمل لأن الحمل يحتاج إلى الكثير من التيار الذي لا تستطيع المصدر توفيره، فإن جهد خرج المصدر يضمحل أو يتلاشى، والحل لهذه المشكلة هو استعمال العازل بين الدائرتين.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

يتخذ القرار بالحاجة إلى العازل وفقاً للحالات الآتية:

١- إذا كانت حاجات الأحمال من التيار ليست أقل مما يستطيع المعالج توفيره بكمية كافية كعامل أمان، فلا بد من استعمال عازل Buffer، ولا يهمل استعمال العازل إذا كانت التيارات التي تحتاج إليها الأحمال أقل أو تكاد تساوي ما يستطيع المعالج الوفاء به، لأن هذا يضع المعالج في المنطقة الحرجة ولا بد من توفير عامل أمان كافٍ.

٢- إذا كانت المسافة طويلة بين الحمل والمعالج بحيث تظهر الحاجة إلى أسلاك توصيل طويلة، فلا بد من دائرة عازل عند الخروج من المعالج وقبل السلك لتجنب تشوه الموجة الخارجة من المعالج. وإذا كان الحمل موجوداً على بطاقة (Card) غير البطاقة التي عليها المعالج يفضل استعمال العوازل على جميع النواقل بعد المعالج مباشرة.

٣- في المعالجات التي تعتمد فكرة المزج الزمني Time Multiplexing بين نواقلها (مثل المعالج 8085) لا بد من عزل إشارة البيانات وحدها وإشارة العناوين وحدها على ناقل خاص لكل منهما قبل توصيل الأحمال، وتستعمل شرائح تقوم بعزل الإشارات وتفي في الوقت نفسه بحاجة الأحمال من التيار.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

هي فكرة تعتمدها بعض المعالجات بين نواقلها، مثل المعالج 8085 الذي يستعمل ثمانية الخطوط الأولى من ناقل العناوين كناقل للبيانات أيضاً، بحيث تحمل هذه الخطوط إشارة عناوين لمدة معينة من الزمن ثم بعد ذلك تحمل إشارة بيانات.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

أربع نقاط:

١- أن يكون العازل قادراً على الإيفاء بالتزامات التيار المطلوبة للأحمال.

٢- أن يكون المعالج قادراً على إدارة جميع العوازل المركبة على خطوطه.

٣- ألا تؤثر العوازل في طبيعة الإشارة المنقولة (فبعضها يعكس الإشارة).

٤- أن يناسب العازل طبيعة الإشارة التي تمر من خلاله (اتجاه واحد في ناقل العناوين، واتجاهان في ناقل البيانات).

وزاري: ٢٠٢٦ د١

السبب: الخط D0 من ناقل البيانات ربما يكون عليه (0) خرج من RAM وفي الوقت نفسه (1) خرج من ROM، والواحد المنطقي في TTL يعني جهداً أكثر من 2.4 V والصفر المنطقي أقل من 0.4 V، فوجود هذين الجهدين على الخط نفسه في الوقت نفسه يعني قصراً كهربائياً يؤدي إلى تخريب مرحلة الخرج في أحد الجهازين إن لم يكن كليهما.

الحل: استعمال البوابات ثلاثية المنطق (Tristate Logic Gate) بدلاً من البوابات ثنائية المنطق.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٤ د١

أنواع التخزين المؤقت المذكورة في الكتاب:

١- البوابات ثلاثية المنطق (Tristate Logic Gate).

٢- الماسك (Latch).

ومن الحالات الدراسية: الشريحة 74374 (عازل ماسك ذو ثمانية بتات)، والشريحة 74245 (عازل ثنائي الاتجاه).

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

هي بوابات لها طرف ثالث خاص بالتحكم في الخرج (طرف التنشيط Enable)، بحيث إذا كان هذا الطرف فعالاً تأخذ البوابة حالة جديدة غير معروفة في البوابات ثنائية المنطق، وهي أن الخرج لا يكون صفراً ولا واحداً، وإنما يكون مفتوحاً Open Circuit أو مقاومة عالية جداً High Impedance.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

جميع الأجهزة التي توصل على ناقل البيانات للمعالج يجب أن تكون مرحلة الخرج فيها بوابات ثلاثية المنطق، وعن طريق خطوط التنشيط لكل جهاز يجعل المعالج جميع الأجهزة في حالة خمول (خرجها كأنه غير موصل على الناقل) إلا جهازاً واحداً فحسب هو الجهاز الذي يتعامل معه المعالج في تلك اللحظة، أما بقية الأجهزة فتكون منفصلة عن ناقل البيانات لأن خط التنشيط الخاص بها غير فعال.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

الماسك عبارة عن قلاب Flip-Flop وغالباً يكون من النوع D، المعلومة التي على طرف الدخل D تنتقل إلى الخرج Q بعد وجود نبضة على طرف التزامن CK، وتبقى المعلومة على الخرج كما هي لا تتغير حتى لو تغير الدخل D طالما لم تعطَ نبضة تزامن أخرى، لذلك يقال إن المعلومة قد مسكت على الخرج. وخاصيته مسك المعلومة على الخرج بالرغم من فقدانها على الدخل.

وزاري: ٢٠١٥ د٣

لأن خرج الماسك يأخذ إحدى الحالتين فحسب (صفر أو واحد) أي ثنائي المنطق، فلذلك توضع بعده بوابة ثلاثية المنطق تكون بمنزلة عازل بين ناقل البيانات وخرج الماسك، بحيث يوصل خرج الماسك على ناقل البيانات فحسب عندما يكون خط تنشيط البوابة فعالاً.

وزاري: ٢٠١٧ تمهيدي

البوابة ثلاثية المنطق: طالما كان خط التنشيط فعالاً تكون هناك معلومات على الخرج، وبمجرد أن يكون خط التنشيط غير فعال تفقد المعلومة التي على الخرج تماماً.

الماسك: يمسك المعلومة على خرجه بعد نبضة التزامن CK ولا تتغير حتى لو تغير الدخل، طالما لم تعطَ نبضة تزامن أخرى.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

الشريحة 74374 عازل ماسك ذو ثمانية بتات، تتكون من ثمانية قلابات من النوع D كلها موصلة على طرف التزامن CK نفسه وهو الطرف رقم 11.

١- عند إعطاء نبضة تزامن على الطرف CK تنتقل الإشارة الموجودة على جميع أطراف الدخل D إلى الخرج المناظر Q، وتظل على الخرج طالما لم تعط نبضة تزامن أخرى.

٢- كل واحد من هذه القلابات موصل على بوابة ثلاثية المنطق تسمح بمرور الإشارة إلى أطراف الخرج عندما يكون طرف التنشيط (الطرف 1) OE فعالاً (صفر).

٣- تستعمل هذه الشريحة في المعالج 8085 لغرض فصل ناقل العناوين.

تكبير

وزاري: ٢٠٢١ د٢

الشريحة 74245 عازل ثماني ثنائي الاتجاه أي يمكنه إرسال المعلومات واستقبالها، وخرجها ثلاثي المنطق غير عاكس.

١- الطرف رقم 19 (CE) خط تنشيط الشريحة ويكون فعالاً عندما يكون صفراً، فتكون الشريحة نشطة، وعندما يكون واحداً تكون خاملة ولا تعمل.

٢- الطرف رقم 1 يتحكم في اتجاه البيانات خلال الشريحة: عندما يكون واحداً تمر الإشارات من A إلى B، وعندما يكون صفراً تمر من B إلى A.

لذلك فالشريحة مناسبة جداً لفصل خطوط ناقل البيانات لأنها ثنائية الاتجاه.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٦ د١

تتمثل آلية النقل بطريقتين رئيستين:

١- النقل المتتابع للمعلومات Serial Data Transfer.

٢- النقل المتوازي للمعلومات Parallel Data Transfer.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

يتم فيها إرسال البيانات من الأجهزة الخارجية وإليها على خط واحد فحسب، ولا يرسل على هذا الخط إلا بت (bit) واحد في وحدة الزمن نفسها وهي النبضة (Clock)؛ فلإرسال معلومة من ثمانية بتات هناك حاجة إلى زمن مقداره ثماني نبضات تزامن.

وزاري: ٢٠١٨ د٢

يتم فيها إرسال المعلومات من الحاسوب على أكثر من خط واحد، وعادة ما يكون عدد هذه الخطوط مساوياً لعدد خطوط ناقل البيانات (Data Bus)؛ فلإرسال معلومة من ثمانية بتات هناك حاجة إلى ثمانية خطوط متوازية بحيث ترسل كل بت على خط منفصل في نبضة تزامن واحدة.

وزاري: ٢٠٢١ د٢

لأن جميع البتات ترسل في نبضة تزامن (Clock) واحدة فحسب، على خطوط متوازية لكل بت خط، في حين تحتاج الطريقة التتابعية إلى ثماني نبضات لإرسال ثمانية بتات على خط واحد.

تكبير

وزاري: ٢٠٢١ د١

ثلاث طرائق:

١- الطريقة التوافقية (المتزامنة) Synchronous Data Transfer.

٢- الطريقة غير التوافقية (غير المتزامنة) Asynchronous Data Transfer.

٣- الطريقة شبه التوافقية (شبه المتزامنة) Semi-synchronous Data Transfer.

وزاري: ٢٠٢٤ د١

هي واحدة من أسهل وأيسر الطرائق في نقل البيانات بين الأجزاء الداخلية للحاسوب والمعالج، وتعتمد على نبضة التزامن (Clock Pulse - CK) أو النبضة الداخلية في المعالج الدقيق، فتكون سرعة انتقال البيانات معتمدة على سرعة النبضات. وتعتمد على أن المتسلم والمرسل يجب أن يعملا متزامنين، فإشارة النبضة هي التي تزامن كلا البيانات المنقولة والمتسلمة.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

لإنشاء نقل متزامن للبيانات يحدث الآتي:

١- يقوم المرسل بإرسال رموز متزامنة (Synchronization Characters) إلى المتسلم.

٢- يقرأ المتسلم أنموذج (Pattern) البت المتزامن ويقارنه ببت متزامن معروف.

٣- في حالة التطابق بين الأنموذج المرسل والمتسلم يبدأ المتسلم بقراءة البيانات من خط البيانات.

٤- يستمر نقل البيانات إلى أن يتم إكمال قراءة كتلة من البيانات المتسلمة.

٥- في حالة نقل كتل بيانات كبيرة فإن الرموز المتزامنة ربما يعاد إرسالها دورياً لضمان التزامن.

ويستعمل هذا النقل عادة في التطبيقات التي تحتاج إلى سرعة عالية جداً في نقل البيانات.

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

لا تعتمد على نبضة التوقيت (CK) الموجودة داخل الحاسوب، وإنما تعتمد على خط الاستعداد (Ready Line - RL)؛ فتنتظر البيانات إلى أن تصبح قيمة خط الاستعداد واحداً للدلالة على إمكانية البدء بنقل المعلومات، أما في حالة كونها صفراً فلا يكون هناك أي نقل للبيانات.

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

يتم نقل البيانات على شكل رمز واحد في كل مرة، ويفحص المتسلم بتات التزامن الموجودة في بداية كل رمز ونهايته، وتكون الصيغة كما يأتي:

١- يوضع بت التزامن في بداية الرمز ويسمى بت البداية (Start Bit)، ويوضع في نهايته بت التوقف (Stop Bit).

٢- توضع بتات الرمز المنقول بين بت البداية وبت التوقف.

٣- يدخل أو يخرج بت البداية أولاً، ثم تأتي بالتتابع البت ذو القيمة الأدنى (LSB) وبقية بتات الرمز والبت ذو القيمة الأعلى (MSB) وبت التكافؤ (Parity Bit) وبت التوقف.

٤- بداية النقل وتوقفه تعتمد على قيمة بت البداية التي تمثل قيمة خط الاستعداد: فإن كانت (1) (Space) فهذا يعني البدء بعملية النقل، وإن كان بت التوقف (0) (Mark) فهذا يعني التوقف عن نقل البيانات.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٦ د١

تعتمد على نبضة التوقيت (CK) الموجودة داخل الحاسوب وأيضاً على خط الاستعداد (RL)؛ فلكي تنقل المعلومات بين نبضة ونبضة أخرى لا بد من وجود وقت انتظار حتى يصبح خط الاستعداد قيمته واحداً (يعطي نبضة توقيت أخرى) وعندها يبدأ نقل المعلومات.

وزاري: ٢٠١٨ د١

التوافقية (المتزامنة): تعتمد على نبضة التوقيت CK.

غير التوافقية (غير المتزامنة): لا تعتمد على نبضة التوقيت CK، وإنما على خط الاستعداد RL.

شبه التوافقية (شبه المتزامنة): تعتمد على نبضة التوقيت CK وعلى خط الاستعداد RL معاً.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

يتم نقل المعلومات بين المعالج والأجزاء الطرفية للحاسوب (كالطابعات ولوحة المفاتيح والشاشة) بطريقتين هما: طريقة الاستجواب، وطريقة المقاطعة.

وزاري: ٢٠٢٣ د١

طريقة تسمى أيضاً خدمة الأجهزة المحيطة (Polling Service) أو التصافح بالأيدي (Acknowledge Handshake). تعتمد على أن المعالج يقوم بطرق أبواب جميع الأجهزة المحيطة بالتتابع ويستفسر منها هل هناك خدمة يحتاجها ذلك الجهاز؛ فإن كانت الإجابة بنعم ينفذ المعالج الخدمة في الحال من دون انتظار، وإن كانت بالنفي ينتقل إلى الجهاز التالي، وبعد آخر جهاز يعود إلى أول جهاز ويكرر العملية إلى ما لا نهاية. كما تعتمد على استعمال إشارات تحكم تضبط انتقال البيانات (بيانات متاحة، واعتراف بالبيانات).

وزاري: ٢٠٢٦ د١

يسأل المعالج: هل الجهاز الأول يحتاج إلى خدمة؟ فإن كان نعم نفذ برنامج خدمته، ثم ينتقل إلى الجهاز الثاني ويسأل السؤال نفسه، وهكذا إلى الجهاز الأخير، ثم يعود إلى بداية الحلقة ويكرر إلى ما لا نهاية. وإن كان الجواب لا ينتقل مباشرة إلى الجهاز التالي.

تكبير

وزاري: ٢٠١٥ د١

تعتمد على إشارات للتحكم في النقل:

١- يجهز المعالج البيانات على ناقل البيانات ويرسل إشارة تدل على ذلك نحو وحدة الإدخال/الإخراج (بيانات متاحة).

٢- الوحدة بعد استقبالها إشارة بيانات متاحة تقرأ البيانات وترسل بدورها إشارة نحو المعالج لتخبره بذلك (اعتراف بالبيانات)، وعند استقبال المعالج لهذه الإشارة يمكنه إرسال بيانات أخرى وتجهيزها، وهكذا.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

تستعمل المقاطعة في الحالات الآتية:

١- الأجهزة الخارجية مثل الطابعة ولوحة المفاتيح يمكنها أن تقاطع المعالج وترسل أي معلومات أو تستقبلها.

٢- يمكن في أي وقت مقاطعة أي برنامج يتم تنفيذه إذا كان هذا البرنامج ينفذ بطريقة خاطئة.

٣- يمكن للعمليات الصناعية التي يراقبها المعالج أن تقاطعه في أي لحظة طوارئ تحدث للعملية الصناعية.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

يحدث التالي في الغالب (مع بعض الاختلافات اليسيرة من معالج إلى آخر):

١- يتم إكمال تنفيذ الأمر الحالي بواسطة المعالج.

٢- يخزن عنوان الأمر الذي عليه الدور في التنفيذ (محتويات عداد البرنامج) في المكدس stack للعودة إليه عند الانتهاء من خدمة المقاطعة، كما تخزن محتويات أي سجل يخشى تغييره، ويتم ذلك عن طريق المبرمج.

٣- لكل إشارة مقاطعة عنوان خاص بها يوضع في عداد البرنامج، فيقفز المعالج إلى هذا العنوان وينفذ برنامج خدمة المقاطعة الذي يكتبه المستعمل.

٤- بعد الانتهاء من برنامج خدمة المقاطعة يعود المعالج إلى البرنامج الأصلي ليستأنف تنفيذه من مكان المقاطعة نفسه بالاستعانة بالعنوان المخزن في المكدس.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٦ د١

في هذه الطريقة لا يذهب المعالج إلى الأجهزة ويطرق بابها، بل يكون مشغولاً في تنفيذ برنامج معين، فإذا احتاج جهاز إلى خدمة فإنه يقاطع المعالج ويطلب منه الخدمة، فينفذ المعالج هذه الخدمة (برنامج خدمة المقاطعة) ثم يعود لتنفيذ البرنامج الأساسي من حيث انتهى قبل المقاطعة.

وزاري: ٢٠٢٤ د٢

الفروق بين الطريقتين:

١- طريقة المقاطعة تحتاج إلى برمجيات فضلاً عن المكونات المادية حتى يعرف عنوان الجهاز الذي يقاطع، أما في طريقة الاستجواب فلا نحتاج إلا البرمجيات فحسب.

٢- طريقة الاستجواب تحتاج إلى برنامج لمعرفة إن كان الجهاز مشغولاً أم لا، وهذا يحتاج إلى وقت طويل، أما في طريقة المقاطعة فيكون ضياع وقت الحاسبة قليلاً جداً لأنه عندما يكون الجهاز جاهزاً يقاطع الحاسوب.

٣- في طريقة المقاطعة يجب حفظ قيمة السجلات قبل الذهاب إلى برنامج خدمة الجهاز بواسطة الإيعازين Push - Pop، أما في طريقة الاستجواب فلا حاجة إلى ذلك.

وزاري: ٢٠٢٤ د٢

الأوامر عبارة عن شفرات ثنائية Binary Code تطلب من المعالج الدقيق تنفيذ عملية معينة كجمع رقمين مثل الأمر ADD أو خزن معلومة معينة في الذاكرة مثل الأمر STA أو تحميل معلومة معينة من الذاكرة مثل الأمر LDA.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

إن جميع حقول الإيعاز أو التعليمة هي حقول اختيارية ما عدا حقل التعليمة (Operation Field)، والمقصود بالاختيارية ان لها حالات متعددة تختلف باختلاف نوع التعليمة أو الأمر، والحقول الاختيارية يمكن ان تتواجد في بعض التعليمات وتختفي في التعليمات الأخرى بحسب الحاجة اليها.

يتم الفصل بين الحقول بواسطة مفتاح ال TAB أو المسطرة (SPACE) أي يكون هناك فراغ واحد في الأقل بين كل حقل والحقل التالي.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

يستخدم هذا الحقل في حالة حدوث عملية تفريع لهذا الأمر كإعطاء عنوان لأمر محدد أو إعطاء إسم لبرنامج فرعي كذلك لإعلان أسماء المتغيرات، يتم تحويل هذا الحقل إلى عناوين في الذاكرة.

شروط تكوين الاسم:

١- يتكون الاسم من الحروف A - Z، ويتضمن الأرقام من 0 إلى 9، والرموز الخاصة مثل @ و $، ويجب الا يكون من الرموز المحجوزة في لغة التجميع مثل أسماء السجلات المختلفة وغيرها.

٢- يمكن أن يكون بطول حتى 31 حرفاً وغير مسموح وجود مسافات بداخله.

٣- لا يستعمل الحرف "." إلا في بداية الاسم، ولا يبدأ برقم، ولا يتم التفريق بين الحروف الكبيرة والصغيرة.

والاسم 1000$_done غير مقبول لأنه يبدأ برقم.

وزاري: ٢٠٢٠ د١

هو الاختصار الرمزي لاسم العملية OpCode، ويمكن لهذا الاختصار أن يتكون من حرفين حتى ثمانية أحرف، ويحتوي هذا الحقل على شفرة الأمر المطلوب تنفيذها من قبل المعالج.

ويجب أن تكون إحدى التعليمات المعروفة للبرنامج الذي سيقوم بمعالجتها هو المجمع Assembler، إذ سيقوم بتحويلها إلى لغة الآلة كمثال لذلك التعليمات ADD و CMP و MOV وكلها تعليمات معرفة في برنامج المعالج. أما إذا كان إيعازاً Pseudo-Op (شبه التعليمة) فلا يتم تحويله للغة الآلة ولكنه يأمر المجمع Assembler بالقيام بشيء محدد، مثلاً Proc الذي يستعمل لتعريف برنامج فرعي Procedure.

وزاري: ٢٠٢١ تمهيدي

يحتوي هذا الحقل على المعاملات من سجلات ومتغيرات وثوابت التي سيتم تنفيذ الأمر الحالي عليها (مثل عملية الجمع مثلاً)، ويمكن لهذا الحقل أن يحتوي على قيمتين أو قيمة واحدة أو لا يحتوي على أي قيمة على الإطلاق، وذلك حسب نوع الأمر المستعمل.

وزاري: ٢٠٢٠ د١

حقل تعليمة الأمر: هو الاختصار الرمزي لاسم العملية OpCode، ويحتوي على شفرة الأمر المطلوب تنفيذها من قبل المعالج، ويقوم المجمع Assembler بتحويله إلى لغة الآلة. وهو الحقل الوحيد الذي ليس اختيارياً.

حقل الملاحظات: يحتوي على ملاحظات من المبرمج وتعليقات على الأمر الحالي، يتم بدء هذا الحقل بالفاصلة المنقوطة ";" وأي عبارة تقع بعد هذه الفاصلة المنقوطة يتم تجاهلها على أنها ملاحظات، وهو يستعمل لتوثيق البرنامج. فهو حقل اختياري (أي يمكن ان نهمله) في جميع الأوامر.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

وهي إيعازات إلى المجمع (Assembler) الذي يقوم بتنفيذ عملية التجميع للقيام ببعض العمليات المحددة، مثل تخصيص جزء محدد من الذاكرة لمتغير محدد وتوليد برنامج فرعي، ومثال على تلك الإيعازات: Main Proc وهذا الإيعاز يقوم بتعريف برنامج فرعي (إجراء) باسم Main.

وزاري: ٢٠١٦ د٢

تصنف التعليمات بنحو رئيس الى أربعة أصناف وظيفية بحسب الاستخدام:

١- عمليات معالجة البيانات والعمليات التي تجري على الذاكرة، مثل أوامر (MOV, Push, POP).

٢- عمليات منطقية وحسابية (Arithmetic and Logic Operations): وتشمل الأوامر المنطقية والحسابية والإزاحة والدوران، فالأوامر الحسابية تقوم بالعمليات الحسابية للقيم في السجلات مثل (Add, Sub, Mul, Div, Dec, Cmp) والأوامر المنطقية تقوم بالعمليات المنطقية مثل (And, Or, Xor, Not) وأوامر الإزاحة والدوران مثل: (Shl, Shr, Rcl, Rcr).

٣- عمليات ضبط الإنسياب (Flow Control Operation)، مثل (Jmp, Call, Ret).

٤- عمليات تحكم المعالج (Processor Control): وتشمل أوامر التحكم بالمعالج أوامر خاصة بالمقاطعة أو التوقف مثل (Halt, Interrupt).

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

وتشمل أوامر نسخ البيانات وأوامر (تعليمات) التحميل والخزن حيث تحمل هذه الأوامر القيم وتنقل البيانات فوراً بين الذاكرة وسجلات عامة الأغراض مثل أوامر (MOV, Push, POP).

وأوامر سلسلة نصية String وهي خاصة للتعامل مع سلسلة نصية من أحجام مختلفة مثل أوامر (النقل Moves، التحميل Loads، الخزن Stories).

وأوامر الإدخال والإخراج حيث تقوم هذه الأوامر بعمليات الإدخال والإخراج مثل أوامر (IN, OUT).

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

وتشمل أوامر التحكم أو التنقل في البرنامج، مثل أوامر القفز والتفرع التي تغير برنامج ضبط الإنسياب، ومن الأمثلة على هذه الأوامر (Jmp, Call, Ret).

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

يتم تصنيف الأوامر على أساس العنونة تبعاً لصيغة الأمر (Instruction Format)، وكل أمر له قسمان: أحدهما يشير إلى نوع العملية المطلوب تنفيذها في المعالج يسمى Opcode (شفرة العملية)، والآخر يشير إلى البيانات المطلوب إجراء العمليات عليها يسمى Operand (المعامل). ويمكن للمعامل أن يتخذ أشكالاً متعددة هي:

١- قيمة فورية مباشرة أو ثابتة مثل 15، 20، 'a'.

٢- أحد سجلات المعالج (Register) مثل A، DB.

٣- موقع محدد في الذاكرة يتم تحديده عن طريق العنوان (Memory address) مثل [300]، [500].

٤- منافذ الإدخال والإخراج (I/O ports).

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

الأمر LDA: أوامر بحجم بايتين (Two-byte) أول byte تحدد للعملية، وثاني byte تحدد للمعامل، مثل أوامر لها معامل واحد فحسب.

الأمر SHLD: أوامر بحجم أربعة بايت (Four Byte) أول byte يحدد للعملية، و 3bytes بعدها تحدد لعنوان المعامل بحجم 24-bit، مثل أوامر لها ثلاثة معاملات.

وزاري: ٢٠٢٦ د١

يقصد بالعنونة هو تنظيم الذاكرة وتسهيل ادارتها عن طريق تقسيمها الى أجزاء ووضع عناوين محددة لكل جزء بحيث يسهل تحميل البرامج في الذاكرة. وهناك عدة طرق للعنونة منها:

١- العنونة الفورية Immediate Addressing.

٢- العنونة المباشرة Direct Addressing.

٣- العنونة غير المباشرة Indirect Addressing.

٤- العنونة المؤشرة Indexed Addressing.

٥- العنونة النسبية Relative Addressing.

وزاري: ٢٠١٨ د٢

عند إعتماد هذه الطريقة فإن التعليمة تحتوي على المعامل كجزء منها. أي إن حقل العنوان يحتوي على المعامل نفسه.

ومن مساوئ هذه الطريقة إن قيمة المعامل ثابتة ولابد من الرجوع الى البرنامج في كل مرة عندما نرغب في تغيير قيمة المعامل.

وزاري: ٢٠٢٥ تمهيدي

وهي أكثر طرائق العنونة انتشاراً، ويتم فيها الحصول على العنوان الفعلي من العنوان المبين في التعليمة، أي إن حقل العنوان يحتوي على عنوان موقع الذاكرة الذي يخزن المعامل، ويبين الشكل (٤-٢) طريقة الحصول على المعامل في حالة العنونة المباشرة.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٦ د١

ومن مساوئ العنونة المباشرة إن عدد مواقع الذاكرة المعنونة محدود، فإذا كان حقل العناوين يتكون من مواقع ثنائية عددها N فإنه يمكن عنونة N موقعاً فقط، ويمكن حل هذه المشكلة بعدة طرائق منها:

١- زيادة حجم حقل العناوين وبالتالي حجم التعليمة، إلا ان هذا يتطلب زيادة حجم مواقع الذاكرة.

٢- تخصيص أكثر من موقع ذاكرة لتخزين التعليمة، وتستعمل هذه الطريقة في الحواسيب المايكروية.

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

العنونة الفورية: التعليمة تحتوي على المعامل كجزء منها، أي إن حقل العنوان يحتوي على المعامل نفسه، ومن مساوئها إن قيمة المعامل ثابتة ولابد من الرجوع الى البرنامج في كل مرة عندما نرغب في تغيير قيمة المعامل.

العنونة المباشرة: يتم فيها الحصول على العنوان الفعلي من العنوان المبين في التعليمة، أي إن حقل العنوان يحتوي على عنوان موقع الذاكرة الذي يخزن المعامل، ومن مساوئها إن عدد مواقع الذاكرة المعنونة محدود.

وزاري: ٢٠١٨ د١

إن العنوان الفعلي في هذه الطريقة هو محتوى موقع الذاكرة المعنون بواسطة التعليمة. أي إن موقع الذاكرة المعنونة بواسطة العنوان المبين في التعليمة يحتوي على عنوان موقع الذاكرة الذي يخزن فيه المعامل، فللحصول على المعامل لا بد من الرجوع الى الذاكرة مرتين، ويبين الشكل (٤-٣) طريقة الحصول على المعامل في حالة العنونة غير المباشرة.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٤ د٢

بحسب طريقة العنونة المؤشرة، للحصول على العنوان الفعلي يجب جمع العنوان المبين في التعليمة مع محتوى سجل خاص يسمى بسجل التأشير (Index Register)، ويبين الشكل (٤-٤) طريقة الحصول على العنوان الفعلي.

من مساوئ إعتماد العنونة المؤشرة ضرورة إجراء عملية الجمع للحصول على العنوان الفعلي وهذا يتطلب دائرة خاصة بالجمع، ولكن من مزايا هذه الطريقة بالمقارنة مع العنونة غير المباشرة، هي الرجوع الى الذاكرة مرة واحدة بدلاً من مرتين.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٥ د٢

هذه الطريقة تشابه طريقة العنونة المؤشرة من حيث طريقة العمل ولكن تختلف عنها باستخدام عداد البرنامج بدلاً من سجل التأشير للحصول على العنوان الفعلي، حيث يجب جمع العنوان المبين في التعليمة مع العنوان المخزون في عداد البرنامج، ويبين الشكل (٤-٥) طريقة الحصول على العنوان الفعلي في العنونة النسبية.

تكبير

وزاري: ٢٠١٨ تمهيدي

تم تصنيع طراز 8080 باستعمال ترانزستور نوع NMOS ذي الحمل المعزز غير المشبع والذي يتطلب V 12+ إضافياً ومزود بـ V 5-.

أقصى تردد اشتغال يتراوح بين MHz (2 الى 4).

وزاري: ٢٠٢٢ تمهيدي

المواصفات الفنية للمعالج الدقيق 8080:

١- عبارة عن معالج ذي 8 بتات.

٢- أقصى تردد اشتغال يتراوح بين MHz (2 الى 4).

٣- ذاكرة داخلية سعة 64 kB.

٤- عبارة عن دائرة متكاملة ذات 40 طرفاً على شكل صفين.

٥- فيه ناقل عنوان ذو 16 بتاً وناقل بيانات ذو 8 بتات.

٦- يمتلك المعالج 7 سجلات ذات 8 بتات وهي (A,B,C,D,E,H & L).

٧- السجل A هو مركم ذو 8 بتات أما بقية السجلات الستة فيمكن أن تستعمل كثلاثة سجلات على شكل أزواج ذات 16 بتاً (BC, DE, HL).

٨- وفيه أيضاً سجل عنوان للذاكرة ذو 16 بتاً وعداد برنامج ذو 16 بتاً.

وزاري: ٢٠١٧ تمهيدي

هو ثاني معالج مصغر 8 بتات قامت شركة إنتل (Intel) بتصميمه وتصنيعه وتم إطلاقه في نيسان من عام 1974م، وكان امتداداً ونسخة مدعمة للتصميم السابق 8008.

تتكون معمارية المعالج الدقيق 8080 من:

١- سجل المصفوفة ومنطق العنوان.

٢- وحدة الحساب والمنطق.

٣- سجل الأمر (الإيعاز) وقسم السيطرة.

٤- ناقل بيانات عازل ثنائي الاتجاه، ثلاثي الحالة.

وزاري: ٢٠١٩ تمهيدي

يحتوي المعالج 8080 على ستة مخارج للتزامن والتحكم هي: (INTE, HLDA, WR, WAIT, DBIN, SYNC).

ويحتوي على أربعة مداخل للتحكم هي (RESET, INT, HOLD, READY).

وزاري: ٢٠١٧ د١

خطوط العنوان من A0 الى A15: يتم تعيين خطوط العنوان الستة عشر من A0 إلى A15. خطوط عنوان ثلاثية الحالة، إما ان تكون ذات حالة منطقية عالية وإما منخفضة، وإما حالة المقاومة العالية، تستعمل حالة المقاومة العالية للسماح للأجهزة الأخرى الموصلة مع المعالج 8080 للسيطرة على عنوان DMA (الوصول المباشر إلى الذاكرة) عند إجراء العمليات المنطقية والحسابية.

خطوط البيانات من D0 الى D7: يتم تعيين خطوط البيانات الثمانية من D0 إلى D7. بيانات الخطوط هي خطوط ثنائية الاتجاه تستعمل لإدخال البيانات وإخراجها، وتستعمل أيضا لإظهار الناتج في أثناء الدورة الأولى من أي عملية يتم اجراؤها، خطوط البيانات تكون ثلاثية الحالة.

وزاري: ٢٠١٩ تمهيدي

خط SYNC: إشارة SYNC تكون عالية في غضون الفترة الأولى من كل نبضة ثنائية لكل دورة، الإخراج SYNC تسمح بتزامن الحالة المنطقية مع البيانات الموجودة على خطوط البيانات.

خط DBIN: يشير خط DBIN إلى أن المعالج 8080 هو على استعداد لقراءة البيانات عبر خطوط البيانات، اما من الذاكرة أو من جهاز I/O. ويمكن استعمال DBIN لتمكين إدخال البيانات.

خط WR: يكون خط WR منخفضاً عندما تكون البيانات الداخلة مستقرة، مشيراً إلى أن 8080 على استعداد لكتابة البيانات إلى الذاكرة أو جهاز I/O ويمكن استعمال WR لتمكين الكتابة.

خط READY: عند وضع خط READY في الحالة المنخفضة فإنه يؤدي الى وضع 8080 في حالة الانتظار، ويقوم بإضافة نبضات بحسب الحاجة إلى تمديد دورة الزمن على النحو المطلوب في إجراء العمليات المنطقية الخارجية.

خط WAIT: تكون حالة خط WAIT مرتفعة في غضون طلب الانتظار التي تسببها حالة خط READY.

خط INT: يكون خط INT في مستوى عال، ليسمح بالمقاطعة الخارجية لـ 8080.

خط INTE: يصبح خط INTE عالياً إلى أن يتم إنهاء المقاطعات بواسطة 8080، ويصبح INTE منخفضاً عند انتهاء المقاطعة.

خط RESET: عند وضع مدخل RESET في مستوى منخفض لمدة لا تقل عن زمن ثلاث نبضات يؤدي الى إعادة تعيين عداد البرنامج وتصفير جميع المسجلات.

خط HOLD: عند وضع خط HOLD في حالة مستوى عال، يتسبب في توقف 8080 عن إجراء العمليات، في حالة استعمال HOLD فإنه يتسبب في وضع ناقل العنوان وناقل البيانات في حالة المقاومة العالية. إن تحديد حالة النواقل ضرورية في حالة استعمال DMA.

خط HLDA: يصبح خط HLDA عالياً عند انتهاء HOLD، فيقوم بتحويل ناقل النظام الى حالة المقاومة العالية.

وزاري: ٢٠١٩ د٢

يمتاز المعالج 8085 عن المعالج 8080 بخاصية المزج الزمني (Time Multiplexing) إذ أن كل من ناقل العناوين وناقل البيانات يستعملان نفس الخطوط AD0-AD7، بحيث أن الإشارة الموجودة على هذه الخطوط تكون إشارة عناوين في بداية كل دورة أمر ثم تكون بعد ذلك إشارة بيانات.

ويتم التعرف على نوع الإشارة على الخطوط الثمانية AD0-AD7 عن طريق الطرف ALE (Address Latch Enable) والذي يسمى بمنشط ماسك العنوان على الطرف 30، فعندما تكون قيمة هذا الخط 1 فإن الإشارة على الخطوط تمثل عناوين، وعندما تكون قيمة الخط 0 فإنها تمثل بيانات.

وزاري: ٢٠٢٢ تمهيدي

X1, X2 (مدخل): يستعملان لتوصيل مولد نبضات توقيت خارجية، وذلك لتحديد تردد نبضات الساعة الداخلية أو توصيل للبلورة.

RESET OUT (مخرج): تبين أنه حدث تصفير للمعالج.

SOD (مخرج): يدل على ان البيانات في حالة اخراج بصورة متسلسلة عبر جهاز خارجي.

SID (مدخل): يدل على ان البيانات في حالة دخول متسلسل من جهاز خارجي.

TRAP (مدخل): بداية المقاطعة ولا يمكن منعها.

RST 5.5, RST 6.5, RST 7.5 (مدخل): إعادة البدء بالمقاطعة.

INTR (مدخل): طلب مقاطعة ويستعمل كمقاطعة عمومية ويمكن السماح أو عدم السماح بها.

INTA (مخرج): الموافقة على المقاطعة وذلك لإدخال تعليمات اعادة بدء أو تعليمات استدعاء.

AD0 --- AD7 (مداخل ومخارج): خطوط نقل ثنائية الاستعمال، إذ تستعمل لنقل العناوين والبيانات.

A8 --- A15 (مخارج): خطوط العناوين التي تحمل الإشارات الثماني ذات القيمة العليا، إذ تكون الإشارات الثمانية الأخرى على الخطوط AD7 --- AD0.

ALE (مخرج): وهي إشارة ذات ثلاث حالات لبيان إشارة العنوان موجود على خطوط العناوين والبيانات ليتم خزنها.

WR (مخرج): إشارة كتابة تبين أن البيانات موجودة على خطوط البيانات، وسيتم كتابتها في مكان من الذاكرة أو جهاز الإدخال أو الإخراج.

RD (مخرج): إشارة قراءة تبين أن محتويات الذاكرة أو جهاز الإدخال او الإخراج سيتم قراءتها، وإن خطوط البيانات جاهزة لنقل البيانات.

IO/M (مخرج): يبين ما إذا كانت عملية القراءة أو الكتابة إلى الذاكرة أو إلى جهاز الإدخال او الإخراج.

READY (مدخل): جاهزة وهي إشارة تدخل على المعالج الدقيق لاخطاره بأن الوحدات الاخرى جاهزة لاستقبال او ارسال البيانات.

RESET IN (مدخل): وهي إشارة تقوم بإعادة ضبط المعالج (تصفير)، وتجعل عداد البرامج يساوي صفراً.

CLK (OUT) (مخرج): وهي مخرج لنبضات التوقيت (التزامن) لإشارات التحكم.

HLDA (مخرج): الموافقة على طلب الإمساك.

HOLD (مدخل): وهي إشارة تقوم بإخطار المعالج الدقيق بأن جهازاً آخر يريد إستعمال خطوط العناوين والبيانات.

Vcc: مصدر كهربائي ذو جهد V 5+.

Vss: طرف أرضي.

وزاري: ٢٠١٧ د٣

أطراف المقاطعة في المعالج 8085:

١- TRAP (مدخل): بداية المقاطعة ولا يمكن منعها.

٢- RST 5.5, RST 6.5, RST 7.5 (مدخل): إعادة البدء بالمقاطعة.

٣- INTR (مدخل): طلب مقاطعة ويستعمل كمقاطعة عمومية ويمكن السماح أو عدم السماح بها.

٤- INTA (مخرج): الموافقة على المقاطعة وذلك لإدخال تعليمات اعادة بدء أو تعليمات استدعاء.

وزاري: ٢٠١٨ د٢

HOLD (مدخل): وهي إشارة تقوم بإخطار المعالج الدقيق بأن جهازاً آخر يريد إستعمال خطوط العناوين والبيانات. وتقابله الموافقة على طلب الإمساك عبر المخرج HLDA.

READY (مدخل): جاهزة وهي إشارة تدخل على المعالج الدقيق لاخطاره بأن الوحدات الاخرى جاهزة لاستقبال او ارسال البيانات.

وزاري: ٢٠١٧ د١

S0, S1 (مخارج): تمثل هذه المخارج إشارات تحكم تقوم بإخطار الوحدات الأخرى بنوع العمل الذي يقوم به المعالج الدقيق بحسب الجدول التالي:

عندما S1 = 0 و S0 = 0: الحالة HALT

عندما S1 = 0 و S0 = 1: الحالة WRITE

عندما S1 = 1 و S0 = 0: الحالة READ

عندما S1 = 1 و S0 = 1: الحالة FETCH

وزاري: ٢٠٢٢ تمهيدي

في بداية التسعينيات، 1993م ظهرت سلسلة المعالجات بنتيوم Pentium، وهذه المعالجات تعتمد طريقة القوائم المخفضة RISC لزيادة سرعة تنفيذ الأوامر فيه إلى 330 MIPS للمعالج الذي يعمل بنبضات ساعة مقدارها 200 MHz بدلاً من 54 MIPS للمعالجات التي سبقته والتي تعمل بنبضات ساعة مقدارها 66 MHz. ومن أهم مواصفاته:

١- اثنان من الأنسيابيات Pipelines، إحداهما: لتنفيذ الأوامر التي تتعامل مع البيانات الصحيحة Integer Pipelines، والأخرى: لتنفيذ الأوامر التي تتعامل مع البيانات الحقيقية Floating Point Instructions.

٢- خاصية توقع أوامر التفريع مثل القفز والنداءات على البرامج الفرعية، التي يكون لها دخل كبير في إسراع التعامل مع الذاكرة المخبأة.

٣- ذاكرة مخبأة خاصة بالتعامل مع البيانات، وأخرى خاصة بالتعامل مع الأوامر.

٤- مسار البيانات الخارجي يكون 64 bit.

٥- حالة تشغيل جديدة وهي حالة توفير القدرة Power Saving Mode.

وزاري: ٢٠١٩ د١

أنتج هذا النوع من المعالجات الدقيقة في العام 1997م، وأتى بعدد من التغيرات عن المعالج السابق ومنها:

١- زادت الذاكرة المخبأة مستوى أول L1 إلى 32 kB، وإستخدمت ذاكرة Cache مستوى ثاني L2 بسعة 512 kB.

٢- سرعة الساعة الداخلية له وصلت إلى 450 MHz مع ناقل بسرعة 100 MHz.

٣- تم وضع المعالج والمستوى الثاني من الكاش ومبرد الحرارة معاً على لوحة واحدة موصلة بفتحة Slot على اللوحة الأم.

٤- إن المعالج بنتيوم الثاني يعمل على V 2.8.

وزاري: ٢٠٢٢ تمهيدي

يقصد بتعدد المعالجات هو إستخدام أكثر من معالج دقيق ضمن منظومة الحاسوب الواحد ونظام تشغيلي قادراً على دعم أكثر من معالج دقيق وتوزيع المهام بيسر وإنتظام فيما بينهم، وتشترك المعالجات في هذه الأنظمة في الذاكرة الرئيسية ووحدات الإدخال والإخراج.

من أهم خصائص هذه التقنية هي:

١- انجاز الوظائف المتعددة في وقت قصير وبسرعة عالية.

٢- استخدام نمط المعالجة المتوازية بالنسبة لمنظومة الحاسوب.

٣- المرونة العالية في تنفيذ وانجاز المهام والوظائف بسبب التكرار في المعالجة.

٤- ارتفاع نسبة الفولتية المستهلكة بسبب استخدام أكثر من معالج ضمن نفس المنظومة.

أما أهم المشاكل التي تواجهها هذه التقنية هي:

١- الحاجة الى وجود أكثر من نظام تبريد بسبب استخدام أكثر من معالج ضمن منظومة الحاسوب الواحدة.

٢- توقف منظومة الحاسوب عن العمل في حالة حصول خلل في أحد المعالجات.

تكبير

وزاري: ٢٠١٨ د١

يقصد بتعدد الأنوية هو استخدام أكثر من معالج دقيق (نواة) ضمن شريحة معالج واحدة، والنواة هي المعالج نفسه بجميع مكوناته ووحداته ووظائفه، أي وحدة الحساب والمنطق ووحدة السيطرة المنطقية ومجموعة السجلات.

الذاكرة المخبأة بالمستوى الأول L1 والمستوى الثاني L2 تكون معزولة لكل نواة، أما الذاكرة المخبأة في المستوى الثالث L3 فغالباً ما تكون مشتركة بين أنوية المعالج.

من أهم خصائص هذه التقنية هي:

١- تمتاز بالتعقيد من حيث التصميم والتصنيع.

٢- تستهلك فولتية عالية نسبياً تصل الى الضعف أحياناً بسبب طبيعة عملها.

٣- كفاءة عالية وسرعة كبيرة في تنفيذ البرامج والتطبيقات.

٤- نظراً لإرتفاع حرارة المعالج الدقيق بسبب إرتفاع الفولتية المستهلكة يفضل إستخدام نظام تبريد خاص ذو كفاءة عالية لتقليل الحرارة المتولدة ضمن الشريحة الواحدة.

تكبير

وزاري: ٢٠٢٦ تمهيدي

هي ذاكرة صغيرة الحجم وسريعة جداً توجد داخل المعالج الدقيق أو خارجه بين المعالج الدقيق والذاكرة الرئيسية والهدف الرئيسي من استخدامها هو خزن البيانات الأكثر طلباً من المعالج.

توجد ثلاث مستويات لها:

١- المستوى الأول (Level 1): وهو المستوى الذي يكون أقرب الى المعالج من بين المستويات ويرمز له بالرمز L1 ويكون داخل المعالج نفسه.

٢- المستوى الثاني (Level 2): وهو المستوى الذي يكون بعد المستوى الأول بين المستويات ويرمز له بالرمز L2 ويكون داخل المعالج نفسه.

٣- المستوى الثالث (Level 3): وهو المستوى الذي يكون بعد المستوى الأول والثاني من بين المستويات ويرمز له بالرمز L3 وغالباً ما يكون خارج المعالج الدقيق.

وزاري: ٢٠٢٠ تمهيدي

توجد ثلاث مستويات للذاكرة المخبأة:

١- المستوى الأول (Level 1): وهو المستوى الذي يكون أقرب الى المعالج من بين المستويات ويرمز له بالرمز L1 ويكون داخل المعالج نفسه.

٢- المستوى الثاني (Level 2): وهو المستوى الذي يكون بعد المستوى الأول بين المستويات ويرمز له بالرمز L2 ويكون داخل المعالج نفسه.

٣- المستوى الثالث (Level 3): وهو المستوى الذي يكون بعد المستوى الأول والثاني من بين المستويات ويرمز له بالرمز L3 وغالباً ما يكون خارج المعالج الدقيق.

تكبير

وزاري: ٢٠١٩ تمهيدي

عندما يطلب المعالج بعض البيانات من إحدى أجزاء الحاسوب الأخرى مثلاً من الذاكرة العشوائية (RAM) والتي هي أبطأ من المعالج بالطبع، فإن المعالج عليه الانتظار حتى تنتهي الذاكرة العشوائية من عملها وترسل إليه البيانات التي طلبها، وعلى هذا الأساس فإن المعالج يهدر الكثير من الوقت في انتظار وحدة الذاكرة حتى تنتهي من عملها وترسل له البيانات المطلوبة.

هنا يأتي دور الذاكرة المخبأة، فعندما يحتاج المعالج إلى بيانات فإنه يقوم أولاً بالبحث عنها داخل الذاكرة المخبأة فإذا وجدها فيأخذها من الذاكرة المخبأة وهذا أسرع بكثير طبعاً، وتسمى هذه العملية بإصابة الهدف، وإذا لم يجد البيانات المطلوبة فتسمى فقدان الهدف وفي هذه الحالة يجب على المعالج طلب البيانات من الذاكرة الرئيسية والانتظار حتى يتم إرسال البيانات له.

وزاري: ٢٠١٨ د٢

لغرض توضيح هذه التقنية نفرض وجود برنامجين A و B يتم تنفيذهما بالطريقة الأولى بدون استخدام تقنية تعدد البرامج حيث يتم تحميل البرنامج الأول A من الذاكرة الرئيسية الى المعالج الدقيق ومن ثم معالجته وبعد ذلك يتم تحميل البرنامج الثاني B من الذاكرة الرئيسية الى المعالج الدقيق ومن ثم معالجته وهذا يستغرق وقت طويل.

أما في الطريقة الثانية باستخدام تقنية تعدد البرمجة فسيتم تحميل كلا البرنامجين من الذاكرة الرئيسية الى المعالج الدقيق ليتم تنفيذهما سوياً كما في الشكل (٦-٩).

تكبير

وزاري: ٢٠٢٢ تمهيدي

يقصد بها إشتراك أكثر من جهاز في إستخدام بيانات الحاسوب وبرمجياته بشكل متزامن عن طريق تقسيم وقت المعالج الدقيق بين الاجهزة.

ومن أهم مميزاتها إنه لا يوجد حاجة الى ذاكرة ذات حجم كبير لأن البرامج يتم تحميلها بشكل متعاقب الى الذاكرة الرئيسية حيث تبقى البرامج الأخرى موجودة في الذاكرة الثانوية لحين إستدعائها وإنتقالها الى الذاكرة الرئيسية عند حصول عملية مبادلة وانتقال من برنامج لآخر.

وزاري: ٢٠١٨ د٣

تعدد البرامج: تحتاج منظومة الحاسوب الى ذاكرة رئيسية ذات حجم كبير لأن كل البرامج يتم تحميلها في الذاكرة الرئيسية تمهيداً لمعالجتها، ولا تحصل عملية مبادلة وانتقال من برنامج الى آخر، ويفضل استخدامها في البرامج التي تكثر فيها عمليات الإدخال والإخراج كبرامج الحجز المصرفي.

المشاركة الزمنية: لا يوجد حاجة الى ذاكرة ذات حجم كبير لأن البرامج يتم تحميلها بشكل متعاقب الى الذاكرة الرئيسية حيث تبقى البرامج الأخرى موجودة في الذاكرة الثانوية، ويفضل إستخدامها في البرامج التي تكثر فيها العمليات الحسابية والجبرية كما هو الحال في برامج البطاقات المصرفية وشبكات الانترنت.