أحسنت! وصلت إلى ختام الفصل الأول: المعالج الدقيق والحاسب الدقيق

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.