سرعة المعالج وتبريده

العوامل المؤثرة في سرعة المعالج

السرعة في تنفيذ المهام من الأمور المهمة التي تؤخذ بالحسبان عند التعامل مع أي معالج أو عند شراء أي حاسوب شخصي.

وسرعة المعالج ليست العامل الوحيد الذي يقرر سرعة الحاسوب، بل المهم أيضاً سرعة حركة البيانات بين الأجزاء المختلفة في الحاسوب وبخاصة من المعالج وإليه.

العوامل المؤثرة في سرعة المعالج (خمسة)

مجموعة التعليمات: CISC وRISC

تردد المعالج

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، أما كم من العمليات الحسابية يتم في هذه الدورة فهذا راجع لبنية المعالج والجيل الذي ينتمي إليه.

سرعة النواقل

الناقل السريع يضمن توصيل البيانات بالسرعة التي تجعل المعالج لا يكون في حالة انتظار، ويعد كل من تردد الناقل وعرضه مهماً، وعرض ناقل النظام 64 بتاً في المعالجات الحديثة أجمعها.

سرعة الناقل (بت/ثانية) = عرض الناقل (بت) × تردده (هيرتز)، والتردد = 1 / الزمن (ثانية).

مثال محلول: ناقل تردده 100 kHz وعرضه 16 bit. سرعة الناقل = 16 × 100,000 = 1,600,000 bit/s = 1.6 Mbit/s.

الذاكرة المخبئة (Cache Memory)

حركة البيانات المتكررة ما بين ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وسجلات المعالج من أكثر العمليات استهلاكاً للوقت، لأن سرعة RAM أبطأ بكثير من سرعة المعالج.

الذاكرة المخبئة 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.

آلية عمل الذاكرة المخبئة

وللذاكرة المخبئة داخل المعالج فائدتان: السرعة، وعدم تزاحم المعالجات على الذاكرة المخبئة عند تركيب أكثر من معالج على اللوحة الأم (لأن لكل معالج ذاكرته الخاصة).

تكبير

الحرارة وتبديد الحرارة

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.

وحدة قياس كمية الحرارة المتولدة في المعالج هي السيليزية (°C).

المبدد الحراري

المبدد الحراري شريحة من المعدن تلتصق بسطح المعالج مربعة أو مستطيلة الشكل عادة، وبعضها شبه دائري، يخرج منها بنحو عمودي عدد كبير من الأعمدة المعدنية، وفائدته انتشار الحرارة الناتجة من المعالج بين القضبان العمودية ذات المساحة السطحية الكبيرة فتبدد الحرارة.

يصنع من الألمنيوم لأنه موصل جيد للحرارة.

تكبير

علّل

مروحة التبريد

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

وقد يستعمل المبدد الحراري من دون مروحة تبريد، وهذا يقلل التكلفة ويجعل المعالج غير معرض للتلف بسبب توقف المروحة عن العمل، لكن استعمال المروحة يجعل التبريد أفضل.

تكبير

مبرد بالتير (Peltier Cooler)

جهاز على شكل شريحة مربعة الشكل يوضع على سطح المعالج ويعمل بالكهرباء ويقوم بسحب الحرارة من سطح المعالج إلى السطح الآخر، ويثبت المبدد الحراري من أعلاه.

تقوم هذه الأجهزة بالتبريد بكفاءة تامة، ولكنها غالية الثمن، وتعد كلفتها واحدة من الأسباب التي قللت استعمالها في الحواسيب الحديثة.

تكبير

وسائل أخرى للتبريد

تكبير

تكبير

تكبير

العوامل مترابطة

كل واحد من هذه العوامل لا يؤثر في السرعة ومستوى الأداء بصورة منفردة، بل إن بعضها متعلق ببعض؛ فلو تمت مضاعفة سرعة التوقيت من دون تغيير العوامل الأخرى فإن ذلك لن يضاعف سرعة المعالج بالضرورة.

فنوع المعالج وبنيته الداخلية وهندسة بناء الناقل وطبيعة الأوامر وكمية الذاكرة العشوائية RAM وعدد البرامج المنفذة في الوقت نفسه كلها تصنع الاختلاف.

اختبر نفسك