النواقل

انتقال المعلومات في الحاسوب

من أهم النشاطات الأساسية في نظام أي معالج دقيق حركة انتقال المعلومات بين المعالج والأجزاء الداخلية في الحاسوب من جهة، مثل: الذاكرة (Memory)، والسجلات (Registers)، ووحدة الحساب والمنطق (ALU)، وكذلك بين المعالج والأجزاء الخارجية من جهة أخرى مثل: لوحة المفاتيح (Keyboard)، أو الشاشة (Monitor)، أو الطابعة (Printer).

المعالج لا يعمل وحده

والمعالج الدقيق كقطعة إلكترونية غير قادر على القيام بأي وظيفة منفرداً، لأن عمله مرتبط باستعمال هذه الوحدات، وتربط بينها النواقل.

تكبير

النواقل في الحاسوب

يتكون الناقل الواحد عادة من مجموعة من الخطوط المتوازية التي تقوم بنقل قيمة الجهد على كل سلك (0 V) أو (5 V) أو حالة القيم المنطقية 0 أو 1 من مكان إلى مكان آخر.

وتحتوي نظم الحاسوب على عدد مختلف من النواقل، بعضها يكون أحادي الاتجاه (مثلاً يحمل الإشارات من المعالج إلى الأجهزة الطرفية)، وبعضها الآخر يكون ثنائي الاتجاه، إذ ينقل الإشارة الخارجة من المعالج إلى الأجهزة الطرفية في أزمنة معينة أو العكس في أزمنة أخرى.

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.

علّل: لماذا توفر نظم الحاسوب أنواعاً مختلفة من النواقل؟

ناقل النظام وأنواعه الثلاثة

ناقل البيانات Data Bus

يقوم ناقل البيانات بحمل البيانات من المعالج وإليه، فكلما كان عدد خطوطه أكثر كان ذلك أفضل. فلو تصورنا أن ناقل البيانات هو الطريق العام السريع، فالطريقة الفضلى هي التي يكون فيها عدد المسارات أكثر، إلا أن زيادة المسارات تؤدي إلى زيادة كلفة المعالج وبالتالي الحاسوب.

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 لخطوط ناقل البيانات بـ (D0, D1, D2, …, D7) إذا كان المعالج يستعمل ثمانية خطوط.

ناقل العناوين Address Bus

تستخدم خطوط ناقل العناوين للدلالة على مصدر البيانات أو جهتها التي على ناقل البيانات؛ فإذا كان المعالج يرغب في قراءة كلمة (8, 16 or 32 bits) من الذاكرة فإنه يضع عنوان الكلمة المطلوب نقلها على خطوط ناقل العناوين. وهو ممر ذو اتجاه واحد (أحادي الاتجاه) من المعالج إلى الوحدات الأخرى.

عدد خطوط العناوين للمعالج يحدد عدد المواقع التي يمكنها الاتصال به. القانون: عدد المواقع = 2^x، إذ x تمثل عدد خطوط العناوين، وليس لناقل البيانات علاقة بهذا.

فمثلاً المعالج الذي له 16 خط عنونة (2^16 = 65,536 ≅ 64 KB) يحتوي كل موقع فيه على بيانات بطول 1 Byte. ومثال آخر: الحاسوب IBM AT المعالج فيه يمتلك 24 خط عنونة و16 خطاً للبيانات، وبالتالي فإن سعة الذاكرة المتاحة هي 16 MB (2^24 = 16 MB)، وكل موقع يحتوي بايتين (2 Byte).

جدول (٣-١): عدد خطوط ناقل العناوين وكمية الذاكرة

ناقل التحكم Control Bus

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

أهم أربعة خطوط تحكم رئيسة

ولتوضيح أهمية ناقل التحكم: لو أراد معالج إرسال الرقم (34H) إلى الموقع الذي عنوانه E100H، فسيضع العنوان E100H على ناقل العناوين، فتصبح شريحة الذاكرة التي تحتوي هذا الموقع فعالة، ثم يضع البيانات (34H) على ناقل البيانات فيتلقاها الموقع المعني ويسجلها فيه. ولا بد من الإشارة إلى أن واحداً فحسب من خطوط التحكم يكون فعالاً في أي لحظة، وبقية الخطوط تكون خاملة.

اختبر نفسك