أكمل: تقنيات تطور المعالجات
تطور المعالجات
في ظل التطور والتقدم العلمي والتكنولوجي الهائل الذي يشهده العالم شهدت الأجهزة الملحقة بالحاسوب وبرمجياتها قفزة علمية سريعة مما تطلب إنتاج معالجات ذات سرعة وكفاءة عالية، وقد تم بذل جهود كبيرة في مجال الأبحاث والأموال من قبل الشركات الرائدة في صناعة المعالجات كشركة (AMD و IBM و Intel).
إن من أهم العقبات التي واجهتها صناعة المعالجات الحديثة هي كثافة الترانزستورات، فكلما زادت كثافة الترانزستورات زادت الفولتية المستهلكة وبالتالي تزداد درجة الحرارة فتنخفض كفاءة المعالج وتزداد نسبة الأخطاء فيه حتى في حالة استخدام أنظمة تبريد حديثة.
العنصران اللذان يتحكمان بأداء المعالج وكفاءته
١. تقنية تعدد المعالجات
وزاري: تكرر ١٠ مراتيقصد بتعدد المعالجات هو استخدام أكثر من معالج دقيق ضمن منظومة الحاسوب الواحد ونظام تشغيلي قادر على دعم أكثر من معالج دقيق وتوزيع المهام بيسر وانتظام فيما بينهم، وتشترك المعالجات في هذه الأنظمة في الذاكرة الرئيسية ووحدات الإدخال والإخراج.
وفي هذه التقنية يتم استخدام نمط المعالجة المتوازية لعدة عمليات بمساعدة النظام التشغيلي.
خصائص تعدد المعالجات ومشاكله
وزاري: تكرر ١٠ مرات٢. تقنية تعدد الأنوية (Multiple Core Technology)
وزاري: تكرر ٤ مراتيقصد 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.
وببساطة فإن المعالجات متعددة الأنوية هي تلك التي تملك أكثر من معالج داخلها؛ فالمعالجات ثنائية النواة مثلاً تملك وحدتين للحساب والمنطق ووحدتي سيطرة ومجموعتين من السجلات.
أما بالنسبة للذاكرة المخبأة بالمستوى الأول L1 والمستوى الثاني L2 فإنها تكون معزولة لكل نواة، أما الذاكرة المخبأة في المستوى الثالث L3 فغالباً ما تكون مشتركة بين أنوية المعالج.
خصائص تعدد الأنوية
وزاري: تكرر ٤ مرات٣. تقنية الذاكرة المخبأة (Cache Memory Technology)
وزاري: تكرر ١٤ مرةهي 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 ثلاثة مستويات لها: ١- المستوى الأول (Level 1): أقرب المستويات إلى المعالج ويرمز له L1 ويكون داخل المعالج نفسه. ٢- المستوى الثاني (Level 2): بعد المستوى الأول ويرمز له L2 ويكون داخل المعالج نفسه. ٣- المستوى الثالث (Level 3): ويرمز له L3 وغالباً ما يكون خارج المعالج الدقيق.
آلية عمل الذاكرة المخبأة
٤. تقنية تعدد البرامج
وزاري: تكرر مرتينيقصد بتعدد البرامج بأنها معالجة متوازية لبيانات ومعطيات عدة برامج تحصل في المعالج الدقيق نفسه خلال فترة زمنية واحدة، ولتنفيذ هذه التقنية تحتاج منظومة الحاسوب إلى ذاكرة رئيسية ذات حجم كبير لأن كل البرامج يتم تحميلها في الذاكرة الرئيسية تمهيداً لمعالجتها، ويتم تنفيذ العمليات بشكل مجدول حسب عمليات الإدخال والإخراج، ولا تحصل عملية مبادلة وانتقال من برنامج إلى آخر لأن كل البرامج موجودة في الذاكرة الرئيسية.
ويفضل استخدام هذه التقنية في البرامج التي تكثر فيها عمليات الإدخال والإخراج كبرامج الحجز المصرفي.
المشاركة الزمنية (Time Sharing)
وزاري: تكرر ٨ مراتيقصد بها اشتراك أكثر من جهاز في استخدام بيانات الحاسوب وبرمجياته بشكل متزامن عن طريق تقسيم وقت المعالج الدقيق بين الأجهزة.
ومن أهم مميزاتها أنه لا توجد حاجة إلى ذاكرة ذات حجم كبير لأن البرامج يتم تحميلها بشكل متعاقب إلى الذاكرة الرئيسية حيث تبقى البرامج الأخرى موجودة في الذاكرة الثانوية لحين استدعائها وانتقالها إلى الذاكرة الرئيسية عند حصول عملية مبادلة وانتقال من برنامج لآخر.
الفرق بين تعدد البرامج والمشاركة الزمنية
['تعدد المعالجات: أكثر من معالج في المنظومة. تعدد الأنوية: أكثر من نواة في شريحة واحدة. تعدد البرامج: برامج كثيرة في الذاكرة. المشاركة الزمنية: تقسيم وقت المعالج بين الأجهزة.']