المعالجات و انواعها و استخداماتها

**CR@N$H** · 28-02-2011, 19:04

السلام عليكم ورحمة الله و بركاته

حديثنا اليوم عن المعالجات و أنواعها و استخداماتها
لنتحدث عن ماهية المعالج من الناحية الوظيفية:
المعالج : هو اداة تستطيع تنفيذ مجموعة معينة ومحددة من التعليمات على مجموعة من البيانات وطبعا يجب أن يمتلك المعالج القدرة على قراءة و كتابة هذه البيانات و أن يستطيع المعالج التعامل مع الأجهزة المحيطية بطريقة ما
أما التعليمات : فهي أوامر محددة ينفذها المعالج على مختلف أنواع البيانات من العمليات الحسابية "جمع طرح ضرب قسمة" أو العمليات المنطقية "AND OR NOT" وعمليات الإزاحة shift بالإضافة للعمليات الخاصة بالقراءة و الكتابة من الذاكرة و من المداخل و المخارج "كلوحة المفاتيح على سبيل المثال"
أنواع البيانات التي يتعامل معها المعالج نوعين فقط وهما الأعداد الصحيحة و أعداد الفاصلة العائمة "سميت بذلك لأن الفاصلة في هذه الأعداد يمكن أن يتغير موقعها لتعطي إمكانية توصيف عدد كبير من القيم الصغيرة جدا و الكبيرة جدا" ومن خلال هذه القيم يمكن أن نمثل مختلف أنواع المعطيات من المحارف "الأحرف و الرموز و الأرقام" و الصور و الصوت و الفيديو أي أن أي نوع من المعطيات التي يعالجها المعالج تكون موصوفة في منظمومة المعالجة "الحاسب هو احد اشكال منظمات المعالجة"
والمقصود بكلمة موصوفة أي أنها تخزن أو تشفر باستخدام احدى هذين النوعين فعلى سبيل المثال جميع الأحرف التي يتعامل معها الحاسب يعتبرها أعداد صحيحة و يوجد لكل حرف رقم خاص به "يمكن الحصول على الرقم المخصص لأي حرف من جدول الASCII"
هناك نقطة مهمة يجب الوقوف عندها ألا وهي أن هناك بعض المعالجات لا تستطيع أن تتعامل مع أعداد الفاصلة العائمة بشكل مباشر أي أن هذه المعالجات ولكن يمكن محاكاة برمجية لأعداد الفاصلة العائمة "تطبيق الحسابات الخاصة بالفاصلة العائمة باستخدام حسابات الأعداد الصحيحة" ولكن طبعا هذه الطرق ابطئ من بكثير من الطريقة المباشرة.

الأن سنقوم بتقسيم المعالجات إلى عدد من المجموعات بطرق تصنيف مختلفة :
أولا حسب نوع البيانات التي يستطيع المعالج التعامل معها :
1-معالجات الأعداد الصحيحة : وهذه المعالجات كما هو واضح من اسمها تستطيع التعامل مع الأعداد الصحيحة فقط و غالبا ما نجدها في المتحكمات Microcontrollers أو المعالجات القديمة كالIntel 8086
2-معالجات الفاصلة العائمة : ونادرا ما نشاهدها حاليا وقد كانت منتشرة في أوائل التسعينات باسم Co-Prossecers و كانت تضاف إلى النوع السابق من المعالجات و هناك بعض أنواع معالجات الإشارة الرقمية DSP التي تعتمد عليها
3-المعالجات المختلطة: وهذه المعالجات تستطيع التعامل مع النوعين و جميع معالجات الحاسب الحالية تندرج تحت هذا النوع
ثانيا حسب الوظيفية:
1-معالجات الأغراض العامة: وهذه المعالجات لا تكون مخصصة لتوجه معين بل يمكن أن تستخدم في جميع المجالات ولكنها بحاجة إلى تأمين الطرفيات المناسبة لها لتساعدها في اداء مهامها و غالبا ما يكون هذا النوع من المعالجات هو النواة التي تبنى عليها بقية الأنواع
2-المتحكمات Microcontroller : و يستخدم هذا النوع من المعالجات في أغراض التحكم ويمكن أن نجده في أفران المايكروايف و الغسالات و في معظم الأجهزة الالكترونية الحديثة و تتكون من معالج للأغراض العامة بالإضافة إلى طرفيات الإدخال و الإخراج و أدوات الInterface كالADC و الDAC و وسائل التخاطب كبروتوكولات الاتصالات مجتمعة على شريحة واحدة و أيضا تحوي الشريحة على ذواكر flash لحفظ البرنامج الخاص بعملية التحكم عليها و ذواكر SRAM كي يستطيع المعالج العمل بشكل سلس من أشهر الشركات المصنعة لهذه المتحكمات Microchip , Atmel , TI , Motorella
3-معالجات الإشارة الرقمية DSP: وهي معالجات متخصصة بتحليل الاشارات التشابهية "كالصوت" و تستخدم في أجهزة التشفير "الReciveres الخاصة بالأقمار الصناعية" و نجدها بكثرة في معدات الصوتيات كالMixers و المعدلات Equalizeres وهذه المعالجات تملك بنية خاصة بها تعتمد على حسابات الفاصلة العائمة بشكل أساسي.
4-النظام على شريحة System On Chip (SoC) : في هذا النوع من الأنظمة "حقيقة لا يمكننا ان نعتبر هذا النوع معالج فهو أقرب ما يكون إلى حاسب كامل ولكن بشكل مصغر" يتوضع المعالج بالإضافة إلى وحدات الدخل و الخرج "كمنافذ الPCI-E و المنافذ الشبكة و برتوكولات الاتصال الWireless و حتى إنها قد تحوي على منافذ Sata" و معالج رسومي على شريحة واحدة و كل مانحتاج إليه للحصول على نظام حاسب من هذه الشريحة هو وجود ذاكرة للبرنامج و ذاكرة RAM و غالبا ما تستخدم هذه الشرائح في أجهزة الSmart Phone و تتميز أننا ممكن ان نجد منتجات داخل هذه الشريحة من عدة مصنعين مختلفين كما في الTegra 2 على سبيل المثال التي تحوي على معالج رسومي من Nvidia بالإضافة إلى معالج للاستخدامات العامة من ARM.
5-معالجات ذات المهام المحددة Fixed Function : وهذا النوع من المعالجات يتخصص في القيام بنوع محدد من المهام على سبيل المثال شرائح معالجة الصوت الموجودة في الحاسب Audio Codecs تكون متخصصة في فك تشفير و تشفير الملفات الصوتية بمختلف أنواعها و هناك أيضا ال UVD "Universal vidoe Decoder" الموجود في بطاقات AMD الرسومية المسؤول عن فك تشفير عدد معين من لواحق الفيديو المعروفة و يعتبر الIntel Quick Sync من ضمن هذه الفئة.
ثالثا حسب طريقة تواجد نوى المعالج
1- مستقلة : في هذا النوع تكون أنوية المعالج موجودة على الشريحة Waffer لوحدها "بغض النظر عن الأجزاء المساعدة كدارات الPLL" و غالبا ما نرى هذا النوع في معالجات الأغراض العامة "كمعالجات الحاسب"
2-مختلطة: حيث تحوي شريحة الWaffer الخاصة بالمعالج على عدد من وحدات الinterface كما في الSoc و الMicrocontrollers.

مفهوم الIP-Core:في الحقيقة هذا المفهوم يكثر ذكره في مجال تصميم المعالجات و نستطيع تلخيصه بالطريقة التالية:
هو حق شركة ما استخدام تصميم شركة أخرى دون التعديل عليه أو الاطلاع على تكوينه الداخلي فعلى سبيل المثال عندما قامت TI بشراء تصميم نواة معالج ARM A15 لل OMAP5430 فما حصلت عليه هو الحق باستخدام المعالج فقط بكامل ميزاته و خصائصه ولكنها تراه كما نرى نحن معالجات Intel أو AMD "عبارة عن مجموعة من التعليمات و المسجلات"

الشرائح القابلة للبرمجة FPGA/CPLD: هذه الشرائح عبارة عن مجموعة من البوابات المنطقية التي يمكن أن نحدد طريقة ترابطها مع بعضها البعض لتشكيل ما نريده من الدارات المنطقية فمن الممكن تمثيل على سبيل المثال بوابات AND بعدد كبير من المداخل او تصميم معالج بالكامل وحتى يمكن تطبيق فكرة الIP-Core هنا فمن الممكن ان يشتري المصمم على سبيل المثال الIP-Core الخاص بمنفذ الPCI و يضيفه بشكل مباشر إلى تصميمه و غالبا ما تكون هذه الشرائح قابلة لإعادة البرمجة و تتم برمجتها بلغات تدعى Hardware Discription Languge HDL كال VHDL أو VerLog و غالبا ما تستخدمها الشركات في تصميم ما يسمى النسخ الاولية Prototype لمنتجاتها فقبل أن ترسل المعالج مثلا إلى مرحلة السبك تقوم برمجته و تجربته على هذه الشرائح و هناك نوع أخر مشابه لهذه الشرائح تسمى ASIC وهذه الشرائح تقدم من قبل مجموعة من الشركات فتستطيع من خلالها كمصمم أن تنتج عدد كبير من الشرائح التي ستستخدمها في منتجاتك دون الحاجة إلى أن يكون لديك أي خبرة في كيفية تحويل المخططات المنطقية "التي تمثل اساس عملية التصميم" إلى دارات ترانزستورية على الشرائح السيليكونية "و خصوصا في حال كانت الكمية المطلوبة من هذه الشرائح قليلة"
اتمنى أن يكون هذا الموضوع قد اعجبكم و أي استفسار انا جاهز
"هناك بعض المصطلحات لم أقم بترجمتها عمدا كي تقوموا ببعض البحث عنها

"

**™ č α Я β ỗ η** · 28-02-2011, 19:15

مُوضوع مُمتاز اخِي خَير الدين ... وَجبة دسمة من المعلومات

**S@M** · 28-02-2011, 19:20

مرحبا بعودة المواضيع الممتازة مرة اخرى ...:ah7:

تسلم ايدك يا عزيزى خير الدين

**mmels** · 28-02-2011, 19:27

اهلا وسهلا بموضوعاتك اخ كرانش

**المحب لدين الله** · 28-02-2011, 19:29

اخي بسم الله ما شاء الله الموضوع دسم جدا

بارك الله فيك افادتنا والله

**DaRk L0rD** · 28-02-2011, 19:34

رائع اخي كرانش ومرحبا بمواضيعك المميزة جدا

**hopa102** · 28-02-2011, 19:50

شرح ممتاز و سلس نرجو المزيد من هذه تانوعية من المعلومات

**HD-LEGEND** · 28-02-2011, 20:20

موضوع رائع اخي خير الدين كما عودتنا
تسلم علي الموضوع اخي

**Danteroid** · 28-02-2011, 21:43

موضوع من المواضيع المميزه اخي كرانش افادني الكثير

**melfeshawey** · 01-03-2011, 01:35

جزاك الله خيرا أستاذ خير الدين
هل تقصد بـ ( الاشارات التشابهية ) : التناظرية أو ضد الرقمية ( Arabic of Analog ) ؟
أعتقد و العلم عند الله أن التناظرية ترجمة أقرب إلى الصواب ، زادك الله علما و رزقك العلم و حسن العمل و إيانا أجمعين

**Am|r** · 02-03-2011, 18:59

موضوع الحقيقة افادنى جدا و بة كمية معلومات قوية و مفيدة بشكل مش طبيعى

انا من ضمن الناس الى لا احب اطلاقا التعامل مع لغات البرمجة و خاصة التى تتعامل بشكل مباشر مع الانطمة و المصفوفات قكل ما اعلمة عن لغات البرمجة هو ما يتعلق بتصميم المواقع فقط Visual Basic و شوية +C و لكن عدم ترجمتك لبعض المصطلحات و عدم شرحها جعلنى ابحث عنها ومن ضمن هذة المصطلحات و الى شدنى جدا هو مصطلح الـ VHDL و الخاص بالشرائح القابلة للبرمجة او FPGA

و هذا ذكر لما فهمتو من خلال اطلاعى و بحثى عن هذا المصطلح

VHDL :

VHSIC HDL و هى تعنى Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language و تعنى " لغة التوصيف للدوائر المتكاملة العالية السرعة المدمجة فى الحاسب "
و هى لغة برمجة تستعمل فى وصف و محاكاه VHSIC و بعد ذالك اعتبرت احد مقايس IEEE و الجدير بالذكر ان هذة اللغة تتضمن اغلب انوا ع البيانات كالرقام الصحيحة و الحقيقية و الاحرف و العمليات المنطقية ة تتعامل مع جميع انواع المصفوفات فهى لغة عامة جدا و بالرغم من انها لغة مميزة و تستخدم بشكل اساسى فى الشرائح القابلة للتعديل FPGA/CPLD و لها اهميتها الا ان كثيرين منمن لا يحبون استخدامها و يفضلون اللغات الاخرى للبرمجة
و غندما تترجم او توضع VHDL من خلال دوائر او بمعنى اخر عند استخدمها فى برمجة شرائح FPGA فالعتاد يحدد من شفيرة VHDL

المصدر Wikipedia و بعض المواقع الاجنبية ... و كان هذا ملخص لما قرائتة و ما اتفق علية اغلب المواقع

اتمنى لو كان عندى اى خطأ ... ارجو توضيحة

وشكرا CR@N$H على الموضوع المقيد جدا

و لكن لى سؤال : هل النواة او البنية الاساسية للمعالجات بمختلف انواعها واحدة ام تختلف اختلاف جذرى من معالجات خاصة بتحليل اشارات او فك تشفير او معالجات SOC كما ذكرت انت ؟

و لك كامل التحية و فى انتظار موضوعات قادمة ... و ارجو ان تعلن عن جميع موضوعاتك عند صدورها فى موضوع الاسعار لانى دائم التواجد هناك باستمرار

**علي عبد الستار** · 03-03-2011, 10:52

السلام عليكم
شرح جميل جدا وتضحت عندي بعض الصور عن المعالجات
السلام عليكم

**CR@N$H** · 04-03-2011, 14:43

جزاك الله خيرا أستاذ خير الدين
هل تقصد بـ ( الاشارات التشابهية ) : التناظرية أو ضد الرقمية ( Arabic of Analog ) ؟
أعتقد و العلم عند الله أن التناظرية ترجمة أقرب إلى الصواب ، زادك الله علما و رزقك العلم و حسن العمل و إيانا أجمعين

نعم ولكن المشكلة بالمصطلحات و تعريبها

و لكن لى سؤال : هل النواة او البنية الاساسية للمعالجات بمختلف انواعها واحدة ام تختلف اختلاف جذرى من معالجات خاصة بتحليل اشارات او فك تشفير او معالجات SOC كما ذكرت انت ؟

لكل نواة معالج بنيتها الخاصة بها و البنية الداخلية للمعالج تحدد مواصفاته بالإضافة إلى انها تحدد التعليمات التي يدعمها المعالج و بالتالي الأنظمة التي يستطيع التعامل معها