عبدالله الوشمي
30-09-07, 04:33 am
المعالج نستطيع أن نعتبره العقل المدبر للحاسب الآلي ، ففيه تنفذ العمليات الرئيسة التي ينفذها الحاسب الآلي هي العمليات المنطقية والحسابية ، ويسمى المعالج اختصارا CPU وهي اختصار لكلمات Central Processing Unit أي وحدة المعالجة المركزية ، وإذا أتينا للبحث في المكونات الرئيسية للمعالج الحديث فإن أهم أجزائه على الإطلاق تظهر في الرسمة التالية التي تخص معالجات AMD Athlon 64FX وتحتها شرح مبسط:
وحدة التحكم
Control Unit هي وحدة التحكم في المعالج ومن هذا نفهم أنها الجزء الأهم فيه فهي تقوم بتوجيه وحدة الحساب والمنطق والمسجلات لما تعمل وكيف تعمل وفي أي وقت تعمل.
وحدة الحساب والمنطق
ويرمز لها بالرمز ALU وهو اختصار لكلمات Arithmetic and Logic Unit وظيفتها العمليات الحسابية كالجمع والطرح والضرب والقسمة والعمليات المنطقية مثل (و ، أو ، ليس ، إذا كان فإن)
FPU
Floating Point Unit وحدة حساب النقطة العائمة ويقصد بالنقطة العائمة نقطة الكسر ، فتكون هذه الوحدة مخصصة لمعالجات العمليات الرقمية.
L1 Cache
الذاكرة المخبئية من المستوى الأول ، وهي مقسمة على قسمين ، قسم للقرائة فقط وقسم يقبل الكتابة عليه وكلما زادت هذه الذاكرة كلما زاد ذلك من أداء المعالج. وهي مرتفعة السعر لذلك يكون حجمها صغير في المعالج 8-64 كيلوبايت.
L2 Cache
الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني ، وظيفة هذه الذاكرة تكمن في كونها ذاكرة مؤقتة سريعة جدا بحيث تعمل على تسريع تدفق التعليمات إلى المعالج عبر الذاكرة. وتكون أكثر من المستوى الأول ، وظيفتها الرئيسية تسريع أداء المعالج ونقل البيانات ، ويكون ترددها مساويا لتردد المعالج ، وغالبا ما تكون هذه الذاكرة ما بين 256-1024 كيلوبايت.
L3 Cache
الذاكرة المخبئية من المستوى الثالث ، لا تختلف عن L2 من حيث الوظيفة إلا أنها أقل منها في السرعة ، وتتميز بحجمها الكبير 1-8 ميجابايت وهي أقل كذلك من حيث السعر ، وظيفتها سد الفجوة ما بين L2 و الذاكرة الرئيسية حيث تعتبر مرحلة وسيطة بينهما ، وتتميز هذه الذاكرة بتوقيت أقل وقابلية توسيعها أكبر وأكثر عملية من L2.
BSB
Backside Bus ناقل الجانب الخلفي وهو ناقل التعليمات ما بين المعالج والذاكرة المخبئية من المستوى الثاني.
FSB
Frontside Bus ناقل الجانب الأمامي وهو ناقل التعليمات ما بين المعالج والذاكرة الرئيسية.
HyperTransport
أصبح الآن القياس مختلفا ففي معالجات AMD من جيل HyperTrnasport بت 64بدأت الشركة باعتماد تقنية وهي بديل عن الناقل الأمامي FSB وتتميز بالقدرة الهائلة والسرعة العالية حيث أن سرعة هذا الناقل حاليا Mhz ( تتراوح مابين (1600 - 2000
ويقاس أداءها بكمية البيانات المتدفقة في الثانية.
المسجلات
Registers عبارة عن مسجلات لتخزين البيانات المستخدمة في وحدة الحساب والمنطق لإتمام المهام المطلوبة من قبل وحدة التحكم.
Thermal Monitor
نظام حماية المعالج من الاحتراق ، وظيفته قراءة درجة حرارة المعالج فإذا وصلت إلى حد الخطر إما أن يتوقف الجهاز عن العمل أو ينزل تردد المعالج حتى تتناقص حرارته ، ولكل شركة طريقتها الخاصة بذلك.
Enhanced Virus protection
تقنية اخترعتها وطورتها شركة AMD وتقوم شركة Microsoft بدعمها من خلال نظام التشغيل WindowsXP تقوم على مكافحة الفيروسات والتروجان مباشرة عبر تقنية مضمنة في المعالج ، وهي نقلة نوعية في مجال مكافحة الفايروسات.
المعالجات التي تحتوي على هذه التقنية هي معالجات
AMD 64-AMD 64 FX- AMD Opteron-AMD Sempron
تقاس سرعة المعالج بالهيرتز(دورة/ ثانية) ، فإذا قيل لنا أن معالج مثل بنتيوم 4 يعمل بتردد 3.4 جيجاهيرتز فهذا يعني أن المعالج ينفذ 3400 ميجاهيرتز في الثانية أو 3400 مليون هيرتز في الثانية ، والهيرتز كما نعرف هي الدورة التي من الممكن أن ينفذ فيها المعالج شيئا من مهامه خلال زمن معين ، والجيجاهيرتز يساوي 1000 ميجاهيرتز ، ولا يدل هذا الرقم بأي حال من الأحوال على الأداء بين المعالجات المختلفة ، ونقصد بالأداء سرعة إنجاز المهمات ، فلو افترضنا أن لدينا معالجان من نفس النوعية ، ولنفترض السيليرون مثلا فإن أدء سيليرون يعمل بتردد 2800 ميجاهيرتز أكبر من أداء سيليرون بتردد 2400 ميجاهيرتز ، ولكن لو أتينا بمعالجين من صنفين مختلفين ، ولنفترض معالج بنتيوم 4 وسيليرون وكلاهما بتردد 2800 ميجاهيرتز فإن بتنيوم 4 يعطي أداء أعلى من أداء سيليرون من نفس السرعة ، وسنجد أن بنتيوم 4 يؤدي مهاما أكبر في نفس المدة على الرغم من أن التردد في كلا المعالجين واحد وذلك لاختلافات أخرى في المعالج.
ما الذي يحدد أداء المعالج
هناك الكثير من الأشياء التي تحدد قدرة المعالج على تنفيذ المهام بسرعة أكبر ، ولكننا سنعين أهم هذه العوامل وهي التالية:
تردد المعالج
وقد سبق أن قلنا أنه لا يشترط أن يعني ذلك أن المعالج ذي التردد الأعلى يعطي أداء أكبر ، ولكن يكون هذا على شرط أن المعالج من نفس النوعية وبنفس المواصفات الفنية فإذا أتينا بمعالج آخر له نفس المواصفات ولكنه يزيد عنه في التردد فإن هذا يعني أنه أفضل أداء.
تردد الناقل الأمامي
الناقل الامامى هو خط سير المعلومات من المعالج الى الجسر الشمالى. الامر المهم هنا هو ان المعالج لايخاطب الذاكرة بشكل مباشر بل عن طريق الجسر الشمالى (بما عدا المعالجات الحديثة من AMD). هذا يعنى انه يوجد لدينا ناقلين احدهما من المعالج الى الجسر الشمالى وهو ما يسمى بالناقل الامامى، والثانى من الجسر الشمالى الى الذاكرة وهو يسمى ناقل الذاكرة. سرعة المعالج تشتق من الناقل الامامى الموجود بين المعالج والجسر الشمالى.
المعالجات الحديثة من AMD مثل اثلون64 و اوبيرتون تتحكم بالذاكرة بشكل مباشر وليس عن طريق الجسر الشمالى.
(AMD تسمى الناقل الامامى Hyper Transport Bus وهو مختلف تقنيا عن FSB ولكنه يؤدى نفس الدور وهو نقل المعلومة من المعالج الى الجسر الشمالى).
القطعة المسئولة عن الاتصال بالذاكرة ونقل المعلومات منها واليها تسمى المتحكم بالذاكرة (Memory Controller) وهى تكون إما بالجسر الشمالى او مبنية بداخل المعالج كما هو الحال بمعالجات اثلون64 و اوبيرتون.
كلما زاد تردد الناقل الأمامي FSB كلما أدى ذلك إلى مزيد من البيانات التي تنتقل من المعالج إلى الذاكرة الرئيسية )العشوائية
( تردد الناقل الأمامي FSB لبينتيوم 4
(800-533-400) Mhz
تردد الناقل الأمامي FSBلمعالجات
AMD (Athlon & Sempron)
Mhz (266-333-444 )
تردد الناقل الأمامي في معالجات
AMD 64- AMD 64 FX- AMD Opteron
Mhz( 2600 - يساوي سرعة المعالج أي بين (1400
ولذلك لو أتينا بمعالجين من نفس الصنف ومتشابهة في المواصفات وبتردد 2.4Ghz على سبيل المثال ، بحيث يكون أحدهما بتردد ناقل 400 والثاني بتردد ناقل 533 فإن ذلك يعني ان المعالج الثاني يعطي أداء أكبر.
الذاكرة المخبئية
سواء كانت ذاكرة المستوى الأول(L1) أو المستوى الثاني(L2) أو المستوى الثالث (L3) في بعض المعالجات، فإن زيادتها يعني زيادة أداء المعالج ، وهذا يفسر الفرق الشاسع بين معالج Celeron-D الذي يعمل بذاكرة مخبئة من المستوى الثاني بحجم 256 كيلوبايت ومعالج Pentium4 الذي يعمل بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني بحجم 512 كيلوبايت.
حجم الترانزستورات
أو تقنية التصنيع
ويقصد بها الحجم الذي صنعت وفقه ملايين الترانزستورات الموجودة في المعالج وتقاس بالماكيرون (1مم= مليون نانومتر) أو بالنانومتر وحاليا أشهر تقنيات التصنيع ما بين 130 نانومتر و 90 نانومتر
حجم الترانستور الأصغر يساعد في تقليل المقاومة وتقليل الوقت وبالتالي زيادة فاعلية التوصيل الكهربائي ( إستهلاك طاقة أقل ) وإنتاج حراري أقل نظرا لانخفاض المقاومة وسرعات أكبر نظرا لأن المعالج يتكون من ملايين الترانزستورات وكل ترانزستور به بوابة ومنبع ومصرف ويمكن تخيل المنبع والمصرف بطرفي أنبوبة ومهمة البوابة هي أن تسمح أو تمنع تدفق الالكترونات (التيار) خلال الأنبوب من المنبع إلى المصرف كما توجد شريحة بين البوابة وطرف الأنبوب وبالتالي فإن تصغير الترانزستور سيؤدي إلى تصغير البوابة وكذلك تصغير الشريحة التي بينها وبين الأنبوب وكذلك تصغير المسافة (طول الأنبوب) التي تتدفق من خلالها الالكترونات من المنبع إلى المصرف فتقطع الإلكترونات هذه المسافة في زمن أقل مما يؤدي إلى سرعة الأداء وقد أشارت المصادر العلمية المتخصصة إلى هذا التفسير.
التعليمات Instructions
فيتميز كل معالج باستخدامة مجموعة من التعليمات التي تساهم في جعل المعالج ينفذ تعليمات أكثر ، وتطور Intel تقنية SIMD مثل SSE و SSE3 و SSE2 بينما تطور شركة AMD تعليمات 3DNow الموجهة تخصيصا للتقنية ثلاثية الأبعاد ، وتمميز AMD بتضمينها تقنية Intel بينما لا تقوم Intel بتظمين تقنيات AMD في معالجاتها.
التقنيات الفنية
التي تساهم
في زيادة الأداء
هناك بعض التقنيات الإضافية التي تساهم في أداء المعالج تقوم الشركات بتطويرها ،
طورت AMD تقنيةHyperTrasnport
وهو عبارة عن ناقلو تقنية تظهر معالجين بدلا من واحد تساهم في زيادة التدفق ما بين الذاكرة والمعالج وطقم الراقات وبشكل كبير جدا وهي تقنية لمعالجات AMD 64- AMD 64 FX- AMD Opteron.
أما تقنية Hyper-Threading في معالجات Pentium4 عبارة عن تقنية استغلال الطاقة الغير مستخدمة في المعالج على هيئة معالج افتراضي ثاني لكي يمكن الإستفادة منه ، بحيث يستمر المعالج بالعمل بطاقته الكاملة 100% مما ينتج عنه أداء أعلى ،
ملاحظة
AMD أعلنت
HyperTransport عن تقنية
في سنة 1999 وظهرت في المعالجات أول مرة في
بتاريخ 21-4 -2003 Opteron معالجات
النور إلا في 2003Hyper-Threading بينما لم ترى
Opteron وبعد الإطلاق الرسمي لمعالجات
Xeonأساسا لمعالجات Hyper-Threadingوطورت
تطرحها لمعالجاتIntelجعل منAMDولكن ارتفاع أداء Pentium 4معالجات
HyperTransport يرجع إلى تقنية HT وكتنويه فإن الإختصار
Hyper-Threadingوليس
نظرا لكونها الأولى... وإضافة لذلك فإن طريقة الكتابة الرسمية لتقنية
تفرض عدم وجود فاصل بين الكلمتينHyperTransport
تفرض وجود شرطة بين الكلمتين Hyper-Threadingبينما طريقة كتابة
للتأكد من التسمية الرسمية Intel يمكنك الرجوع لموقع
الشركات المنتجة للمعالجات
هناك شركتان تتنافسان في قطاع معالجات الحاسب الآلي الشخصي ، وإذا أخرجنا شركة VIA المنتجة للمعالجات منخفضة الطاقة التي تعتبر متأخرة عن الركب كثيرا فإن الشركتين هما Intel و AMD واللتان وصل التحدي بينهما إلى أقصاه خلال السنوات الأخيرة وسنستعرض أشهر المعالجات الحديثة الخاصة بكل منهما :
معالجات AMD
المعالجات الخاصة بالكمبيوتر المكتبي:
AMD Athlon 64 FX :
هو معالج احترافي صمم ليعطي أفضل أداء للتطبيقات القوية مثل برامج التصميم والألعاب بالإضافة لدعمة تقنية 64 بت و 32 بت ، ولا ترمز شركة AMD معالجاتها تبعا لتردد المعالج ، بل تحسبها وفق ما تقدمه معالجات AMD Athlon السابقة ، وترمز الشركة وفق المقطع التالي FX- ##. أول ظهور للمعالج كان FX-51 والآن توفر FX- 53 أي تكون الزيادة بمعدل 2 لكل معالج ، والمعالج القادم هو Athlon 64 FX-55.
AMD Athlon 64 :
نفس الأداء الجبار الموجود في المعالج السابق ولكن بدعم أقل لمحبي الألعاب والبرامج الرسومية ودعم لكلا التقنيتين 64 و32 بت. وطريقة ترقيمة كالتالي Athlon 64 ####+ حيث يتكون من 4 ارقام مثل 2800+ وهذا الرقم يدل على الأداء أي ان اداءه يوازي اداء معالج AMD Athlon السابقة بتردد 2800 ميجاهيرتز(ارجو الأنتباه الى انه لا يدل بأي حال على التردد الفعلي للمعالج).
AMD Athlon XP :
وهو مخصص للأستخدامات العامة ويأتي بناقل أمامي 400 ميجاهيرتز وطريقة ترقيمة كسابقة.
AMD Sempron :
وهو مخصص للأستخدامات العامة ويأتي بناقل أمامي 400 ميجاهيرتز وطريقة ترقيمة كسابقة.
المعالجات الخاصة بالكمبيوتر المحمول:
Mobile AMD Athlon 64:
ويدعم 32 و 64 بت , استهلاك منخفض للطاقة، طريقة ترقيمة كسابقة كترقيم Athlon 64.
AMD Athlon 64 for Notebooks:
دعم 32 و 64 بت , استهلاك منخفض للطاقة. طريقة ترقيمة كسابقة كترقيم سابقه.
Mobile AMD Athlon XP-M:
الترقيم مشابه لترقيم Athlon XP.
Mobile AMD Athlon 4 :
الترقيم كسابقة ولكنه بأداء أقل وبسعر أقل.
المعالجات الخاصة بالأجهزة الخادمة Server ومحطات العمل Workstation:
AMD Opteron for Servers :
طريقة ترقيمة كالتالي XYY EE أو XYY HE حيث X تدل على عدد المزودات الفرعية أما YY تدل على الأداء أما HE تعني استهلاك للطاقة قدرة 55W وEE يكون الأستهلاك 30W.
AMD Athlon MP for Servers :
طريقة ترقيمة ####+ كسابقاته.
AMD Opteron for Workstations :
طريقة ترقيمة كالتالي XYY EE أو XYY HE حيث X تدل على عدد المزودات الفرعية أما YY تدل على الأداء أما HE تعني استهلاك للطاقة قدرة 55W وEE يكون الأستهلاك 30W.
AMD Athlon MP for Workstations :
طريقة ترقيمة ####+ كسابقاته.
بقي أن أن نعلم أن معالج Opetron يعمل كذلك بتقنية 64 بت ، وجميع هذا النوع من المعالج تعتمد على ناقل HyperTransport وتأتي بتقنية تصنيع (90-130 ) نانومتر.
معالجات Intel
بالنسبة للترقيم فقد لحقت شركة Intel بشركة AMD بعد ان اقتنعت بأن ترميز المعالجات يجب أن يبنى على أداء المعالج وليس على تردده الظاهري ، والكثير من المستخدمين كانوا يتعاملون مع طريقة AMD على أنها طريقة للخداع ، ولكن التطور أثبت عكس ذلك.
المعالجات الخاصة بالكمبيوتر المكتبي:
Intel Pentium 4 Processor with HT Technology Extreme Edition :
وهو معالج احترافي يعطي أداءا رائعا في التطبيقات القوية مثل تحرير الفيديو والرسوم والألعاب وهو معالج باهظ الثمن, ذاكرة مخبئة L2 بحجم 512KB وذاكرة مخبئية L3 بحجم 2MB , وتقنية Hyper - Threading ويعمل بتردد ناقل 800Mhz.
Intel Pentium 4 Processor with HT Technology :
تقنية Hyper - Threading بحجم الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني تأتي بحجم 512KB او 1MB ويعمل بتردد ناقل 400Mhz و 533Mhz و 800Mhz وهو ذو حرارة مرتفعة واستهلاك كبير للطاقة الكهربائية
Intel Celeron:
تأتي بسعر منخفض وتقدم اداء لا بأس به في احتيجات معظم المستخدمين مثل الأنترنت وبرامج الأوفس , وهي تأتي بذاكرة مخبئة من المستوى الثاني بحجم 128KB و 256KB ويعمل بتردد ناقل 400Mhz ، النسخة D تعمل بتردد ناقل 533Mhz.
المعالجات الخاصة بالكمبيوتر المحمول:
Intel Pentium M: :
وهي تأتي في الكمبيوترات المحمولة التي تعتمد على منظومة سنترينو و تأتي بسرعات تردد منخفضة ألا انها تقدم اداء عالي وذلك ناتج من تخفيض خطوط المعالجة في داخل المعالجات حيث عددها الآن 15 خط وهذا فائدته تقليل من استهلاك الطاقة وأدى ايضاً الى تقليل التردد وبالتالي انخفضت الحرارة الناتجة من الترددات العالية ويعمل بتردد ناقل 400Mhz.
Intel Celeron M :
وهو كسابقة في الكمبيوترات المكتبية فهو يأتي بسعر منخفض ومخصص لأولئك الأشخاص الذين يستخدمون المحمول في الأحتياجات العادية وهو يأتي بذاكرة مخبئة من المستوى الثاني بحجم 512KB ، ويعمل بتردد ناقل 400Mhz.
Mobile Intel Celeron:
وهو السيليرون المخصص للمحمول ويأتي بسعر منخفض ويعمل بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني 128-256 كيلوبايت ، ويعمل بتردد ناقل 400Mhz.
Mobile Intel Pentium 4:
يأتي هذا المعالج على صورتين ، إما داعم لتقنية HyperThreading ويعمل بذاكرة كاش 512KB وبحجم تصنيع 130 نانومتر أو بذاكرة كاش 1MB و حجم تصنيع للترانستور 90 نانومتر ، وقد يأتي المعالج غير داعم لتقنية HyperThreading ويعمل بذاكرة كاش 512KB وبحجم تصنيع 130 نانومتر.
Mobile Intel Pentium 4-M:
ويأتي هذا المعالج غير داعم لتقنية HyperThreading ويعمل بذاكرة كاش 512 كيلوبايت وبحجم تصنيع 130 نانومتر.
ملاحظة: عند المقارنة بين المعالجين Pentium 4 و Pentium 4-M فإن الأول يعمل بفرق جهد 1.55 فولط والثاني 1.3 فولط ، وعند المقارنة بين كلا المعالجين عند تردد ناقل 2.4 جيجاهيرتز فإن Mobile P4 يستهلك 59.8 واط ويعمل بتردد ناقل 533 ميجاهيرتز بينما Mobile P4-M يستهلك 35 واط من الطاقة ويعمل بتردد ناقل 400 ميجاهيرتز كذلك في حالة المقارنة ما بين Celeron-M و Mobile Celeron فإن الأول يعتبر أقل استهلاكا للطاقة حيث يصل استهلاكه للطاقة إلى 24.5 واط أما الثاني فيصل استهلاكه للطاقة إلى 30 واط.
المعالجات الخاصة بالأجهزة الخادمة Server ومحطات العمل Workstation:
Intel Itanium 2 :
الذاكرة المخبئة من المستوى الأول L1 بحجم 32KB وذاكرة مخبيئة من المستوى الثاني L2 بحجم 256KB وذاكرة مخبئة من المستوى الثالث بحجم 1.5MB أو 3MB أو 6MB وبترددات 900Mhz و 1Ghz ويأتي بسرعات900 ميجاهيرتز – 1جيجا هيرتز – 1.40 جيجا هيرتز – 1.60 جيجا هيرتز , وكلها تردد ناقل النظام فيها 400 ميجا هيرتز.
Intel Itanium 2 منخفض الجهد: وهي تأتي بسرعات 1-1.30-1.40-1.50-1.60 جيجاهيرتز وذاكرة مخبئة L3 = 6 – 4 – 3 – 1.5 MP
Intel Xeon MP :
وهي تستخدم في الكمبيوترات اللي تعتمد على أكثر من معالج, وتأتي بتقنية HT ,ناقل النظام فيها 400 ميجاهيرتز ويأتي بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني L2 بحجم 256KB وذاكرة مخبئية من المستوى الثالث بحجم 512KB أو 1MB أو 2MB.
وتستطيع شراء المعالج على هيئتين:
Retailer Box
ويأتي المعالج مضمنا في علبة معه المروحة وكتيب إرشادي وضمان لمدة عام أو ثلاث أعوام.
OEM
وهذه يباع فيها المعالج لوحده فقط وهي أرخص بكثير من الهيئة الأولى ولكنها بضمان 30 يوما في الغالب.
وغالبا ما تكون المروحة التي تأتي مع المعالج مناسبة له إلا أن في حالات المعالجات السريعة يفضل أن يكون المشتت الحراري من النوع الكبير و المروحة العالية الكفائة وستجد في قسم الدروس العملية أو ما يختص بهياكل الأجهزة وعملية تبريد المعالجات ما يغطي حاجتك في هذا الجانب.
وحدة التحكم
Control Unit هي وحدة التحكم في المعالج ومن هذا نفهم أنها الجزء الأهم فيه فهي تقوم بتوجيه وحدة الحساب والمنطق والمسجلات لما تعمل وكيف تعمل وفي أي وقت تعمل.
وحدة الحساب والمنطق
ويرمز لها بالرمز ALU وهو اختصار لكلمات Arithmetic and Logic Unit وظيفتها العمليات الحسابية كالجمع والطرح والضرب والقسمة والعمليات المنطقية مثل (و ، أو ، ليس ، إذا كان فإن)
FPU
Floating Point Unit وحدة حساب النقطة العائمة ويقصد بالنقطة العائمة نقطة الكسر ، فتكون هذه الوحدة مخصصة لمعالجات العمليات الرقمية.
L1 Cache
الذاكرة المخبئية من المستوى الأول ، وهي مقسمة على قسمين ، قسم للقرائة فقط وقسم يقبل الكتابة عليه وكلما زادت هذه الذاكرة كلما زاد ذلك من أداء المعالج. وهي مرتفعة السعر لذلك يكون حجمها صغير في المعالج 8-64 كيلوبايت.
L2 Cache
الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني ، وظيفة هذه الذاكرة تكمن في كونها ذاكرة مؤقتة سريعة جدا بحيث تعمل على تسريع تدفق التعليمات إلى المعالج عبر الذاكرة. وتكون أكثر من المستوى الأول ، وظيفتها الرئيسية تسريع أداء المعالج ونقل البيانات ، ويكون ترددها مساويا لتردد المعالج ، وغالبا ما تكون هذه الذاكرة ما بين 256-1024 كيلوبايت.
L3 Cache
الذاكرة المخبئية من المستوى الثالث ، لا تختلف عن L2 من حيث الوظيفة إلا أنها أقل منها في السرعة ، وتتميز بحجمها الكبير 1-8 ميجابايت وهي أقل كذلك من حيث السعر ، وظيفتها سد الفجوة ما بين L2 و الذاكرة الرئيسية حيث تعتبر مرحلة وسيطة بينهما ، وتتميز هذه الذاكرة بتوقيت أقل وقابلية توسيعها أكبر وأكثر عملية من L2.
BSB
Backside Bus ناقل الجانب الخلفي وهو ناقل التعليمات ما بين المعالج والذاكرة المخبئية من المستوى الثاني.
FSB
Frontside Bus ناقل الجانب الأمامي وهو ناقل التعليمات ما بين المعالج والذاكرة الرئيسية.
HyperTransport
أصبح الآن القياس مختلفا ففي معالجات AMD من جيل HyperTrnasport بت 64بدأت الشركة باعتماد تقنية وهي بديل عن الناقل الأمامي FSB وتتميز بالقدرة الهائلة والسرعة العالية حيث أن سرعة هذا الناقل حاليا Mhz ( تتراوح مابين (1600 - 2000
ويقاس أداءها بكمية البيانات المتدفقة في الثانية.
المسجلات
Registers عبارة عن مسجلات لتخزين البيانات المستخدمة في وحدة الحساب والمنطق لإتمام المهام المطلوبة من قبل وحدة التحكم.
Thermal Monitor
نظام حماية المعالج من الاحتراق ، وظيفته قراءة درجة حرارة المعالج فإذا وصلت إلى حد الخطر إما أن يتوقف الجهاز عن العمل أو ينزل تردد المعالج حتى تتناقص حرارته ، ولكل شركة طريقتها الخاصة بذلك.
Enhanced Virus protection
تقنية اخترعتها وطورتها شركة AMD وتقوم شركة Microsoft بدعمها من خلال نظام التشغيل WindowsXP تقوم على مكافحة الفيروسات والتروجان مباشرة عبر تقنية مضمنة في المعالج ، وهي نقلة نوعية في مجال مكافحة الفايروسات.
المعالجات التي تحتوي على هذه التقنية هي معالجات
AMD 64-AMD 64 FX- AMD Opteron-AMD Sempron
تقاس سرعة المعالج بالهيرتز(دورة/ ثانية) ، فإذا قيل لنا أن معالج مثل بنتيوم 4 يعمل بتردد 3.4 جيجاهيرتز فهذا يعني أن المعالج ينفذ 3400 ميجاهيرتز في الثانية أو 3400 مليون هيرتز في الثانية ، والهيرتز كما نعرف هي الدورة التي من الممكن أن ينفذ فيها المعالج شيئا من مهامه خلال زمن معين ، والجيجاهيرتز يساوي 1000 ميجاهيرتز ، ولا يدل هذا الرقم بأي حال من الأحوال على الأداء بين المعالجات المختلفة ، ونقصد بالأداء سرعة إنجاز المهمات ، فلو افترضنا أن لدينا معالجان من نفس النوعية ، ولنفترض السيليرون مثلا فإن أدء سيليرون يعمل بتردد 2800 ميجاهيرتز أكبر من أداء سيليرون بتردد 2400 ميجاهيرتز ، ولكن لو أتينا بمعالجين من صنفين مختلفين ، ولنفترض معالج بنتيوم 4 وسيليرون وكلاهما بتردد 2800 ميجاهيرتز فإن بتنيوم 4 يعطي أداء أعلى من أداء سيليرون من نفس السرعة ، وسنجد أن بنتيوم 4 يؤدي مهاما أكبر في نفس المدة على الرغم من أن التردد في كلا المعالجين واحد وذلك لاختلافات أخرى في المعالج.
ما الذي يحدد أداء المعالج
هناك الكثير من الأشياء التي تحدد قدرة المعالج على تنفيذ المهام بسرعة أكبر ، ولكننا سنعين أهم هذه العوامل وهي التالية:
تردد المعالج
وقد سبق أن قلنا أنه لا يشترط أن يعني ذلك أن المعالج ذي التردد الأعلى يعطي أداء أكبر ، ولكن يكون هذا على شرط أن المعالج من نفس النوعية وبنفس المواصفات الفنية فإذا أتينا بمعالج آخر له نفس المواصفات ولكنه يزيد عنه في التردد فإن هذا يعني أنه أفضل أداء.
تردد الناقل الأمامي
الناقل الامامى هو خط سير المعلومات من المعالج الى الجسر الشمالى. الامر المهم هنا هو ان المعالج لايخاطب الذاكرة بشكل مباشر بل عن طريق الجسر الشمالى (بما عدا المعالجات الحديثة من AMD). هذا يعنى انه يوجد لدينا ناقلين احدهما من المعالج الى الجسر الشمالى وهو ما يسمى بالناقل الامامى، والثانى من الجسر الشمالى الى الذاكرة وهو يسمى ناقل الذاكرة. سرعة المعالج تشتق من الناقل الامامى الموجود بين المعالج والجسر الشمالى.
المعالجات الحديثة من AMD مثل اثلون64 و اوبيرتون تتحكم بالذاكرة بشكل مباشر وليس عن طريق الجسر الشمالى.
(AMD تسمى الناقل الامامى Hyper Transport Bus وهو مختلف تقنيا عن FSB ولكنه يؤدى نفس الدور وهو نقل المعلومة من المعالج الى الجسر الشمالى).
القطعة المسئولة عن الاتصال بالذاكرة ونقل المعلومات منها واليها تسمى المتحكم بالذاكرة (Memory Controller) وهى تكون إما بالجسر الشمالى او مبنية بداخل المعالج كما هو الحال بمعالجات اثلون64 و اوبيرتون.
كلما زاد تردد الناقل الأمامي FSB كلما أدى ذلك إلى مزيد من البيانات التي تنتقل من المعالج إلى الذاكرة الرئيسية )العشوائية
( تردد الناقل الأمامي FSB لبينتيوم 4
(800-533-400) Mhz
تردد الناقل الأمامي FSBلمعالجات
AMD (Athlon & Sempron)
Mhz (266-333-444 )
تردد الناقل الأمامي في معالجات
AMD 64- AMD 64 FX- AMD Opteron
Mhz( 2600 - يساوي سرعة المعالج أي بين (1400
ولذلك لو أتينا بمعالجين من نفس الصنف ومتشابهة في المواصفات وبتردد 2.4Ghz على سبيل المثال ، بحيث يكون أحدهما بتردد ناقل 400 والثاني بتردد ناقل 533 فإن ذلك يعني ان المعالج الثاني يعطي أداء أكبر.
الذاكرة المخبئية
سواء كانت ذاكرة المستوى الأول(L1) أو المستوى الثاني(L2) أو المستوى الثالث (L3) في بعض المعالجات، فإن زيادتها يعني زيادة أداء المعالج ، وهذا يفسر الفرق الشاسع بين معالج Celeron-D الذي يعمل بذاكرة مخبئة من المستوى الثاني بحجم 256 كيلوبايت ومعالج Pentium4 الذي يعمل بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني بحجم 512 كيلوبايت.
حجم الترانزستورات
أو تقنية التصنيع
ويقصد بها الحجم الذي صنعت وفقه ملايين الترانزستورات الموجودة في المعالج وتقاس بالماكيرون (1مم= مليون نانومتر) أو بالنانومتر وحاليا أشهر تقنيات التصنيع ما بين 130 نانومتر و 90 نانومتر
حجم الترانستور الأصغر يساعد في تقليل المقاومة وتقليل الوقت وبالتالي زيادة فاعلية التوصيل الكهربائي ( إستهلاك طاقة أقل ) وإنتاج حراري أقل نظرا لانخفاض المقاومة وسرعات أكبر نظرا لأن المعالج يتكون من ملايين الترانزستورات وكل ترانزستور به بوابة ومنبع ومصرف ويمكن تخيل المنبع والمصرف بطرفي أنبوبة ومهمة البوابة هي أن تسمح أو تمنع تدفق الالكترونات (التيار) خلال الأنبوب من المنبع إلى المصرف كما توجد شريحة بين البوابة وطرف الأنبوب وبالتالي فإن تصغير الترانزستور سيؤدي إلى تصغير البوابة وكذلك تصغير الشريحة التي بينها وبين الأنبوب وكذلك تصغير المسافة (طول الأنبوب) التي تتدفق من خلالها الالكترونات من المنبع إلى المصرف فتقطع الإلكترونات هذه المسافة في زمن أقل مما يؤدي إلى سرعة الأداء وقد أشارت المصادر العلمية المتخصصة إلى هذا التفسير.
التعليمات Instructions
فيتميز كل معالج باستخدامة مجموعة من التعليمات التي تساهم في جعل المعالج ينفذ تعليمات أكثر ، وتطور Intel تقنية SIMD مثل SSE و SSE3 و SSE2 بينما تطور شركة AMD تعليمات 3DNow الموجهة تخصيصا للتقنية ثلاثية الأبعاد ، وتمميز AMD بتضمينها تقنية Intel بينما لا تقوم Intel بتظمين تقنيات AMD في معالجاتها.
التقنيات الفنية
التي تساهم
في زيادة الأداء
هناك بعض التقنيات الإضافية التي تساهم في أداء المعالج تقوم الشركات بتطويرها ،
طورت AMD تقنيةHyperTrasnport
وهو عبارة عن ناقلو تقنية تظهر معالجين بدلا من واحد تساهم في زيادة التدفق ما بين الذاكرة والمعالج وطقم الراقات وبشكل كبير جدا وهي تقنية لمعالجات AMD 64- AMD 64 FX- AMD Opteron.
أما تقنية Hyper-Threading في معالجات Pentium4 عبارة عن تقنية استغلال الطاقة الغير مستخدمة في المعالج على هيئة معالج افتراضي ثاني لكي يمكن الإستفادة منه ، بحيث يستمر المعالج بالعمل بطاقته الكاملة 100% مما ينتج عنه أداء أعلى ،
ملاحظة
AMD أعلنت
HyperTransport عن تقنية
في سنة 1999 وظهرت في المعالجات أول مرة في
بتاريخ 21-4 -2003 Opteron معالجات
النور إلا في 2003Hyper-Threading بينما لم ترى
Opteron وبعد الإطلاق الرسمي لمعالجات
Xeonأساسا لمعالجات Hyper-Threadingوطورت
تطرحها لمعالجاتIntelجعل منAMDولكن ارتفاع أداء Pentium 4معالجات
HyperTransport يرجع إلى تقنية HT وكتنويه فإن الإختصار
Hyper-Threadingوليس
نظرا لكونها الأولى... وإضافة لذلك فإن طريقة الكتابة الرسمية لتقنية
تفرض عدم وجود فاصل بين الكلمتينHyperTransport
تفرض وجود شرطة بين الكلمتين Hyper-Threadingبينما طريقة كتابة
للتأكد من التسمية الرسمية Intel يمكنك الرجوع لموقع
الشركات المنتجة للمعالجات
هناك شركتان تتنافسان في قطاع معالجات الحاسب الآلي الشخصي ، وإذا أخرجنا شركة VIA المنتجة للمعالجات منخفضة الطاقة التي تعتبر متأخرة عن الركب كثيرا فإن الشركتين هما Intel و AMD واللتان وصل التحدي بينهما إلى أقصاه خلال السنوات الأخيرة وسنستعرض أشهر المعالجات الحديثة الخاصة بكل منهما :
معالجات AMD
المعالجات الخاصة بالكمبيوتر المكتبي:
AMD Athlon 64 FX :
هو معالج احترافي صمم ليعطي أفضل أداء للتطبيقات القوية مثل برامج التصميم والألعاب بالإضافة لدعمة تقنية 64 بت و 32 بت ، ولا ترمز شركة AMD معالجاتها تبعا لتردد المعالج ، بل تحسبها وفق ما تقدمه معالجات AMD Athlon السابقة ، وترمز الشركة وفق المقطع التالي FX- ##. أول ظهور للمعالج كان FX-51 والآن توفر FX- 53 أي تكون الزيادة بمعدل 2 لكل معالج ، والمعالج القادم هو Athlon 64 FX-55.
AMD Athlon 64 :
نفس الأداء الجبار الموجود في المعالج السابق ولكن بدعم أقل لمحبي الألعاب والبرامج الرسومية ودعم لكلا التقنيتين 64 و32 بت. وطريقة ترقيمة كالتالي Athlon 64 ####+ حيث يتكون من 4 ارقام مثل 2800+ وهذا الرقم يدل على الأداء أي ان اداءه يوازي اداء معالج AMD Athlon السابقة بتردد 2800 ميجاهيرتز(ارجو الأنتباه الى انه لا يدل بأي حال على التردد الفعلي للمعالج).
AMD Athlon XP :
وهو مخصص للأستخدامات العامة ويأتي بناقل أمامي 400 ميجاهيرتز وطريقة ترقيمة كسابقة.
AMD Sempron :
وهو مخصص للأستخدامات العامة ويأتي بناقل أمامي 400 ميجاهيرتز وطريقة ترقيمة كسابقة.
المعالجات الخاصة بالكمبيوتر المحمول:
Mobile AMD Athlon 64:
ويدعم 32 و 64 بت , استهلاك منخفض للطاقة، طريقة ترقيمة كسابقة كترقيم Athlon 64.
AMD Athlon 64 for Notebooks:
دعم 32 و 64 بت , استهلاك منخفض للطاقة. طريقة ترقيمة كسابقة كترقيم سابقه.
Mobile AMD Athlon XP-M:
الترقيم مشابه لترقيم Athlon XP.
Mobile AMD Athlon 4 :
الترقيم كسابقة ولكنه بأداء أقل وبسعر أقل.
المعالجات الخاصة بالأجهزة الخادمة Server ومحطات العمل Workstation:
AMD Opteron for Servers :
طريقة ترقيمة كالتالي XYY EE أو XYY HE حيث X تدل على عدد المزودات الفرعية أما YY تدل على الأداء أما HE تعني استهلاك للطاقة قدرة 55W وEE يكون الأستهلاك 30W.
AMD Athlon MP for Servers :
طريقة ترقيمة ####+ كسابقاته.
AMD Opteron for Workstations :
طريقة ترقيمة كالتالي XYY EE أو XYY HE حيث X تدل على عدد المزودات الفرعية أما YY تدل على الأداء أما HE تعني استهلاك للطاقة قدرة 55W وEE يكون الأستهلاك 30W.
AMD Athlon MP for Workstations :
طريقة ترقيمة ####+ كسابقاته.
بقي أن أن نعلم أن معالج Opetron يعمل كذلك بتقنية 64 بت ، وجميع هذا النوع من المعالج تعتمد على ناقل HyperTransport وتأتي بتقنية تصنيع (90-130 ) نانومتر.
معالجات Intel
بالنسبة للترقيم فقد لحقت شركة Intel بشركة AMD بعد ان اقتنعت بأن ترميز المعالجات يجب أن يبنى على أداء المعالج وليس على تردده الظاهري ، والكثير من المستخدمين كانوا يتعاملون مع طريقة AMD على أنها طريقة للخداع ، ولكن التطور أثبت عكس ذلك.
المعالجات الخاصة بالكمبيوتر المكتبي:
Intel Pentium 4 Processor with HT Technology Extreme Edition :
وهو معالج احترافي يعطي أداءا رائعا في التطبيقات القوية مثل تحرير الفيديو والرسوم والألعاب وهو معالج باهظ الثمن, ذاكرة مخبئة L2 بحجم 512KB وذاكرة مخبئية L3 بحجم 2MB , وتقنية Hyper - Threading ويعمل بتردد ناقل 800Mhz.
Intel Pentium 4 Processor with HT Technology :
تقنية Hyper - Threading بحجم الذاكرة المخبئية من المستوى الثاني تأتي بحجم 512KB او 1MB ويعمل بتردد ناقل 400Mhz و 533Mhz و 800Mhz وهو ذو حرارة مرتفعة واستهلاك كبير للطاقة الكهربائية
Intel Celeron:
تأتي بسعر منخفض وتقدم اداء لا بأس به في احتيجات معظم المستخدمين مثل الأنترنت وبرامج الأوفس , وهي تأتي بذاكرة مخبئة من المستوى الثاني بحجم 128KB و 256KB ويعمل بتردد ناقل 400Mhz ، النسخة D تعمل بتردد ناقل 533Mhz.
المعالجات الخاصة بالكمبيوتر المحمول:
Intel Pentium M: :
وهي تأتي في الكمبيوترات المحمولة التي تعتمد على منظومة سنترينو و تأتي بسرعات تردد منخفضة ألا انها تقدم اداء عالي وذلك ناتج من تخفيض خطوط المعالجة في داخل المعالجات حيث عددها الآن 15 خط وهذا فائدته تقليل من استهلاك الطاقة وأدى ايضاً الى تقليل التردد وبالتالي انخفضت الحرارة الناتجة من الترددات العالية ويعمل بتردد ناقل 400Mhz.
Intel Celeron M :
وهو كسابقة في الكمبيوترات المكتبية فهو يأتي بسعر منخفض ومخصص لأولئك الأشخاص الذين يستخدمون المحمول في الأحتياجات العادية وهو يأتي بذاكرة مخبئة من المستوى الثاني بحجم 512KB ، ويعمل بتردد ناقل 400Mhz.
Mobile Intel Celeron:
وهو السيليرون المخصص للمحمول ويأتي بسعر منخفض ويعمل بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني 128-256 كيلوبايت ، ويعمل بتردد ناقل 400Mhz.
Mobile Intel Pentium 4:
يأتي هذا المعالج على صورتين ، إما داعم لتقنية HyperThreading ويعمل بذاكرة كاش 512KB وبحجم تصنيع 130 نانومتر أو بذاكرة كاش 1MB و حجم تصنيع للترانستور 90 نانومتر ، وقد يأتي المعالج غير داعم لتقنية HyperThreading ويعمل بذاكرة كاش 512KB وبحجم تصنيع 130 نانومتر.
Mobile Intel Pentium 4-M:
ويأتي هذا المعالج غير داعم لتقنية HyperThreading ويعمل بذاكرة كاش 512 كيلوبايت وبحجم تصنيع 130 نانومتر.
ملاحظة: عند المقارنة بين المعالجين Pentium 4 و Pentium 4-M فإن الأول يعمل بفرق جهد 1.55 فولط والثاني 1.3 فولط ، وعند المقارنة بين كلا المعالجين عند تردد ناقل 2.4 جيجاهيرتز فإن Mobile P4 يستهلك 59.8 واط ويعمل بتردد ناقل 533 ميجاهيرتز بينما Mobile P4-M يستهلك 35 واط من الطاقة ويعمل بتردد ناقل 400 ميجاهيرتز كذلك في حالة المقارنة ما بين Celeron-M و Mobile Celeron فإن الأول يعتبر أقل استهلاكا للطاقة حيث يصل استهلاكه للطاقة إلى 24.5 واط أما الثاني فيصل استهلاكه للطاقة إلى 30 واط.
المعالجات الخاصة بالأجهزة الخادمة Server ومحطات العمل Workstation:
Intel Itanium 2 :
الذاكرة المخبئة من المستوى الأول L1 بحجم 32KB وذاكرة مخبيئة من المستوى الثاني L2 بحجم 256KB وذاكرة مخبئة من المستوى الثالث بحجم 1.5MB أو 3MB أو 6MB وبترددات 900Mhz و 1Ghz ويأتي بسرعات900 ميجاهيرتز – 1جيجا هيرتز – 1.40 جيجا هيرتز – 1.60 جيجا هيرتز , وكلها تردد ناقل النظام فيها 400 ميجا هيرتز.
Intel Itanium 2 منخفض الجهد: وهي تأتي بسرعات 1-1.30-1.40-1.50-1.60 جيجاهيرتز وذاكرة مخبئة L3 = 6 – 4 – 3 – 1.5 MP
Intel Xeon MP :
وهي تستخدم في الكمبيوترات اللي تعتمد على أكثر من معالج, وتأتي بتقنية HT ,ناقل النظام فيها 400 ميجاهيرتز ويأتي بذاكرة مخبئية من المستوى الثاني L2 بحجم 256KB وذاكرة مخبئية من المستوى الثالث بحجم 512KB أو 1MB أو 2MB.
وتستطيع شراء المعالج على هيئتين:
Retailer Box
ويأتي المعالج مضمنا في علبة معه المروحة وكتيب إرشادي وضمان لمدة عام أو ثلاث أعوام.
OEM
وهذه يباع فيها المعالج لوحده فقط وهي أرخص بكثير من الهيئة الأولى ولكنها بضمان 30 يوما في الغالب.
وغالبا ما تكون المروحة التي تأتي مع المعالج مناسبة له إلا أن في حالات المعالجات السريعة يفضل أن يكون المشتت الحراري من النوع الكبير و المروحة العالية الكفائة وستجد في قسم الدروس العملية أو ما يختص بهياكل الأجهزة وعملية تبريد المعالجات ما يغطي حاجتك في هذا الجانب.