كيف تعمل وحدة المعالجة المركزية؟

وحدة المعالجة المركزية (CPU) ، أو المعالج ، هو مكون يعمل كعقل لنظام الكمبيوتر. بدلاً من التفكير الفعلي ، فإنه ينقل البيانات حول النظام بطرق يحددها مبرمجو الكمبيوتر. تؤدي وحدة المعالجة المركزية بشكل أساسي ثلاث وظائف أساسية. يقبل المدخلات ويعالج البيانات ويوفر المخرجات. هذه مهمة للغاية لتشغيل أي نظام كمبيوتر.

الإدخال هو العملية التي يتم من خلالها إدخال البيانات الخارجية في جهاز الكمبيوتر. يتم توفيره بشكل أساسي من خلال أجهزة الإدخال الشائعة ، مثل لوحة المفاتيح أو الماوس أو الماسح الضوئي أو المودم. بمجرد أن يحلل الكمبيوتر المدخلات ، تتم معالجة هذه البيانات وتحويلها إلى مخرجات.

الإخراج هو النتيجة النهائية لإدخال البيانات المعالجة في نظام الكمبيوتر. يشير إلى العملية التي ترسل بها وحدة المعالجة المركزية البيانات إلى الأجهزة المثبتة ، مثل الشاشة أو الطابعة أو حتى برنامج كمبيوتر قيد التشغيل. يمكن تخزين بيانات الإخراج إما بشكل مؤقت أو دائم ، مما يعني أن الكمبيوتر يجب أن يكون لديه طريقة لاحتواء هذه البيانات أثناء إجراء المعالجة. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الذاكرة.

يقوم الكمبيوتر بتخزين البيانات في الذاكرة ، واسترداد البيانات التي تتطلبها إما من ذاكرة القراءة فقط (ROM) أو ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). ROM هي ذاكرة دائمة تحتفظ بالبيانات حتى عند إيقاف تشغيل النظام. ذاكرة الوصول العشوائي هي ذاكرة مؤقتة ، وبالتالي ، سيتم حذف أي بيانات مخزنة هناك عند إيقاف تشغيل النظام. تستخدم وحدة المعالجة المركزية ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) لتخزين واسترداد البيانات حسب الحاجة. على سبيل المثال ، سيتم تخزين التعليمات اللازمة لبدء تشغيل البرنامج واسترجاعها من ذاكرة الوصول العشوائي.

تلعب ذاكرة التخزين المؤقت أيضًا دورًا مهمًا في عمل وحدة المعالجة المركزية. ذاكرة التخزين المؤقت هي كمية صغيرة من الذاكرة عالية السرعة تحتوي على بيانات. تحتوي بعض المعالجات على ذاكرة تخزين مؤقت تختلف في سعة ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM). تعد SRAM أسرع بكثير من ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) ، المخصصة للذاكرة الرئيسية في الكمبيوتر. الغرض العام من ذاكرة التخزين المؤقت هو زيادة سرعة معالجة البيانات.
يتم التعامل مع طلبات البيانات التي يتم إجراؤها بواسطة وحدة المعالجة المركزية بواسطة وحدة التحكم في ذاكرة التخزين المؤقت. يمكن دمج هذا إما في اللوحة الأم أو المعالج نفسه. نظرًا لأن ذاكرة التخزين المؤقت هي مكون داخلي ، فيمكن الوصول إليها مباشرة ، وبالتالي الحفاظ على سرعة المعالج. بدون هذا المكون ، سيعمل الكمبيوتر بشكل أبطأ بشكل كبير ، حيث سيضطر المعالج إلى الانتظار حتى يتم إرسال البيانات من ذاكرة النظام الرئيسية.
وحدة المعالجة المركزية ليست فقط عنصرًا مهمًا ، ولكنها عنصر حاسم. بدونها ، لن يكون النظام قادرًا على العمل على الإطلاق. يحدد هذا المكون الحاسم أيضًا الأداء العام الذي سيوفره أي نظام كمبيوتر معين.