تمهيد
عالم الحاسب عالم واسع جداً ولإجراء عملية صيانة أو تطوير لأي حاسب شخصي يجب فهم أجزائه وتركيبها .
ومن أهم هذه الأجزاء المعالج ، حيث يختلف أداء البرامج حسب المعالج الموجود والممرات الموجودة في الحاسب لها دور أساسي في ذلك .
ولتوضيح هذه النقاط سوف نقوم بجولة بسيطة على أجزاء الحاسب وشرح كل جزء على حدة.
يتكون أي حاسب شخصي من الأجزاء التالية:
1- اللوحة الأساسية وتتكون من:
· المعالج.
· الممرات .
· الفتحات التوسعية
· ساعة النظام
· الذاكرة المستوية
· المعالج الرياضي المساعد
· ملائم لوحة المفاتيح
2- وحدة الإمداد بالطاقة
3- لوحة المفاتيح
4- سواقة الأقراص المرنة
5- السواقات الصلبة
6-البطاقة المتعددة الأعمال وتحوي على :
· منفذ الطابعة
· ساعة / تقويم النظام
· منفذ تسلسلي (منفذRS-232C )
اللوحة الأساسية و المعالجات
1-اللوحة الأساسية :
وهي لوحة مطبوعة تضم مجموعة من الدارات الإلكترونية اللازمة لعملها.
2-وحدة المعالجة المركزية (المعالج ):
وهي رقاقة إلكترونية عالية التكامل تقوم بتنفيذ التعليمات والعمليات الحسابية ونعني بذلك عدد العمليات التي يستطيع المعالج وفق نبضات الساعة فعندما تنبض ساعة المعالج مليون نبضة في الثانية نقول أن ترددها واحد ميغاهرتز .
منذ عدة سنين كان المصنعون يصممون لوحات أساسية تعمل بسرعة مساوية لسرعة المعالج ومع تطوير المعالجات وزيادة سرعتها أصبح من المستحيل تصميم لوحات أساسية تعمل على نفس سرعة أو تردد الحاسب لذلك نشأ مفهوم مضاعفة التردد حيث يعمل المعالج بتردد يختلف عند تردد اللوحة الأساسية ويعمل عندها الحاسب عند تردد مضعفات تردد اللوحة الأساسية
مثال على ذلك: المعالج486 DX2- 66 الذي يركب على لوحة أساسية ترددها33 ميغا هرتز ، فهو يعمل داخلياً على تردد66 ميغاهرتز أي ينفذ العمليات الداخلية كنقل المعطيات بين السجلات الداخلية أو العمليات الحسابية والمنطقية ، أما خارجياً فهو يعمل بتردد33 ميغاهرتز مثل عملياً نقل المعطيات بين المعالج والذاكرة.
وهناك أنواع عديدة من المعالجات التي تعمل بسرعة مضاعفة مرة ونصف أو مرتين ونصف أو ثلاثة أضعاف الخ…
ويمكن تمكنه زيادة سرعة المعالج أيضاً عند طريق تصميم المعالج بطريقة من الاستفادة الأفضل من كل نبضة ساعة وذلك عند طريق المعالجة التدفقية حيث تجزئ التعليمة إلى خمسة مراحل أساسية:
· الجلب.
· التشفير.
· جلب الحدود.
· التنفيذ.
· كتابة النتائج.
وتكون المعالجة التنفيذية ببناء معالج بخمسة مراحل سريعة مثل خط النتاج بخمسة مراحل وهي أفضل من بناء معالج بجزء واحد سريع.
حجم الكلمة:
وهو أكبر رقم يستطيع الحاسب التعامل معه في تعليمة واحدة وهي إما أن تكون 8 أو 16 أو 32 بتا.
ممر المعطيات:
وهو مجموعة من خطوط النقل التي تستخدم لنقل المعطيات من وإلى المعالج ويمكن أن يكون عرض ممر المعطيات من 8 أو176 أو32 أو 64.
وكلما كان الممر أعرض كلما كان نقل المعطيات أكبر وفي زمن أقل.
المعالجات المساعدة الرقمية:
وهي معالجات مصغرة ذات أغراض خاصة ونقوم بمجموعة من الوظائف والعمليات مثل العمليات الرقمية ذات الفاصلة العائمة.
مثال على ذلك المعالج المساعد الرقمي80487SX التي تعمل مع المعالج 80486SX
ساعة النظام:
هي منظم إيقاع لعمل الحاسب ويفتها تزويد المعالج و النظام بنبضات كهربائية تنظم العمل وتمنع الفوضى بين أجزاء الحاسب.
عائلة معالجات80486
يمتاز المعالج 80486dx بتصميم متطور عند المعالجات التي سبقته حيث يحوي1,25 مليون ترانزستور وممر معطيات32 بت وممر عناوين 32 بت فهو بذلك يستطيع أن يعنون مباشرة 4 ميغا بايت.
يحوي المعالج 8 كيلو بايت من الذاكرة المخبئية منظمة بشكل تقارني إلى أربع مجموعات.
المعالج80486sx يختلف المعالج80486sx عن المعالج 80486dx بعدم وجود المعالج مساعد داخلي فيه.
ويوجد نسختين منه بترددين 20 –25 ويمكن أن يستخدم معالج مساعد خارجي هو 487sx.
المعالج486dx280 يمتاز هذا المعالج بمضاعفة السرعة حيث يتعامل داخلياً عن السرعة التي يتعامل بها مع اللوحة الأم.
المعالج 80486sl يشبه المعالج 80486sl المعالج القياسي804860x وصمم ليعمل في بيئات مختلفة فجزء من رقاقة المعالج تعمل عن جهد 3,3 فولت وجزء آخر يعمل عن جهد 5 أو3,3 فولت.
المعالج80486dx4 يتميز هذا المعالج عن بقية عائلته أنه يقوم بمضاعفة السرعة الداخلية لثلاث مرات ويوجد نوعين منه: معالج يعمل داخلياً عند تردد75 ميغاهرتز ويوضع على لوحة أساسية ترددها 25 ميغاهرتز ومعالج يعمل داخلياً عند تردد 100 ميغاهرتز يوضع على لوحة أساسية ترددها33 ميغاهرتز.
وتمتاز هذه المعالجات بامتلاك ذاكرة مخبئة حجمها 16 كيلو بايت وتعمل على جهد3,3 فولت. كل المعالجات السابقة هي من إنتاج شركة إنتل ، لكن هناك معالجات من إنتاج شركات أخرى تنتج معالجات مشابهة لتلك المعالجات مثل المعالج386dru2 وهو من إنتاج شركة cyricويشبه في عمله المعالج386 ويعمل داخلياً بتردد مضاعف على اللوحة الأساسية.
عائلة معالجات بنتيوم
يحوي المعالج بنتيوم 3,1 مليون ترانزستور مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته وتمل هذه المشكلة عن طريق وضع مروحة على سطحه ويتميز معالج بنتيوم عن غيره بالنقط التالية:
1 ـ البنية الفائقة التدرج:
حيث يوجد معالجين تدفقيتين مستقلة عن بعضهما بينما يوجد في المعالج80486 معالجة الذاكرة تدفقية واحدة.
2 ـ الذاكرة المخبئية:
يحوي معالج البنتيوم ذاكرة مخبئيه مضاعفة عن التي كانت في معالحات486 حيث يضم 16 كيلو بايت من الذاكرة المخبئية مقسمة إلى ذاكرتين منفصلتين 8 كيلو بايت لكل ذاكرة واحدة خاصة بالتعليمات والأخرى بالبيانات.
3 ـ ممر معطيات:
يمتاز معالج بنتيوم بممر معطيات عرضه 64 بت ويملك نمط نقل اندفاعي جديد مع وحدة فحص صحة المعطيات المدمجة مما يسرع في نقل المعطيات.
4 ـ توقع التفرع:
يحوي معالج بنتيوم على ذاكرة الهدف المرحلية btb وهي ذاكرة مخبئيه صغيرة وعالية السرعة غير 16 كيلو بايت المذكورة سابقاً تقوم بحفظ تعليمة والتفرع الخاص بها.
5 ـ معالجة الفاصلة العائمة:
صمم المعالج الرياضي المساعد المدمج في معالج بنتيوم ليعطي أداء أفضل من سابقيه حيث يمكن تنفيذ عدد من عمليات الفاصلة العائمة بنبضة ساعة واحدة.
تقسم معالجات بنتيوم إلى صنفين أساسيين:
1 ـ المعالجات بنتيوم ذات تردد 66,60 ميغاهرتز:
والتي تستخدم جهد منطقي 5 فولت
2 ـ الصنف الثاني أتى بابتكارين جديدين:
1ـ العامل1,5 سمح لمعالج بنتيوم 100 أن يوضع على لوحة أساسية ذات تردد66 ميغاهرتز وسمح لمعالج90 أن يوضع على لوحة أساسية ذات 60 ميغاهرتز.
لا يمكن التبديل المباشر بين معالجات66,60 ومعالجات 90,100 بسبب اختلاف الجهود وبمكن التبديل بواسطة بطاقات ملائمة.
بالإضافة إلى الصنفين الأساسيين من معالجات بنتيوم هناك أصناف أخرى هي بنتيوم 133، 75، 160 ،200 ميغاهرتز وهناك أصناف تدعم وسائط الإعلام المتعددة سميت معالجات mmx ولها سرعات عدة233,200,166 ميغاهرتز .
المعالجp6
يصل عدد الترانزستورات في هذا المعالج إلى5,5مليون ترانزستور و 15,5 مليون ترانزستور في الذاكرة المخبئية الداخلية.
المعالجp6 يحوي على وحدتين متصلتين بأسلاك:
1 ـ الوحدة الأولى: هي المعالج هي وحدة المعالجة المركزية وتحوي أيضاً ذاكرة مخبئيه داخلية ذات 16 كيلو بايت يضم 5,5 مليون ترانزستور.
2 ـ الوحدة الثانية: هي الذاكرة المخبئية الثانوية يبلغ حجمها 256 كيلو بايت تحوي ما يقارب 15,5 مليون ترانزستور.
ويعود السبب الضخم للترانزستور أن النوع المستخدم هو النوع الساكن sram حيث يتم تمثيل كل 1 بت من أربع إلى ست ترانزستور بدون عملية إنعاش أما في الذاكرة oram الديناميكية فيمثل كل 1 بت ترانزستور واحد مع وجود عمليات إنعاش بشكل دوري ، وتتميز الذاكرة المخبئية الثانوية أنها تعمل بنفس تردد المعالج p6 أي 133 ميغاهرتز حيث ترتبط مع المعالج بممر خلفي عرضه 64 بت وبالتالي فهو يمنع التزاحم على الممر الأمامي للإدخال والإخراج الذي يعمل بتردد أخفض.
يستخدم p6 بروتوكول التناسق mesi حيث يقوم بتناسق الذاكرة في حالتي المعالجة المنفردة والمتعددة كما يحميها من الكوارث الخطيرة التي يسببها تشفير التعديل الذاتي. كما يحوي على ثلاثة معالجات تدفقية.
ذاكرة الحاسب الشخصي
نقصد دائماً بذاكرة الحاسب الذاكرة الأساسية وهي ram (ذاكرة الولوج العشوائي) وتستجيب للطلبات بزمن ومرتبة نانو ثانية تتوضع بشكلين على اللوحة الأساسية إما تجمع على شكل رصيف مكون من ثمان أو تسع قطع صغيرة أو تجمع على لوحة دارات صغيرة مع عدة رقائق تثبت عليها تسمىsimmصورة صفحة 94.
وتقسم الذاكرة في الحاسب إلى ثلاثة أجزاء:
1 ـ الذاكرة التقليدية.
2 ـ الذاكرة الممتدة التي يفضل نظام windows التعامل معها.
3 ـ الذاكرة الموسعة التي تدعىems أو lim .
الذاكرة التقليدية:
وهي الذاكرة 460 كيلو بايت الأولى من الذاكرة الرئيسية والتي يستخدمها نظام dos وبرامجه حيث يحمل نظام التشغيل dos فيها بعض البرامج القيمة tsr وبعض برامج قيادة الأجهزة وبعض المعطيات ببرامج الدخل والخرج ، الكيلو بايت يساوي 1024 بايت.
أشعة المقاطعة:
وهي عبارة عن مؤشرات للبرامج الداعمة للعتاد وتستخدم مساحة الواحد كيلو بايت السفلي من الذاكرة مثال أحد أشعة القاطعة التي تؤشر على البرامج التي تتحكم بمشغلات الأقراص.
الذاكرة المخبئية الداخلية:
وهي ذواكر ثابتة (STATIC RAM ) وهي مكلفة جداً وصغيرة نسبياً وسريعة .
ويحتفظ المعالج بداخلها أغلب البيانات الهامة وهي نوعين داخلية وخارجية.
1 ـ داخلية: إذا كانت ضمن رقابة المعالج.
2 ـ خارجية: إذا كانت متوضِّعة على اللوحة الأساسية.
ذاكرة الإظهار:
وهي ذاكرة توضع فيها البيانات التي توجب ظهورها على المرقاب حيث تقوم مجموعة دارات الإظهار بمعالجة هذه البيانات وتفسيرها كمعلومات رسومية أو نصية وتستخدم هذه الذاكرة بطاقات الإظهار.
الذاكرة rom:
وهي ذاكرة للقراءة فقط تكتب المعطيات فيها لمرة واحدة فيها لمرة واحدة بواسطة أداة خاصة تدعى prom blaster إن الذاكرة rom الموجودة على البطاقات التوسعية تحوي على البرمجيات التي يخبر النظام عن كيفية استخدام هذه البطاقة.
أما الذاكرة الموجودة على اللوحة الأساسية فتحوي البرمجيات bios أي نظام الدخل والخرج الأساسي وهي برامج منخفضة المستوى التي تتعامل مع العتاد مباشرة وتدعى هذه البرامج مقاطعات البرمجيات وهي موجهة بواسطة أشعة المقاطعة والمتواجدة مع قصر الذاكرة ram.
الذاكرة الومضية:
هي ذاكرة تحوي برامج bios وتمتاز هذه الذاكرة بقابليتها لتعديل نظام bios الموجود فيها وهي موجودة في أغلب حواسب بنتيوم والأجهزة المحمولة.
الذاكرة الممتدة:
وهي الذاكرة التي تقع فوق الذاكرة الرئيسية (فوق 1 ميغا بايت) والبرامج التي تعمل في هذه الذاكرة تعمل في النمط المحمي وهذه الذاكرة ضرورة للبرامج التي تحتاج لذاكرة ضخمة.
الذاكرة الموسعة:
هذه الذاكرة مكونة من عتاد و برمجيات وتسمى ems أو lem وتقع على بطاقة توسيع ضمن أحد منافذ الحاسب الذي يقود هذه الذاكرة يدعى الذاكرة الموسعة.
تستعمل الذاكرة الموسعة مساحة غير مستعملة من الذاكرة العليا 0ى فوق الذاكرة التقليدية وتمت الواحد فيها.
