ما هو المعالج ؟ | ?What is the meaning of processor

                ما هو المعالج ؟ |  ? What is the meaning of processor    

دائمًا ما نسمع كلمة معالج ولكننا لا نفهم ما هو المعالج و ما دوره في تشغيل جهاز الكمبيوتر أو الهاتف فدعونا نتحدث عنه بشئ من التفصيل :

ما هو المعالج ؟

هو المحور الأساسي في قلب الجهاز سواء كان كمبيوتر أو هاتف ويتكون من الآلاف من الدوائر الإلكترونية المصنوعة من مادة السيلكون و يقوم بتفسير التعليمات ومعالجة البيانات التي تتضمنها البرمجيات وهو الذي يستلم الأوامر من مستخدم الجهاز وينقلها إلى باقي الوحدات داخل الجهاز لتنفيذها بدقة وبسرعة .

كيف يتم تصنيع المعالج ؟

يتم تصنيع المعالج من مادة السيلكون والتي تصنع هي الآخرى من الرمال و لكن ليست أية رمال  يصنع منها سيلكون فهناك رمال خاصة يصنع منها السيلكون وهناك عدة دول يوجد بها هذه الرمال مثل : مصر فيتم صهر هذه الرمال وبعد صهرها  يستخرج منها مادة السيلكون وتعبأ في ألواح زجاجية اسطوانية ثم بعدها يتم تقطيع هذه الإسطوانات إلى شرائح دائرية صغيرة تسمى بـ (cpu wafer) وهذه الطبقة نظيفة جدا ودقيقة جدًا ولا يوجد عليها أي ذرة من التراب ويرسم عليها دوائر المعالج والأشعة التي ترسم هذه الدوائر تحدث فراغات صغيرة تملأ بالنحاس والذي يصل بين transistors وهذه transistors هي وحدات التفكير في المعالج ( فكرة كاميرات الفيلم القديمة ) 

كيف يعمل المعالج ؟ 

يحصل المعالج على الأوامر المخزنة في ذاكرة الوصول العشوائي (الرام) وبعدها يحدد البيانات اللازمة لتنفيذ الأوامر ثم يحصل على البيانات المطلوبة من الوحدات التي تقوم بها ثم بعد ذلك ينفذ المعالج الأوامر ويرسل النتائج إلى ذاكرة الوصول العشوائي (الرام) مرة أخرى . بشكل مبسط (عندما يصل أمر إلى المعالج من مستخدم الجهاز يتم نقله إلى الوحدة المسئولة عن القيام بهذا الأمر و يحصل على بعض المعلومات عن هذا الأمر ثم يقوم بعرضها على الشاشة)

مكونات المعالج :

يتكون المعالج من عدة أشياء رئيسية  :

•  الأنوية Cores : هي المكونات الرئيسة للمعالج حيث أنها كلما زادت فإن المعالج يستطيع معالجة معلومات وبيانات أكثر في نفس الوقت أي أنه سيقوم بفعل أشياء أكث في نفس الوقت وفي معظم الأوقات عندما يكون عدد الأنوية Cores كبيرًا فإن الآداء يكون أفضل ولكن ليس في كل الأوقات ودي أرقام  Cores الأنوية :   Duo core : ثنائي النواة 
                                                                                                                quad core : رباعي النواة
                                                                                                                Hexa core : سداسي النواة 
                                                                                                                Octa core : ثماني النواة         
                                                                                                                Deca core : عشاري النواة    

وهناك الآن تقنية تعمل بها 90% من الهواتف الذكية وهي big-little وهي تقنية تعتمد على تقسيم المهام إلى جزئين فمثلا إذا كان المعالج ثماني النواة فإنها تقوم بقسيم امهام بين أنويتها الثمانية فالأربعة الأقوى تقوم بعمل المعام الصعبة مثل الألعاب والأربعة الآخرين تقوم بعمل أشياء بسيطة مثل تصفح الإنترنت وهذه التقنية تساعد على توفير البطارية وتحسين الآداء بشكل كبير

• وحدة الحساب والمنطق Arithmetic and Logic Unit (ALU ) : هي الوحدة المسئولة عن القيام بالعمليات الحسابية 
• وحدة التحكم Control Unite(CU) : هي وحدة مسئولة عن إنتقال البيانات في المعالج و إحضاروإرسال  المعلومات من أو إلى المعالج من أوإلى ذاكرة العشوائية
  

ويتكون المعالج CPU من أشياء أخرى كثيرة كما هو موضح بالصورة

دقة تصنيع المعالج (النانومتر) :

قد تكون سمعت كثيرًا عن تقنية النانوميتر حيث كان في السابق تأتي العديد من الهواتف الحديثة بدقة 22 نانو 12 نانو و لم تكن تعرف ما معنى هذا الكلام أو فيما يفيد ، النانوميتر هي تقنية في معالجات الهواتف الحديثة وهي تلعب دورًا رئيسيًا في حرارة الجهاز و توفير الطاقة وكلما قل رقم النانوميتر كلما كان أفضل فمثلًا 10 nm أفضل من 12 nm ومقاس النانوميتر الواحد يعادل 1 على مليار جزء من المتر والنانوميتر هو من الأساس الفراغات الموجودة بين الأشياء الموجودة داخل الـ CPU وعندما تقل المسافات بين الأشياء يمكن للمطورين وضع تقنيات أكثر في المعالج فمثلاً إذا كانت المسافة بينtransistor وآخر 12 nm فسيمكن للمطورين وضع transistor 3 في صف واحد على عكس لو كانت المسافة بين transistor وآخر 7 nm فسيتمكن المطورون من وضع transistors 5 في صف واحد وبالتالي ستزيد transistors وسيكون آداء المعالج أفضل حيث سيكون هناك العديد من الـ transistors والتي ستمكن المعالج من القيام بعميات أكثر في نفس الوقت .

SoC

بعض التكنلوجيات المتطورة عن المعالج  :

• SoC : هي بمثابة اللوحة الأم للهواتف فهي شريحة يدمج فيها الكثير من الأشياء مثل المعالج CPU و معالج الرسوميات GPU ووحدة التصال وأحيانا ما يكون مدمجًا معها أيضا الذاكرة العشوائية RAM ولكن في حالة عدم وجودها يتم إنشاء شيء يسمى بـ Northbridge ليصل بين SOC و RAM وبعض المكونات الأخرى  مثل : 

1. معالج الرسوميات GPU : هو معالج مخصص لشئ واحد فقط وهو معالجة الصور والجرافكس في الموبايل عامة ومسئول عن تشغيل الفيديوهات والألعاب فمثلا إذا كنت تريد أن تلعب FORTNITE فيجب أن يكون جهازك يحتوي علي معالج رسوميات قوي جدًا ومن السلاسل المشهورة والقوية في الـ GPU هي Adreno  والمقدم من شركة Qualcomm
2. قطعة GPS 

ولكن من أين أتت كلمة SOC ؟  SOC هي اختصار لكلمة System on Chip أي بالمعنى الحرفي نظام على شريحة فهي فعلًا نظام كامل في شريحة واحدة حيث ذكرنا في الأعلى على مكوناتها فهي أساس الجهاز إذا كانت مكوناتها أحسن أصبح أداء الهاتف أفضل

• ARM : هذه خاصية تمكنا من تصغير المعالج لوضعة على شريحة SoC وأيضًا تجعله قادر على تقديم أداء أفضل وليوفر في البطارية وذلك على عكس معالجات الحاسوب والتي تكون أحجامها كبيرة وحرارتها أكثر و تحتاج إلى نظام تبريد خاص ونظرًا لصغر حجم الهواتف فشيء مثل معمارية الهواتف الذكية هو شيء عظيم ولكن لا داعي أن لذكر خواص تقنية معقدة فهناك معماريتان تبنى عليها كل الهواتف تقريبًا : 64bit  (ARMv8)  ـ 32bit (ARMv7) ولكن في الواقع أن 64bit أفضل من 32bit فهي أسرع وأفضل وأقل استهلاكًا للطاقة 

سرعة المعالج :

 سرعة المعالج تقاس جيجا هرتز GHz أو ميجا هرتز MHz وهي تتمثل في سرعة آداء المعالج لأمر ما في الثانية وكلما زاد رقم MHz كان الآداء أفضلكل 1MHz يعادل مليون دورة للمعالج ولكنك إذا اخترت معالج ذو سرعة عالية فإنك إذا تضحي بالبطارية لأنه إذا كانت سرعة المعالج كبيرة فإنه ينتج حرارة أكثر وبالتالي إنه يستهلك طاقة أكثر .

أكبر الشركات في مجال المعالجات :

 Apple : تقدم شركة Apple العديد من المعالجات القوية والذي يصنفها الكثيرون بأنها الأفضل في العالم وتقوم بعمل سلسة A وآخر معالج من هذه السلسلة كان في IPhone 11 pro max والذي جاء بـ A13
Qualcomm: تعد شركة Qualcomm من أشهر الشركات في صناعتها للمعالجات حيث تقوم بصناعة معالجها الخاص snapdragon وتنقسم معالجاتها إلى :             

• 800+ : للهواتف الرائدة
• 700+ : للهواتف الأعلى                  
• 600+ : للهواتف المتوسطة                   
• 400+: للهواتف الاقتصادية 

Huawei : شركة هواوي تقدم معالجها الخاص Kirin وهو يعد من أقوى المعالجت الموجودة حاليًا
Samsung : تصنع شركة Samsung العديد من المعالجات للكثير من الشركات المختلفة مثل Apple ولكنها تنتج معالجها الخاص Exynos
MediaTek : تقدم شركة MediaTek معالجها Helio والذي ينقسم إلى ثلاث فئات  :         

• X : للهواتف الرائدة              
• P : للهواتف المتوسطة                  
• A : للهواتف الاقتصادية

ترتيب المعالجات في الهواتف :

وفي النهاية أتمنى أن تكونوا قد استفدتم وعرفتم ما معنى المعالج و كيفية تصنيعه وعرفتم أقوى المعالجات والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته