Transcript وحدة المعالجة المركزية CPU

‫الفصل األول‬
‫المعدات (الجزء األول)‬
‫د‪ .‬زيد دشتي‬
‫جامعه الكويت – كلية العلوم – قسم علوم الحاسوب‬
‫‪[email protected]‬‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪1‬‬
‫المعدات‬
‫‪Hardware‬‬
‫• يشير مصطلح المعدات )‪ (Hardware‬الى األجزاء الملموسة من الحاسوب‬
‫كوحدة النظام‪ ،‬والشاشة‪ ،‬ولوحة المفاتيح‪ ،‬والفأرة‪ ،‬والكاميرا‪ ،‬والطابعة‪،‬‬
‫ووحدات الذاكرة‪ ،‬والقرص الضوئي‪ ،‬والقرص الصلب ‪ ...‬وغيرها‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪2‬‬
‫الحاسوب الشخصي‬
‫‪Personal Computers‬‬
‫• في العام ‪ 1981‬انتجت شركة ‪ IBM‬أول حاسوب شخصي‬
‫• هي الحواسيب التي نراها في المنازل والمكاتب والمدارس‬
‫• تعد من أشهر أنواع الحواسيب وارخصها ثمنا‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪3‬‬
‫الحاسوب الشخصي‬
‫‪Personal Computers‬‬
‫• من أشهر أنواعها‪:‬‬
‫• الحواسيب الشخصية المتوافقة مع ‪:IBM‬‬
‫• هي الحواسيب التي قامت شركات اخرى بتصنيعها وجعلتها متالئمة مع حواسيب ‪IBM‬‬
‫• أغلبها تستخدم نظام التشغيل ويندوز ‪Windows‬‬
‫• حواسيب ‪:Apple‬‬
‫• يشير اليها البعض باسم ‪ Mac‬وتستخدم نظام ‪MacOS‬‬
‫• يحتاج الى اصدارات خاصة من البرامج وحتى االجزاء الداخلية اجب ان تكون مصممة الى‬
‫حد ما حتى يمكن توصيله نع هذا النوع من الحواسيب‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪4‬‬
‫الحاسوب المحمول وحواسيب الجيب‬
‫‪Laptops and Palm Computers‬‬
‫• المساعد الرقمي الشخصي (‪Personal Digital Assistant )PDA‬‬
‫• يستخدم القلم أو لوحة مفاتيح مصغرة و الذي يستعمل من اجل تحديد المواعيد‬
‫و ارسال و استقبال البريد االلكتروني و تدوين المالحظات المهمة قبل‬
‫االجتماعات‪.‬‬
‫• يحتوي على ساعة وتقويما وآلة حاسبة‬
‫• يستطيع المستخدم من خالله استخدام معالج الكلمات والجداول االلكترونية‬
‫وممارسة اللعب‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪5‬‬
‫الحاسوب المحمول وحواسيب الجيب‬
‫‪Laptops and Palm Computers‬‬
‫• الهاتف الخلوي ‪:Mobile Phone‬‬
‫• هو جهاز اتصال الكتروني يعمل بمبدأ المناطق (الخاليا) ضمن شبكة السلكية‬
‫باستخدام االقمار الصناعية أو اشعاعات الراديو‬
‫• تستخدم الهواتف الخلوية لالتصال الصوتي ونقل الرسائل القصيرة النصية ‪ SMS‬او‬
‫المدعمة بالوسائط كالصور والصوت والفيديو‬
‫• االن تزودنا هذه الهواتف بخدمة االتصال باالنترنت والتصف والبريد االلكتروني‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪6‬‬
‫الحاسوب المحمول وحواسيب الجيب‬
‫‪Laptops and Palm Computers‬‬
‫• الهاتف الذكي ‪:Smartphone‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫هو هاتف خلوي له قدرات مشابهة لقدرات الحاسوب‬
‫يمتلك نظام تشغيل‬
‫يمكنك تثبيت بعض البرمجيات‬
‫يحتوي على ذاكرة داخلية عالية مع القدرة على توسيعها لتخزين بيانات اكثر‬
‫ومعالجتها‬
‫يمكن من خالله االتصال باالنترنت واستخدام البريد االلكتروني‬
‫يحتوي على العديد من التكنولوجيا المتطورة مثل الكاميرا‪ ،‬الراديو‪ ،‬مشغل موسيقى‬
‫رقمي وقراءة المستندات‬
‫تحتوي بعضها على لوحة مفاتيح صغيرة او شاشات تعمل باللمس‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪7‬‬
‫الحاسوب المحمول وحواسيب الجيب‬
‫‪Laptops and Palm Computers‬‬
‫• مشغل الوسائط المتعددة ‪:Multimedia Player‬‬
‫• يمكن تخزين االغاني الرقمية والفيدية بعد تحميلها من الحاسوب من خالل معدات‬
‫وبرمجيات خاصة‬
‫• من اشهرها جهاز ‪ iPod‬الذي تنتجة شركة ‪ ،Apple‬ويمتلك هذا الجهاز قرصا صلبا‬
‫تصل سعته الى ‪ 60‬جيجا وشاشة ملونه لعرض الفيديو‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪8‬‬
‫األجزاء الرئيسية للحاسوب‬
‫‪The Main Parts of a Computer‬‬
‫• وحدة المعالجة المركزية ‪:CPU‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫)‪(Microprocessor‬‬
‫تسمى ايضا بالمعالج الميكروي‬
‫تعد من اهم مكونات الحاسوب‪ ،‬حيث تقوم بجميع الحسابات والعمليات‬
‫عند تنفيذ البرامج‬
‫تعتبر من الوحدات االساسية التي تحدد قدرة الحاسوب وسرعته والتي‬
‫تقاس بالميجاهرتز ‪ MGz‬او الجيجاهرتز ‪GHz‬‬
‫من الشركات التي تقوم بتصنيعها‪:‬‬
‫• شركة ‪ IBM‬استخدمت معالج بنتيوم من انتاج ‪Intel‬‬
‫• شركة ‪ Apple Macintosh‬استخدمت معالجات ‪Motorola‬‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪9‬‬
‫األجزاء الرئيسية للحاسوب‬
‫‪The Main Parts of a Computer‬‬
‫• وحدة المعالجة المركزية ‪:CPU‬‬
‫• تمتلك وحدات منفصلة لتنفيذ المهام وهي‪:‬‬
‫• وحدة التحكم ‪:Control Unit‬‬
‫• تقوم بالتحكم والرقابة والتنظيم والتنسيق بين جميع الوحدات االخرى‬
‫• تتولى تفهم وتنفيذ العمليات المتعاقبة بدءا من نقل البيانات االزمة الى وحدة الحساب‬
‫والمنطق‬
‫• بعد اتمام العمليات المطلوبة‪ ،‬تقوم بنقل النتائج الى مواقعها المحددة للتخزين‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪10‬‬
‫األجزاء الرئيسية للحاسوب‬
‫‪The Main Parts of a Computer‬‬
‫• وحدة المعالجة المركزية ‪:CPU‬‬
‫• تمتلك وحدات منفصلة لتنفيذ المهام وهي‪:‬‬
‫• وحدة الحساب والمنطق (‪:Arithmetic Logic Unit )ALU‬‬
‫• تقوم بالعمليات الحسابية ‪ Arithmetic Operations‬االساسية والعمليات مثل الجمع والطرح‬
‫والضرب والقسمة (مثال‪)A=10+5B :‬‬
‫• تقوم بالعمليات المنطقية ‪ Logical Operations‬مثل المقارنات التي تسمح للحاسوب يتقييم‬
‫المواقف واتخاذ القرار (مثال‪)IF AVG >= 60 PRINT)“PASS”( :‬‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪11‬‬
‫األجزاء الرئيسية للحاسوب‬
‫‪The Main Parts of a Computer‬‬
‫• وحدة المعالجة المركزية ‪:CPU‬‬
‫• تمتلك وحدات منفصلة لتنفيذ المهام وهي‪:‬‬
‫• المسجالت ‪:Registers‬‬
‫• عبارة عن مواقع تخزين خاصة عالية السرعه‬
‫• تخزن البيانات والمعلومات بشكل مؤقت ألستخدامها من قبل ‪ALU‬‬
‫• هناك انواع مختلفة منها ولكل نوع مختص بتخزين نوع معين من البيانات‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪12‬‬
‫األجزاء الرئيسية للحاسوب‬
‫‪The Main Parts of a Computer‬‬
‫• وحدة المعالجة المركزية ‪:CPU‬‬
‫• تمتلك وحدات منفصلة لتنفيذ المهام وهي‪:‬‬
‫• النواقل ‪ :Buses‬وهي مجموعة من االسالم الدقيقة تربط وحدات الحاسوب‬
‫المختلفة وذلك لتمرير وتبادل المعلومات بين هذه الوحدات‬
‫• الصورة توضح مكونات ‪CPU‬‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪13‬‬
‫األجزاء الرئيسية للحاسوب‬
‫‪The Main Parts of a Computer‬‬
‫• الذاكرة ‪:Memory‬‬
‫• (وتسمى ايضا الذاكرة الرئيسية) حيث تخزن البيانات والتعليمات بشكل مؤقت‬
‫وانواعها هي‪:‬‬
‫• ذاكرة الوصول العشوائي (‪Random Access Memory )RAM‬‬
‫• ذاكرة القراءة فقط ‪Read Only Memory‬‬
‫• ذاكرة ‪BIOS‬‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪14‬‬
‫أنواع الذاكرة‬
‫• ذاكرة الوصول العشوائي (‪:Random Access Memory )RAM‬‬
‫• تقوم بتخزين البيانات والمعلومات والبرامج (النشطة) بشكل مؤقت‬
‫• تتم كتابة البيانات عليها ومسحها باستمرار‬
‫• يمكن اخراج البيانات منها والتعديل عليها ثم اعادة تخزينها في الذاكرة‬
‫• عند تشغيل الجهاز يتم تحميل نظام التشغيل اليه كما يتم نسخ البرامج التطبيقية‬
‫وتحميلها في الذاكرة ‪RAM‬‬
‫• تفقد محتوياتها عند فصل التيار الكهربائي ولذلك البد من حفظ عملك عند‬
‫فواصل زمنية دورية‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪15‬‬
‫أنواع الذاكرة‬
‫• ذاكرة القراءة فقط ‪:Read Only Memory‬‬
‫• ذاكرة صغيرة جدا تخزن البرمجيات للقراءة فقط مثل التعليمات االزمة‬
‫للحاسوب لكي يبدأ عملة عندما يتم تشغيلة والتي تسمى استنهاض ( ‪Booting‬‬
‫‪)Up‬‬
‫• محتواها اليحذف عند فصل التيار الكهربائي‬
‫• الحاسوب ال يستطيع الكتابة عليها‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪16‬‬
‫أنواع الذاكرة‬
‫• ذاكرة ‪:BIOS‬‬
‫• رقاقة خاصة مثبتة على اللوح األم للقراءة فقط ‪ROM‬‬
‫• تحتوي برمجية نظام االدخال‪/‬االخراج االساسي في الحاسوب‬
‫• مثال‪ :‬تستخدم نسخ نظام التشغيل الى ‪ RAM‬عند تشغيل الحاسوب‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪17‬‬
‫األجزاء الرئيسية للحاسوب‬
‫‪The Main Parts of a Computer‬‬
‫• وحدات التخزين ‪:Storage Units‬‬
‫• تستخدم لتخزين البيانات والبرامج والنتائج بشكل دائم ويتم الرجوع اليها وقت‬
‫الحاجة‬
‫• من اهم وحدات التخزين هي االقراص الصلبة ‪ Hard Disks‬والتي تعد من‬
‫اكثر اشكال التخزين استخداما‬
‫• القرص الصلب هو القرص الرئيسي في الحاسوب ويسع كمية هائلة من‬
‫البيانات حيث يخزن نظام التشغيل والبرمجيات التطبيقية‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪18‬‬
‫األجزاء الرئيسية للحاسوب‬
‫‪The Main Parts of a Computer‬‬
‫• وحدات االدخال ‪:Input Devices‬‬
‫• تستخدم الدخال البيانات واالوامر الى جهاز الحاسوب مثل لوحة‬
‫المفاتيح والفأرة‬
‫• وحدات االخراج ‪:Output Devices‬‬
‫• تستخدم لعرض البيانات واألوامر التي تم ادخالها الى جهاز الحاسوب‬
‫• يمكن ان ياخذ االخراج شكل صوت (السماعات) وصورة (الشاشة)‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪19‬‬
‫منافذ االدخال واالخراج‬
‫‪Input/Output Ports‬‬
‫• هي النهايات الموجودة خلف وحدة النظام‬
‫• تستخدم لوصل اجهزه خارجيه والطرفيات المختلفه مع جهاز‬
‫الحاسوب‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪20‬‬
‫أنواع منافذ االدخال واالخراج‬
‫‪Types of Input/Output Ports‬‬
‫• الناقل التسلسلي العالمي (‪:Universal Serial Bus )USB‬‬
‫• له القدرة على ربط ‪ 127‬جهاز مع الحاسوب من خالل كيبل واحد‬
‫• ومن هذه االجهزه‪ :‬الطابعة‪ ،‬الكاميرا الرقمية‪ ،‬والماسح الضوئي‪.‬‬
‫• المنافذ المتتالية ‪:Serial Ports‬‬
‫• تنقل البيانات بشكل متسلسل الواحدة تلو االخرة من األجهزه التي تصلها‬
‫مثل جهاز المودم وتدعى ‪COM1,COM2‬‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪21‬‬
‫أنواع منافذ االدخال واالخراج‬
‫‪Types of Input/Output Ports‬‬
‫• المنافذ المتوازية ‪:Parallel Ports‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يوجد في المنفذ المتوازي ‪ 25‬فتحة‬
‫يستخدم لتوصيل الطابعة‪ ،‬وهو اسرع من المنفذ التسلسلي‬
‫يرسل في الدفعة الواحدة ‪ 8‬بتات من البيانات‬
‫تدعى ‪LPT1,LPT2‬‬
‫• منفذ الشبكة ‪:Network Port‬‬
‫• هو المنفذ الذي يربط الحاسوب بالشبكة حيث يحتوي المقبس من االعلى على قطعه‬
‫بالستيكية اليد من ضفطها حتى تتمكن من وصله بالحاسوب‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪22‬‬
‫أنواع منافذ االدخال واالخراج‬
‫‪Types of Input/Output Ports‬‬
‫• المنفذ الناري ‪:FireWire‬‬
‫• يستخدم لتوصيل بعض االجهزةو مثل الكاميرا الرقمية والماسح الضوئي لتحسين‬
‫نوعية الصور واالفالم‬
‫• هو ناقل بيانات سريع جدا يستطيع نقل البيانات بسرعة تصل الى ‪ 800-400‬ميجابت‬
‫في الثانية‬
‫• ومن عيوبة‪ ،‬مرتفع التكلفة ونادرا ما يتوافق مع الحواسيب القديمة‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪23‬‬
‫العوامل مؤثرة على أداء الحاسوب‬
‫‪Computer Performance Factors‬‬
‫• يقصد بأداء الحاسوب‪ ،‬سرعة انجاز ‪ CPU‬للتعليمات او العمل‬
‫المطلوب‪ ،‬وهناك عدة عوامل تؤثر على أداء الحاسوب ومنها‪:‬‬
‫• تردد الساعة ‪:Clock Speed‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫مكون أساسي في أي حاسوب‬
‫يرتبط مباشرة مع المعالج‬
‫يتحكم تردد ساعة الحاسوب بسرعة عمل المعالج فكلما زادت تردد‬
‫الساعة كلما زادت عدد التعليمات التي ينفذها ‪ CPU‬في الثانية ومما‬
‫يؤدي الى زيادة في سرعة الحاسوب‬
‫يقاس تردد الساعة بالميجاهرتز‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪24‬‬
‫العوامل مؤثرة على أداء الحاسوب‬
‫‪Computer Performance Factors‬‬
‫• حجم ذاكرة الوصول العشوائي‪:‬‬
‫• فكلما زادت سعة ذاكرة الوصول العشوائي كلما زادت سرعة جهاز الحاسوب‬
‫• يالحظ التغيير على سرعة الجهاز الكلية عند اضافة ذاكرة اضافية‬
‫• سرعة القرص الصلب‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تحدد سرعة االقراص الصلبة من خالل زمن الوصول الى البيانات الذي يقاص‬
‫بالميللي ثانية‬
‫كلما قل زمن الوصول‪ ،‬زادت سرعة تخزين البيانات على القرص الصلب أو‬
‫استرجاعها منه‬
‫تقاس السعه التخزينية لالقراص الصلبة بالجيجابايت‬
‫الجيجابايت الواحد يساوي ‪ 1024‬ميجابايت‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪25‬‬
‫العوامل مؤثرة على أداء الحاسوب‬
‫‪Computer Performance Factors‬‬
‫• مساحة القرص الصلب ‪:Hard Disk Space‬‬
‫• البد ان تتوافر مساحة خالية كافية على القرص الصلب واال فان الحاسوب سيكون‬
‫بطيئا‬
‫• وينشئ نظام التشغيل ‪ Windows‬ما يسمى «بالملفات المؤقتة» على القرص الصلب‬
‫ليساعدها على العمل‪ ،‬وتحذف هذه الملفات عند توقف ‪ Windows‬عن العمل‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪26‬‬
‫العوامل مؤثرة على أداء الحاسوب‬
‫‪Computer Performance Factors‬‬
‫• إلغاء تجزئة الملفات ‪:Defragmenting Files‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫عند حذف البرامج ستنشأ فراغ بين الملفات والبرامج في القرص الصلب‬
‫عند ادخال معلومات جديد‪ ،‬سوف يتم تخزينها في هذه الفراغات‬
‫والسترجاع المعلومات‪ ،‬يقوم الحاسوب بالبحث عن االماكن المختلفة مما يقلل من‬
‫سرعة االداء‬
‫ولذلك ينصح بعمل الغاء التجزئة لترتيب الملفات والبرامج في جهازك ووضعها في‬
‫المكان المناسب مما يوفر مساحة اضافية على القرص الصلب‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪27‬‬
‫العوامل مؤثرة على أداء الحاسوب‬
‫‪Computer Performance Factors‬‬
‫• نوع وسرعة المعالج ‪:CPU Speed‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تعد وحدة المعالجة المركزية المكون األهم الذي يلعب الدور الئيسي في تحديد سرعة‬
‫الحاسوب‬
‫تقاس سرعة هذه الوحده بالميجاهرتز او بالجيجاهرتز‬
‫كلما زادت سرعة المعالج كلما كانت سرعة الجهاز اعلى‬
‫كذلك المعالج المنخفض الجودة يستهلك الكثير من الطاقة مما يزيد من مشكالت‬
‫الحرارة ويؤثر على اداء الحاسوب‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪28‬‬
‫العوامل مؤثرة على أداء الحاسوب‬
‫‪Computer Performance Factors‬‬
‫• عدد البرامج المشغلة في الوقت نفسة ‪Number of Running‬‬
‫‪:Applications‬‬
‫• يقصد بتعدد المهام ‪ Multitasking‬تشغيل عده تطبيقات دفعة واحدة مثل‬
‫‪Windows‬‬
‫• كلما زاد عدد التطبيقات الفعالة في الوقت نفسه كلما انخفض اداء الحاسوب اذ ان ذلك‬
‫بتطلب استهالكا اكبر للذاكرة‬
‫‪Dr. Zaid Dashti‬‬
‫‪29‬‬