أنواع المعالج : تعرف على أفضل انواع المعالجات

 وتعتبر وحدة المعالجة المركزية الحلقة الأولى في تنفيذ الحساب والمنطق.

وخاصة أنها بحد ذاتها تسيطر على دوائر التحكم التي تتبع اي برنامج كمبيوتر أو تطبيق هاتف.

أنواع المعالج ومكوناته

على الرغم من أن وحدة المعالجة المركزية هي قلب الحاسوب بغض النظر عن كونها تختلف بطبيعة قدراتها.

إلا أنها تشترك بتقنية واحدة فريدة تجمعها مع مثيلاتها من المعالجات.

نضع بعين الإعتبار بأن عملية ALU التي تتضمن تنفيذ العمليات المنطقية والحسابية يمكن أن تتكون من مجموعة من السجلات.

بالتالي يتم من خلالها تخزين البيانات والتعليمات المتكررة من قبل المستخدم.

وهناك أيضًا وحدة التحكم التي تعمل على جلب التعليمات مثل فك التشفير والتنفيذ والسيطرة على تدفق البيانات داخل بنية المعالج .

بالإضافة إلى ما يسمى بالسجلات حيث تتكون من كمية هائلة من عمليات تخزين البيانات والتعليمات.

مثال عليها سجل التحكم والحالة والاغراض الفاصلة العائمة.

مع ذلك يمكن أن تحتوي السجلات لدى جميع أنواع المعالج على إشارات تسير في أجزاء أخرى من النظام , وهي تشخص الحالة الآنية لوحدة المعالجة ككل.

ذاكرة Cache

ذاكرة كاش تسمى ايضًا ذاكرة التخزين المؤقت وهي عبارة عن مركز صغير من تدفق البيانات المؤقتة يقع ضمن رقاقات المعالج.

من أبرز مهامه القيام بجلب البيانات من الذاكرة الرئيسية أو من ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر.

 على سبيل المثال فهو يمثل عملية من مراحل معالجة البيانات أو حتى الوصول الى الذاكرة الأكثر سرعة في أداء المهام.

نأخذ بعين الإعتبار بأن كل حاسوب مكون من قرص تخزين وبالتالي فإن كل قرص صلب يحتوي على بيانات.

لكي يتم الوصول الى هذه البيانات يستعين المعالج بذاكرة رام من أجل تقريب وصول البيانات اليه.

بعد أن تصبح البيانات بحوزة الرام يستعين المعالج بها على وجه السرعة.

ومن ثم يقوم بحفظها وتخزينها على ثلاث مراحل من دفق البيانات.

 تسمى الذاكرة الأولى L1 الطبقه الاولى وهي أقرب طبقة من جهة المعالج , بينما تدل الطبقه الثانيه بالرمز L2  والطبقه الثالثه بالرمز L3.

وبالتالي فإن جميع الطبقات تعمل من أجل عملية التخزين المؤقت لكن أولوية الوصول إليها تتفاوت وفقا لطبيعة ومعمارية المعالج بحد ذاته.

أنواع المعالج من حيث النواة 

لا شك بأن كل من شركتي انتل و AMD  تضفي مزيدًا من النوى على معالجات لا تزال تتخذ منها فخر الصناعات الأولية.

على سبيل المثال وصلت شركة إنتل إلى إنتاج سلسلة معالجات تعمل بـ 24 نواة لعام 2023 مثل Core I9 على وجه التحديد.

يمكن الإشارة بقدرة أداء العمليات وفقا لــ أنواع المعالج عن طريق أعداد النواة المدمجة فيه.

ومع ذلك فإن معالج Core I5  من إنتل الجيل الثاني عشر يتكون من 6 انويه , ولكل نواة خيطين من مسار المعالجة .

وهو بدوره يصبح قادرًا على استقبال 12 عملية معًا على حد سواء.

تتولى نواة المعالج استقبال العديد من مهام المعالجة المتزامنة.

على سبيل المثال استخدام متصفح جوجل كروم وتشغيل برنامج أدوبي وفتح البريد الإلكتروني.

أو حتى الاستماع الى اغنية ما مخزنة على القرص الصلب فإن أداء جميع المعالجات يختلف في كل ما تمت الإشارة إليه.
 

السرعة 

يتم قياس السرعة بوحدة الجيجا هيرتز او ميجا هيرتز.

وقد تظهر جانبًا من التفاوت بين مزايا وأنواع المعالج بما فيها تلك التي تحمل ترددات فارقة في أداء المهام.

فهي بدورها تعمل على نحو أسرع من مثيلاتها التي تمتلك ترددات أقل .

ومع ذلك فإن المعالجات التي تحتوي على نواتين بتردد منخفض قادرة على تنفيذ مهام على نحو عالي الكفاءة.

إذا ما تمت المقارنة بنظيرها من معالجات أحادية النواة تحمل معها تردد مرتفع.

لذلك تعتبر سرعة المعالج هامة لكنها ليست كل ما يمكن من خلاله تقييم قدرة انواع المعالج. 
 

الخيوط المتعددة

يشار إليها أيضا بــ خيوط المعالجة Threads , حيث أن كل نواة تتكون من خيطين يعملان بشكل موازي.

تعتبر العملية معقده للغاية حيث أن النواة تقوم باستقبال ترددات سرعة المعالج المتفاوته من الساعة ووحدة القياس.

على سبيل المثال فقد تم استلام سرعة قدرها 2.7  لنواة ما في المعالج تعمل على تشغيل أداة Virtual Machine  من نظام ويندوز.

في هذه المرحلة تم توزيع أعباء المعالجة على جميع نوى المعالج على نحو رئيسي.

بينما تقوم الخيوط التابعة لكل نواه بالعمل على نفس السرعة التي تم استلامها من قبل النواة على وجه الخصوص. 

بالتالي فقد نجحت خيوط المعالجة ومزامنة العمليات الحسابية في بيئات العمل الافتراضية وكافة أنواع المعالج التي تعمل بها.
 

التوافقية العامة

في حال ما تم التدقيق بجميع تقنيات الحاسب سوف نجد بأن كل حاسوب تم تصنيفه على أنه يمثل جيل لحقبة ما.

 على سبيل المثال فإن أنواع المعالج متعددة النواة ليست كما هي الحال في معالجات أحادية النواة مثل معالج سيليرون القديم أو Pentium.

 لكن هذا ليس قياس عام على مدى توافقية اللوحات الأم.

 حيث أن كثير من المعالجات التي لا تزال تعمل بتقنية سيليرون يمكنها العمل أيضًا على Socket LGA 1700  من لوحات الأم.

والتي في الوقت ذاته قادرة على تشغيل معالجات الجيل الثاني عشر من إنتل Core  I7.

 لذلك يعد التوافق ما بين أجهزة الحاسوب بمثابة ركيزة أساسية تساعد المستهلك على تطوير وتغيير بل حتى إصلاح القطع التالفة من حاسوبه.

كل ذلك يأتي في سياق الإلتزام بمعايير الصناعة من قبل شركات الكمبيوتر.
 

سعة النطاق

وبالانجليزيه Bandwidth , تدل على مقدار السرعة القصوى التي تسمح بتمرير البيانات.

وخاصة عندما يتم التواصل ما بين المعالج والذاكرة الرئيسية وبقية وحدات التحكم الأخرى.

مفهوم Bandwidth لا يقتصر على أنواع المعالج فحسب.

حيث يمكن أن ينطبق أيضًا على كل من  اللوحة الأم و ذاكرة الوصول العشوائي.

ويمكن أن يشير النطاق الترددي على مقدار البيانات التي تسمح قطعة الحاسوب بتمريرها.

 يتم قياس سعة النطاق الخاصة بكافة أنواع المعالج عن طريق عوامل عديدة.

على سبيل المثال السرعة وذاكرة كاش او ذاكرة التخزين المؤقت وطبقاتها الثلاث او الاربع ببعض معالجات أخرى مثل معالجات شركة AMD.
 

أنواع المعالج من حيث المعمارية

على الرغم من أن هناك الكثير من أنواع المعالج في عالم الحاسوب.

الا ان وحدة المعالجة المركزية تشكل عنصر هام بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر.

 فهي تعمل على نقل الأوامر القادمة إلى مكونات أخرى في نفس العتاد وإلى الأجهزة الطرفية.

بالتالي يتم الخضوع الى سرعات ترددية وفقًا لمدى قدرة المعالجات على حد سواء.

المعالج هو اهم  قطعه الكترونيه في أجهزة الكمبيوتر وكما اعتاد الكثير من المستخدمين على أن هناك أنواع كثيرة من المعالجات.
 

معالجات أحادية النواة 

هي واحدة من أقدم أنواع المعالج المتعارف عليها , وبالتالي قلما يمكن العثور عليها في الأسواق.

تستخدم في غالبية أجهزة الكمبيوتر الصغيرة والمحمولة  او الاجهزه اللوحيه.

 على سبيل المثال قد تجد الكثير من الأجهزة اللوحية لا زالت تعمل بنواة واحدة أو نواتين أو ربما نواه واحده وخيطين لسير البيانات.

 وسميت أحادية كونها بطبيعة الحال لا تستطيع تنفيذ أكثر من عملية واحدة في كل طلب تتلقاه.

ما يعني أنها لا تدعم تعددية المهام على الرغم من أنها تتميز بسعر قليل إذا ما تمت المقارنة مع غيرها.

انواع المعالج هذه لا تزال تعمل بنظامي FIFO LIFO.

 ما يعني أن هناك طوابير في أنظمة التشغيل تستدعي الانتظار ريثما يتم التخلص من المهام واحدة تلو الأخرى.

 لا ينصح أبداً بهذا النوع من المعالجات وخاصة لأصحاب الاستخدامات المتعددة والمعقدة.

على سبيل المثال هذا المعالج غير مناسب على الإطلاق لهواة التصميم.

 يصل البعض منها الى ترددات مرتفعة وبعضها الآخر يعمل بطبقه افتراضية وهمية.

يمكن أن تقوم بأداء عمليتين معا ولكن بترددات اقل من المهام الرئيسيه.

  وأبرز مثال على هذا المعالج هو معالجات بنتيوم القديمة أو قطع سيليرون  من إنتل.

معالج ثنائي النواة

وهي واحدة من أنواع المعالج الأكثر شهرة في الإستخدام.

حيث أنها تتبنى نمطًا سائدًا لدى غالبية المستخدمين. ويمكن أن تحتوي على معالج واحد مكون من نواتين كبيرتين.

على سبيل المثال تقوم كل نواة بعملية كما لو أنها معالج أحادي النواة.

وبالتالي تقدم أداءً مضاعفًا وخاصة في حال ما تم تبديل دفق البيانات.

 المعالجات الثنائية قادرة على تنفيذ المزيد من سلاسل العمليات.

بالإضافة إلى تنفيذ المهام على نحو أفضل إذا ما تمت المقارنة بالمعالجات الأحادية.

بنتيوم Gold

تعتبر اول فكره معالج تحتوي على خيوط متعددة في أداء المهام  وادائها متوسط مقارنة بالمعالجات الرباعية.

 لا بأس بهذا النوع من المعالجات وخاصة في أداء مهام متوسطة.

لكن يعيبها ارتفاع درجات الحرارة وخاصة أثناء العمل تحت فترات الضغط Benchmark.

لا تزال هذه الفئة من أنواع المعالج مطروحة في الأسواق حتى أنها خضعت للكثير من التحسينات مع تعاقب الأجيال السابقة من إنتل.

 البعض من هذه المعالجات يعمل تحت مسمى بنتيوم  حتى هذه اللحظة.

رباعية النواة

تقع ضمن فئة المعالجات المتوسطة الى قوية الأداء من أنواع المعالج.

فهي تتخذ من تقنيتها نموذجًا محسنًا عن سابقتها من المعالجات الثنائية.

 بالتالي قد تضم أربعة مراكز من وحدات المعالجة  الأكثر دقة في أداء المهام.

لكن البعض منها تم تطويره بـ ثنائية النواة وخيطين لكل نواة.

اما البعض الاخر منها تم تصميمه بأربع نواى لكل نواة خيط يساعد في تدفق البيانات.

إصدار Core i5 الجيل السادس

 تمكنت هذه المعالجات من القيام بأكثر المهام تعقيدًا وخاصة في تشغيل الألعاب.

 وبالتالي خضعت معالجات Core i5 الجيل السادس الى العديد من التحسينات في سلسلة Supreme Commander لأداء المهام.

  كما أن البعض منها صمم خصيصًا ليدعم الوصول إلى ترددات مرتفعة من وحدة القياس ميجا هرتز.
من أبرز الأمثلة عليها معالج Core i5 من إنتل و معالج AMD FX 4300.

معالج سداسي النواة

يطلق عليه Hexa-Core وهو نتاج عملية تطوير المعالجات السابقة.

يحتوي على ستة مراكز من تدفق البيانات قادرة على تنفيذ مهام متعددة للغاية.

 قد تدل التسمية على  أنه يقدم أداء أفضل دونًا عن غيره من المعالجات الرباعية والثنائية.

ومن أبرز الأمثلة على وجوده نسخة انتل Core I7  الذي كان أول ظهور لها عام 2010. 

لم يقف تطوير هذا النوع من المعالجات لأجهزة الحاسوب فحسب بل ضم معه ايضًا بعض اجهزة الهاتف الذكية.

كور أي 5 الجيل الثامن

يشكل هذا النوع اهميه كبيره من انواع المعالج بالنسبة للمطورين والمصممين ومهندسين الصوت  وبرامج الميديا.

 لذا قد يقع هذا النوع على لائحة الأولويات لكل من يرغب بحاسوب  يقوى على تنفيذ سلسلة من المهام في الوقت الحالي.

على الرغم من أن معالجات Hexa Core  تحظى باهتمام كبير من قبل هواة الكمبيوتر.

إلا أنها كادت لا تخلو من مشاكل مزعجة مثل ارتفاع درجات الحرارة وخاصة في الاجيال الاولى من عائلة Intel Core.

ثمانية النواة 

 تقسم هذه المعالجات إلى مجموعة مزدوجة من معالجات اخرى بداخلها رباعيه النواه.

 وفي الوقت ذاته تعتبر قادرة على أداء أكثر من 10 مهام ثقيلة في آن واحد.

مع الأخذ بعين الاعتبار كل من قدرات اللوحة الأم وبطاقات الذاكرة العشوائية.

 تتكون معالجات Octa-Core من ثمانية مراكز مستقلة لتنفيذ العمليات.

وهي قادرة على العمل بسرعة أكبر على صعيد كافة الجوانب المتعلقة بأكثر المهام تعقيدًا.

معالج Xeon الخاص بالخادم

في ظل دعم معالجات Xeon معظم خوادم الحاسوب.

 يعيب هذا النوع من المعالجات حاجتها الى طاقم كبير من وحدة الطاقة Power Supply.

 إذ انها لا تكاد تعمل كما لو كان الحال دون مزود طاقة لا يقل عن 600 وات.

عند نقل هذا النوع من أنواع المعالج والعمل عليه في حاسوب مصغر سوف يصادف المستخدم عنق زجاجة الإستخدام.

وهي بدورها الحاجة إلى توليف وضبط موارد الحاسوب لــ تقديم أداء مثالي كما هو الحال بالنسبة للخوادم.

معالج ذي 10 أنوية

هو إحدى أنواع المعالجات الأكثر فخرًا بالنسبة للشركات الصانعة.

حيث يتكون من نواتين كبيرتين تحتوي كل نوى منهم على أربع نواة ولكل نواة منهن اربع انويه أخرى.

صممت هذه المعالجات خصيصا للخوادم وأجهزة الحاسوب المعقدة والسريعه.

فهي أثبتت دورها على الرغم من كلفتها بأنها أكثر كفاءة إذا ما تمت المقارنة بالمعالجات السابقة.

حتى ان بعض الخوادم تتضمن معالجين مدمجين من عائلة Deca Core على اللوحة الأم الخاصة به.

وفي نهاية المطاف فقد تم تضمين هذه المعالجات أيضًا ببعض الهواتف الذكية وبأسعار معقولة نسبيًا .