في حين أن التقنيات المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر قد تغيرت بشكل كبير منذ ظهور أول أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية متعددة الأغراض في 1940s، ومعظمهم لا تزال تستخدم هيكل البرنامج المخزن (يشار إليها أحيانا باسم هيكل فون نيومان). وكان التصميم قادرا على جعل الجزء حقيقة الكمبيوتر العالمية.
يصف هذا الهيكل الكمبيوتر في أربعة أقسام رئيسية:
وحدة الحساب والمنطق
وحدة التحكم
ذاكرة
أجهزة الإدخال والإخراج.
وترتبط هذه الأجزاء بواسطة حزم من الأسلاك (تسمى "باص" عندما تدعم نفس الحزمة أكثر من مسار بيانات واحد) وتقاس عادة بميقاتية أو ساعة (على الرغم من أن الأحداث الأخرى يمكن أن تقود دائرة التحكم).
من الناحية الفنية، يمكن اعتبار ذاكرة الكمبيوتر كقائمة من الخلايا، كل خلية لها عنوان مرقمة ويمكن للخلية تخزين كمية صغيرة ثابتة من المعلومات. يمكن أن تكون هذه المعلومات إما الأمر (الأمر) الذي يخبر الكمبيوتر ما يجب القيام به وما إذا كانت البيانات التي يقوم الكمبيوتر بمعالجة الأوامر التي وضعت على الذاكرة. عموما، يمكن استخدام أي خلية لتخزيe
وحدة الحساب والمنطق تعتبر قلب الكمبيوتر. وهي قادرة على حمل نوعين من العمليات الأساسية.
الأول هو الحسابات، وجمع أو طرح رقمين معا. قد تكون مجموعة الحسابات محدودة جدا. في الواقع، بعض التصاميم لا تدعم مباشرة الضرب والقسمة (بدلا من الدعم المباشر، يمكن للمستخدمين دعم الضرب والقسمة من خلال معالجة متعددة، والطرح، وأرقام أخرى).
أما الجزء الثاني من العمليات الحسابية والمنطقية فهو عملية المقارنة المكونة من رقمين. وتتحقق هذه الوحدة من أن الرقمين متساويان أم لا، ويحدد الرقم الذي هو الأكبر. هذه العملية المنطقية تسمى مهمة في البرمجة.
نظام التشغيل يجمع بين مكونات الكمبيوتر معا، أوامر القراءة والبيانات من الذاكرة أو الإدخال والإخراج الأجهزة، ليتم تنفيذها من قبل المعالج. وكذلك فك رموز الأوامر، وإطعام وحدة الحساب والمنطق إلى المدخلات الصحيحة وفقا للأوامر، وإخبار الحساب والمنطق وحدة العملية التي يتعين القيام بها على تلك المدخلات وإرسال النتائج إلى الذاكرة أو إلى أجهزة الإدخال والمخرجات .
عداد هو واحد من المكونات الرئيسية لنظام التحكم الذي يتبع عنوان الأمر الحالي. عادة ما تزيد قيمة العنوان في كل مرة يتم فيها تنفيذ الأمر ما لم يشير الأمر نفسه إلى أن الأمر التالي يجب أن يكون في عنوان آخر (وهذا يسمح للكمبيوتر بتنفيذ نفس الأوامر بطريقة متكررة).
ابتداء من 1980s، وحدة الحساب والمنطق، والسيطرة (تسمى اثنين من وحدات المعالجة المركزية) (وحدات المعالجة المركزية) التي هي عادة في دائرة واحدة متكاملة تسمى المعالج.
الحاسوب، آلية العمل، إديت
الكمبيوتر العملاق كولومبيا من ناسا.
آلية أي جهاز كمبيوتر واضح في الأساس. عادة، في كل دورة معالجة، يقوم الكمبيوتر باسترداد الأوامر والبيانات من الذاكرة الخاصة به. يتم تنفيذ الأوامر، يتم تخزين النتائج ويتم جلب الأمر التالي. يتم تكرار هذا الإجراء حتى يتم اكتشاف الأمر وقف إيقاف.
الأوامر التي تفسر وحدة التحكم ووحدة الحساب والمنطق تنفيذ محدودة، محددة بدقة وعمليات بسيطة جدا. بشكل عام، تقع ضمن واحد أو أكثر من أربعة أقسام:
نقل البيانات من مكان إلى آخر (على سبيل المثال "يحيل وحدة المعالجة المركزية إلى" نسخ محتويات الخلية 5 من الذاكرة ووضع نسخة في الخلية 10 ")
إجراء العمليات الحسابية والمنطقية على البيانات (على سبيل المثال "إضافة محتويات الخلية 7 إلى محتويات الخلية 13 ووضع النتيجة في الخلية 20")
اختبار حالة البيانات ("إذا كانت محتويات الخلية 999 هي 0، سيكون الأمر التالي في الخلية 30")
تغيير تسلسل العمليات (المثال السابق يغير تسلسل العمليات، ولكن الأوامر مثل "الأمر التالي في الخلية 100" هي أيضا معيار).
يتم تمثيل الأوامر كبيانات في صورة رمز ثنائي (نظام العد الأساسي رقم 2). على سبيل المثال، التعليمات البرمجية لنوع من عملية "نسخ" في المعالج إنتل x86 هو 10110000. تم تصميم الأمر الجزئي بحيث يدعم جهاز كمبيوتر معين ما يعرف باسم لغة الجهاز. استخدام لغة الآلة قبل التبسيط جعل من السهل تشغيل البرامج على الجهاز الجديد: وهكذا في الأسواق حيث توافر البرامج التجارية اللازمة، يتفق الموردين على واحد أو عدد صغير جدا من لغات الآلة بارزة.
أجهزة الكمبيوتر الكبيرة مثل خوادم تختلف عن تلك السابقة. في شيء مهم، بدلا من وجود وحدة المعالجة المركزية واحد، وهناك في كثير من الأحيان أكثر من وحدة واحدة. هذه الحواسيب في كثير من الأحيان لديها هياكل غير عادية جدا. هذه الهياكل تختلف اختلافا كبيرا عن بنية التخزين الأساسية، وتحتوي أحيانا على آلاف وحدات المعالجة المركزية، ولكن هذه التصاميم مفيدة فقط لأغراض متخصصة.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق