شرح عن المعالج والذاكرة في الكمبيوتر

القائمة الرئيسية

الصفحات

شرح عن المعالج والذاكرة في الكمبيوتر

Explain about the processor and memory in the computer


ذكرنا في الدرس السابق أن المكونات المادية لجهاز الكمبيوتر تسمَّى "هاردوير"،
 وأن أهم المكونات المادية للكمبيوتر هي المعالج، والذاكرة الرئيسية، 
والذاكرة الثانوية، وأدوات الإدخال، وأدوات الإخراج، وفي هذا الدرس سنتعرف على المعالج والذاكرة، وسنترك باقي المفاهيم للدروس اللاحقة.

المعالج Processor

المعالج هو عبارة عن جهاز إلكتروني مربع الشكل بحجم بوصة مربعة 
واحدة مغطى بالبلاستيك. بداخل هذا الجهاز يوجد مربع من السيليكون 
يحتوي ملايين الأجزاء الكهربائية الصغيرة. وربما يحتوي المعالج الحديث 
على مليارات الترانزستورات، وهي أجهزة إلكترونية. تقوم المعالجات 
بعمليات الحوسبة (المعالجة) الأساسية، وتتحكم بشكل مباشر أو غير 
مباشر بجميع مكونات الحاسوب الأخرى.
يسمى المعالج في بعض الأحيان "وحدة المعالجة المركزية
(بالإنجليزية Central Processing Unit)، ويرمَّز له بالرمز CPU اختصاراً، 
ولكل كمبيوتر من نوع معيَّن نوع معين من المعالجات بالمقابل، 
مثل معالج Pentium أو SPARC.

الذاكرة Memory

يقوم المعالج بجميع العمليات الحسابية الأساسية للكمبيوتر، 
أي أنه يقوم بجميع عمليات الحوسبة، أما القطع الأخرى، 
فإنها تساهم بذلك عن طريق القيام بوظائف مثل تخزين البيانات، 
أو نقلها من وإلى المعالج، لكن المعالج هو المكان حيث يتم القيام بالعملية 
بشكل أساسي.
يحتوي المعالج على ذاكرة صغيرة، وهي غير كافية إلا للاحتفاظ بطرق 
معالجة البيانات وما شابه ذلك، ويتم حفظ البرامج والبيانات الأخرى في 
ذاكرة خارجية قد لا تكون بقرب المعالج مكانياً، وهناك نوعين أساسيين للذاكرة،
 هما الذاكرة الرئيسية، والذاكرة الثانوية.

الذاكرة الرئيسية Main Memory

لا تقع الذاكرة الرئيسية ضمن المعالج، لكنها ترتبط به ارتباطاً وثيقاً،
 وتتميز بسهولة وسرعة تغيُّر البيانات المخزنة فيها، 
واحتوائها على البرامج التي تكون نشطة على جهاز الكمبيوتر، 
حيث أنها تحتاج لأن يقوم المعالج بالقيام بعمليات الحوسبة لأجلها
تتفاعل الذاكرة الرئيسية عدة ملايين من المرات مع المعالج كل ثانية، 
وهذا يوضح إلى أي مدى ارتباطهما وثيق. بعض أجزاء الذاكرة الرئيسية 
غير قادرة على الاحتفاظ بالبيانات دون طاقة كهربائية، فهي تفقدها بسرعة 
عند انقطاع الكهرباء عنها. تتكون الذاكرة الرئيسية من وحدتين هما:
  • ذاكرة الوصول العشوائي Random Access Memory، 
  •  ويرمز لها RAM، وهي ذاكرة مؤقتة تفقد المعلومات عند انقطاع التيار الكهربائي.
  • ذاكرة القراءة فقط Read Only Memory، ويرمز لها ROM، 

  • وهي لا تحتاج إلى التيار الكهربائي كي تحتفظ بالمعلومات، ولا يمكن حذف ما تحتويه أو الكتابة فوقه، وتصمَّم من قبل الشركات التي تقوم بتصنيع اللوحة الأم للحواسيب.

الجدير بالذكر أنه يصطلح في كثير من الأحيان تسمية ذاكرة الوصول العشوائي RAM بالذاكرة الرئيسية، فعندما يقول أحدهم أن الذاكرة الرئيسية لكمبيوتر 
ما تبلغ 512 ميغابايت، فهو يقصد أن الذاكرة RAM يبلغ حجمها
(أو سعتها) 512 ميغابايت، وبالطبع كلما كانت ذاكرة الوصول العشوائي أكبر 
حجماً كلما كان ذلك أفضل في أكثر الأحيان. إنَّ 
1 ميغابايت من الذاكرة يكفي لاحتواء 106 مليون حرفاً في مستند معالج النصوص.


الذاكرة الثانوية Secondary memory

تتصل الذاكرة الثانوية مع الذاكرة الرئيسية من خلال اللوحة الأم، 
ويمكن تغيير البيانات المخزنة فيها بسهولة كبيرة أو حذفها. كما يمكن تفريغها بشكل كلي تقريبا من البيانات، إلا أن التغييرات التي تُجرى على البيانات الموجودة فيها تكون بطيئة الحدوث بالمقارنة مع البيانات في ذاكرة الوصول العشوائي.
تستخدم الذاكرة الثانوية للتخزين طويل الأجل للبرامج والملفات وأنظمة التشغيل، والمعالج غير قادر على التعامل مع البيانات المخزنة فيها بشكل مباشر، لذلك يتم نسخها إلى الذاكرة الرئيسية قبل إجراء أي تعديلات عليها. بعكس ذاكرة الوصول العشوائي RAM، تستطيع الذاكرة الثانوية تخزين المعلومات دون الحاجة لطاقة كهربائية.
أكثر الأجهزة التي تحتوي على ذاكرة ثانوية القرص الصلب Hard Disk، والأقراص الضوئية. هذه بعض المعلومات المهمة عن القرص الصلب:
  • سعة تخزينه عالية جداً بالمقارنة مع سعة تخزين ذاكرة الوصول العشوائي RAM.
  • يستخدم للتخزين طويل الأجل للبرامج والملفات.
  • تُنظَّم البيانات الموجودة فيه على شكل ملفات.
  • الملف هو عبارة عن مجموعة بيانات موجودة على القرص الصلب، ويمتلك اسماً.


تبادل البيانات بين القرص الصلب والذاكرة الرئيسية والمعالج

لا يستطيع المعالج -كما سبق وذكرنا- أن يتعامل مع البيانات الموجودة في ذاكرة القرص الصلب (الذاكرة الثانوية)، لكنه يستطيع أن يتعامل مع البيانات الموجودة في ذاكرة الوصول العشوائي RAM بسرعة كبيرة.
يتم نسخ كتل كبيرة من البيانات من القرص الصلب إلى الذاكرة RAM، وهذه العملية بطيئة نوعاً ما، إلا أنه يتم نقل كميات كبيرة من البيانات من خلالها إلى الذاكرة رام. بعد أن تصبح كتل البيانات في الذاكرة رام (أو أجزاء من الكتل) يقوم المعالج بمعالجة أقسام صغيرة الحجم من البيانات موجودة عليها (على الذاكرة) بسرعة، وتستمر العملية طالما هناك بيانات في الذاكرة تحتاج إلى معالجة، وعند الانتهاء من معالجة البيانات يعاد نقلها من الذاكرة الرئيسية إلى القرص الصلب.
في غالبية الأحيان، يقوم المعالج بحوسبة كتلة صغيرة من البيانات في الذاكرة الرئيسية، وبالتزامن مع ذلك يتم نقل بيانات من القرص الصلب إلى قسم آخر غير مشغول من الذاكرة، وذلك لتصبح جاهزة للمعالج لكي يبدأ معالجتها فور انتهائه من معالجة كتلة البيانات السابقة.

سنتابع في الدرس اللاحق التعرُّف على المكونات المادية الرئيسية لجهاز الكمبيوتر.





هل اعجبك الموضوع :

تعليقات