|
كيف تتم ألية معالجة المعلومات في الحاسب الشخصي ؟؟؟
الجزء الاول:-
تمثّل وحدة المعالجة المركزية (CPU) القلب النابض للكمبيوتر. ويعتبر هذا العنصر الهام، الذي غالباً ما يشار إليه باسم "المعالج" فقط، بدلاً من "مايكرومعالج" (microprocessor)، مسؤولاً عن كل شيء يقوم به كمبيوترك. فهو يحدد، جزئياً، نظام التشغيل الذي يمكن أن تستخدمه، والحزم البرمجية المتاحة أمامك، وكمية الطاقة التي يستهلكها الجهاز، ومدى استقرار نظامك بشكل عام، بالإضافة إلى أمور أخرى. كما يلعب المعالج دوراً رئيسياً في تكلفة النظام ككل، فكلما كان المعالج أحدث وأقوى، كلما ازدادت تكلفة الكمبيوتر.
مكونات المعالج
قد تفكر في المعالج على أنه قطعة مربعة أو مستطيلة، ذات إبر عديدة تدخل ضمن مقبس موجود على اللوحة-الأم، لكن هذا في واقع الأمر، ليس سوى الغلاف الذي يحيط بالمعالج. يتألف المعالج بحد ذاته من رقاقة من كريستال السيليكون، تقل مساحتها عادة عن نصف بوصة مربعة. ويقوم الغلاف بحماية المعالج من الملوثات (مثل الهواء)، ويمكّنه من خلال الإبر، من التلاحم مع دارات اللوحة-الأم، وبالتالي مع النظام ككل. وتحتاج ملايين المفاتيح الإلكترونية (الترانزستورات) الموجودة ضمن المعالج، إلى بيئة محكمة العناية، لكي تعمل بشكل الصحيح.
وعلى الرغم من أن معظم المعالجات مصنوعة من السيليكون، إلا أنه من الممكن استخدام أي مادة أخرى شبه موصلة (semiconductor)، إذا أمكن تصنيعها على شكل أجزاء عالية الجودة، بالقياس المطلوب. والسيليكون متوفر ورخيص نسبياً، ولهذا يعتبر أكثر المواد شعبية في هذا المجال. وهو مناسب جداً بسبب إمكانية تشكيل كريستالات كبيرة منه بجودة عالية ومنتظمة. ويمكن أن يصل عرض الكريستالة الواحدة إلى 8 بوصات، وهو أمر مهم لأن الشركات المصنّعة ترغب في تقطيع الكريستالة الواحدة إلى أكبر عدد ممكن من الرقاقات. يقطع منشار دقيق الكريستالة إلى شرائح (wafers) تقل سماكتها عن ميلليمتر واحد، وتتم معالجة هذه الشرائح كيميائياً قبل تقطيعها إلى رقاقات مستقلة. وتدعى العملية الفيزيائية التي نقوم فيها بتطبيق التصميم المنطقي للمعالج على الرقاقة، بعملية الحفر الضوئي (photolithography)، ويتم في هذه الخطوة بناء ترانزستورات وأسلاك دقيقة على الرقاقة، في سلسلة مؤلفة من عشرة طبقات أو أكثر (تسمّى الأقنعة). وبعد أن تنتهي عمليات إنشاء الطبقات، تختبر الرقاقة عدة مرات للتأكد من أن الترانزستورات والأسلاك في مواقعها المناسبة، وتعمل بشكل صحيح، ثم توضع ضمن الغلاف.
لا يقوم الغلاف بدور حماية الرقاقة فقط، بل يلعب دوراً في تبديد الحرارة، وتأمين ارتباط المعالج مع اللوحة-الأم. وقد تغيّر الغلاف بشكل كبير عبر السنين، مع تبنّي طرق جديدة لمختلف تصاميم المعالجات. استخدمت أولى رقاقات إنتل طريقة الغلاف ثنائي الصفوف DIP (dual in-line packages)، حيث تؤمن مجموعتين متوازيتين مؤلفتين من أربعين إبرة أو أكثر، الاتصال مع اللوحة-الأم وبسبب هذا التصميم المتوازي، فإن عمليات الترقية التي يمكن إجراؤها على الغلاف، لا تسمح بتوسع كبير في إبر الاتصال (connectors)، إذ سيصبح الغلاف طويلاً جداً بالنسبة للوحة-الأم عند إضافة إبر جديدة. كما أن الإشارات القادمة من الإبر الموجودة عند نهايات الغلاف، تتطلب زمناً أطول للوصول إلى رقاقة المعالج، من الزمن
الذي تحتاجه الإبر المتوضعة على مقربة من المعالج. ولهذه الأسباب، قدّمت إنتل مع معالج 80286 مصفوفة الشبكة الإبرية PGA (pin-grid array)، وهو غلاف مربع الشكل على العموم، ويحتوي على
صفين أو ثلاثة أو حتى أربعة صفوف من الإبر الموزعة على مسافات متساوية من بعضها البعض، ومرتبة حول منطقة مركزية. تدخل الإبر ضمن الثقوب العائدة لها، في المقبس الموجود على اللوحة-الأم، ويتم تثبيت المعالج في مكانه عادة عن طريق ذراع متحرك.
إن تصميم الغلاف مربع الشكل الذي يألفه معظمنا بدأ مع معالج 80286 وبقي مسيطراً حتى الآن. ومع ازدياد الحاجة إلى معالجات أكثر قوة، بات من الضروري استخدام ناقل (bus) أوسع، وبالتالي أصبحنا بحاجة إلى عدد أكبر من الإبر لتلائم هذه النواقل، وظهرت عدة بدائل للغلاف. يستخدم معالج بينتيوم تصميم SPGA (straggered pin-grid array)، الذي ينظم ترتيب الإبر ليمكّنها من التوضع إلى جانب بعضها البعض بشكل أكثر قرباً. أما معالج بينتيوم برو فيعتمد تصميماً يسمّى MCM (multi-chip module)، لأنه يجمع رقاقتي وحدة المعالجة المركزية وذاكرة كاش الثانوية (Level 2) في غلاف واحد.
ويوجد غلاف آخر حديث يسمّى LCC (leadless chip carrier)، يستخدم وسادات وصل صغيرة من الذهب، بدلاً من الإبر، لتأمين الاتصال مع اللوحة-الأم.
ونجد بين طرق التغليف الأخرى، غلاف TCP (tape-carrier package)، وهو رقيق مثل الفيلم الفوتوغرافي، وملتحم باللوحة-الأم، وغلاف كارتريدج SEC (single-edge contact) المستخدم في معالج بينتيوم الثاني. وهذا الغلاف في الواقع عبارة عن غلاف PGA متوضع على بطاقة-إبنة صغيرة، ترتبط باللوحة-الأم عبر شق واحد. ويعتبر تصميم غلاف SEC مغرياً جداً لأنه يحتل مساحة أقل على اللوحة-الأم، وله خواص كهربائية أفضل.
و اذا نال هذا الموضوع أعضاء المنتدى سوف اكمل باقي اجزاء الموضوع لذا ارجو التعليق
|
أرسل من قبل 
