ما هي وحدة المعالجة المركزية CPU؟ وما أهميتها في الكمبيوتر؟ دليل شامل للمبتدئين

هل تتساءل ما هي وحدة المعالجة المركزية “البروسيسور” (Central processing unit أو اختصارًا CPU)، أو المعالج؟ يُعتبر CPU هي قطعة هاردوير من أحد وأهم القطع الموجودة في الحاسب الآلي، أو حتى الهواتف المحمولة. إنه يعمل بمثابة مخ جهاز الكمبيوتر المتحكم في معالجة البيانات وتفسيرها. تقوم هذه القطعة التي تسمى “المعالج” بمعالجة كل التعليمات المُستقبَلة بواسطة البرمجيات التي تعمل على الحاسوب، أو بواسطة أي قطعة هاردوير أخرى. إنه يعمل كآلة حاسبة قوية جدًا تواكب كمية هذه المعلومات والبيانات التي يستقبلها.

ويتم وضع الـ CPU داخل سوكت مخصص على شكل مربع موجود على اللوحة الأم (الماذر بورد)، عن طريق موافقة وإدخال الـ Pins الموجودة في الناحية السُفلية من المعالج، بحيث أن كل Socket تم تصميمه ليناسب أنواع محددة من بعض المعالجات فقط. أي أن كل معالج له نوع سوكت خاص به، ويختلف من Motherboard إلى أخرى. فعلى سبيل المثال، Intel Core I7-10700K تتطابق الـ Pins الخاصة به مع سوكت LGA 1200. هذا كان مثال، ويمكنك التأكد من السوكت الخاص بالمعالج الخاص بك أو الذي ترغب في شرائه بواسطة البحث في جوجل عن طريق إدخال اسم المعالج ورقم الموديل ثم Socket Type كالتالي.

ما هي وحدة المعالجة المركزية CPU؟ ومما تتكون؟

تتكون وحدة المعالجة المركزية (CPU) من مكونين:

وحدة التحكم Control Unit

تستخرج وحدة التحكم التعليمات من الذاكرة وتقوم بفك تشفيرها وتنفيذها. وتعمل كوسيط يقوم بفك تشفير التعليمات المرسلة إلى المعالج، ويخبر الوحدات الأخرى مثل وحدة الحساب المنطقي (سيتم شرحها تاليًا) بما يجب القيام به من خلال توفير إشارات التحكم، ثم إعادة البيانات المعالَجَة مرة أخرى إلى الذاكرة.

وحدة الحساب المنطقي Arithmetic Logic Unit (ALU)

وحدة الحساب المنطقي (ALU) هي دائرة رقمية داخل المعالج تتعامل مع العمليات الحسابية والمنطقية عن طريق تحميل البيانات من سجلات الإدخال Input. بعد أن تقوم وحدة التحكم بتزويد وحدة ALU بالتعليمات الخاصة بالعمليات التي يجب إجراؤها، تكملها وحدة ALU عن طريق توصيل عدة ترانزستورات، ثم تخزن النتائج في سجل الإخراج Output. ثم تقوم وحدة التحكم بعد ذلك بنقل هذه البيانات إلى الذاكرة. ولتعمل بشكل صحيح، يعتمد المعالج على ساعة النظام والذاكرة والتخزين الثانوي ونقل البيانات.

تستخدم الأجهزة الصغيرة مثل الهواتف المحمولة، والآلات الحاسبة، وأجهزة الألعاب المحمولة، والأجهزة اللوحية معالجات أصغر حجمًا تُعرف باسم وحدات المعالجة المركزية ARM، وذلك لاستيعاب حجمها ومساحتها الصغيرة.

تستخدم بعض أجهزة الكمبيوتر معالجين أو أكثر. تتكون هذه المعالجات الدقيقة الفيزيائية المنفصلة الموجودة جنبًا إلى جنب على نفس اللوحة أو على لوحات منفصلة. تحتوي كل وحدة معالجة مركزية على واجهة مستقلة، وذاكرة تخزين مؤقت منفصلة، ومسارات فردية إلى ناقل الجانب الأمامي للنظام.

أجرى أقدم معالج Intel 4004 ما يقرب من 60 ألف عملية في الثانية فقط، بينما يمكن لمعالج Intel Pentium تنفيذ حوالي 188.000.000 تعليمات في الثانية. فتخيل حجم هذا التطور بالنسبة لمعالجات الجيل العاشر والحادي عشر الموجودة حاليًا من فئة Core، أو حتى معالجات AMD Ryzen التي تتعارك مع إنتل لتحتل السوق بنسبة أكبر بكثير.

قائمة ببعض معالجات Intel

قائمة ببعض معالجات AMD

كيف تفهم معالجات إنتل من أسمائها؟

في البداية يجب أن نعلم أن فئة Core من معالجات إنتل ليست الفئة الوحيدة، بل هناك أنواع عدة مثل Pentium, Celeron, Ltanium, Xeon. ولكننا سنستهدف معالجات فئة Core لأنها الأكثر انتشارًا واستخدامًا حاليًا.

فئة معالجات كور من انتل تنقسم إلى 4 فئات أخرى منها، وهي كور آي ثري، وكور آي فايف، وكور آي سفن، وكور آي ناين أو 9. وكلما زاد الرقم التالي لحرف I كلما زادت قوة الـ CPU، وزاد سعره أيضًا، فمثلًا Core I9 أقوى وأغلى من Core I7 الذي يعد أقوى من Core I5 وهو أقوى أيضًا من أضعفهم Core I3.

كيفية معرفة جيل معالج من إنتل

وتنقسم هذه الأربع فئات إلى عدة أجيال (11 جيل، والجيل 12 على الأبواب حاليًا). وكلما زاد رقم الجيل الخاص بالمعالج كلما زادت كفاءته وقوته. والآن حان طرح سؤال مهم وهو كيفية التفريق بين الأجيال وبعضها؟
الأرقام التي تتلو كل اسم معالج هي التي ستقوم بتفسير جيل المعالج. لنأخذ مثالًا: معالج مثل Core I5-4590، هذا الـ CPU يحمل رقم 4590 فئة كور آي فايف، من الجيل الرابع.

أظن أنك لاحظت من أي رقم عرفنا رقم الجيل! بالطبع من الرقم 8 الموجود في بداية 8500 وهكذا في باقي المعالجات. لنأخذ مثالًا آخر لزيادة التوضيح لك: معالج I7-6700، هذا المعالج من فئة كور آي سفن، ومن الجيل السادس.

أما إذا وجدت معالج مثل I7 800، إذًا فهو من الجيل الأول لأنه ليس هناك رقمًا في خانة الآلاف. وبالنسبة لباقي الأرقام الموجودة في خانة المئات والعشرات فهي غير مهمة كثيرًا إلا إذا كنت تقوم بمقارنة بين معالجين من نفس الجيل. فمثلًا I7 6700 يعتبر جيل سادس، وI7 6920 أيضًا جيل سادس ولكن أقوى من السابق.

ما معنى الحرف الموجود بجانب اسم معالجات إنتل؟

الآن، أنت فهمت كل شيء يخص جيل المعالج، وفئاته جميعها. لنشرح الآن ماذا يفيد الحرف الموجود بعد اسم كل معالج. الموضوع بسيط جدًا، وهو عبارة عن أن كل حرف من هذه الحروف يعبر عن شيء، وهي كالتالي:

• حرف  K اختصار لكلمة Unlocked

وهذا يدل على أن المعالج قابل لكسر السرعة بشكل قانوني، أي أنه إذا تم كسر سرعة هذا الـ CPU سيظل داخل الضمان بخلاف باقي المعالجات التي إذا تم كسر سرعتها ستصبح خارج الضمان. إضافةً إلى أنه تم تصميمه بحيث يكون قادرًا على أن يعمل بتردد أعلى من سرعته الافتراضية.

• حرف H اختصار لعبارة: High Performance graphics

ويُشير هذا الحرف إلى أن المعالج يقدم أداء عالٍ ويحتوي على كارت شاشة قابل لكسر السرعة، فيكون مُخصصًا للألعاب والعمل الثقيل. ولكنه مخصص للاب توب فقط.

• حرف HK اختصار لعبارة: High performance graphics, unlocked

مثله مثل حرف H، ولكن الفرق أن هذا المعالج قابل لكسر السرعة، وأداؤه أعلى.

• حرفيّ HQ اختصار لعبارة: High Performance graphics, Quad-Core

لا يختلف هذا عن المعالج ذا حرف H، ولكن الفرق الوحيد هو أنه رباعي النواه.

• حرف F يشير لعبارة: Requires discrete graphics

يدل على أن الـ CPU لا يحتوي على كرت شاشة مدمج بداخله، وبالتالي ستحتاج إلى كرت شاشة خارجي حتى تكون قادرًا على استخدامه. ويعتبر هذا النوع هو الأكثر شُهرة بين اللاعبين، حيث يتميز برخص ثمنه عن باقي الأنواع.

• حرف U اختصار لعبارة: Ultra low power

يدل هذا الحرف أن الـ CPU موفر للطاقة، ولكن يأتي هذا التوفير في الطاقة على حساب الأداء حتى يُطيل من عمر البطارية. فنفهم من ذلك أنه خاص باللاب توب فقط، وأنه غير مناسب لمن يهتمون بالألعاب والأعمال الكبيرة مثل المونتاج (Render) مثلًا.

• حرف Y يشير لعبارة: Extremely low power

الأكثر سوءًا من حيث الأداء، والأفضل من حيث توفير الطاقة وإطالة عمر البطارية. وهو مناسب لمن يريد التصفح فقط ومشاهدة الأفلام.

• حرف X يشير لعبارة: Extreme performance processor

هو الأفضل من ناحية الأداء، حيث أنه يقدم لك أقصى أداء بجانب القدرة على كسر سرعته.

• حرف T يشير لعبارة: Power optimized lifestyle

يدل على أن اللاب توب به نظام تبريد ضعيف نسبةً إلى الأداء الضعيف، فبالتالي لا يحتاج إلى تبريد قوي.

• حرف M اختصار لكلمة: Mobile

وهو الخاص بالـ Notepad و Ultrabook Tablets فقط.

ماذا يعني عدد الأنوية؟

في الأيام الأولى لبداية صنع الحواسيب، كان لوحدة المعالجة المركزية نواة واحدة فقط. هذا يعني أن هذا المعالج كان مقصورًا على مجموعة واحدة فقط من المهام. هذا هو أحد الأسباب التي جعلت الحواسيب قديمًا غالبًا ما تكون بطيئة نسبيًا وتستغرق وقتًا طويلاً. ولكن بدأ المصنعون في البحث عن طرق جديدة لتحسين الأداء، وقد أدى هذا إلى إنشاء معالجات متعددة النواة. فأنت في هذه الأيام قد تسمع مصطلحات مثل ثنائي أو رباعي أو حتى ثماني النواة، وقد يصل إلى 64 نواة كما في معالجات AMD Threadripper!

فعلى سبيل المثال، المعالج ثنائي النواة هو مجرد وحدتي CPU منفصلتين على شريحة واحدة. من خلال زيادة كمية الأنوية، كانت وحدات المعالجة المركزية قادرة على التعامل مع عمليات متعددة في وقت واحد. كان لهذا التأثير المرغوب في زيادة الأداء وتقليل وقت المعالجة. سرعان ما أفسح المجال أمام معالجات رباعية النواة بأربع وحدات معالجة مركزية، وحتى معالجات ثماني النواة بثمانية. ومازلنا في تطور مستمر في ذلك!

ما معنى 32-بت أو 64-بت؟

لا يتلقى المعالج تدفقًا ثابتًا من البيانات. ولكن يتلقى البيانات في أجزاء أصغر تعرف باسم “word”. والـ CPU مقيد بكمية bits لكل word، فعندما تم تصميم معالجات 32 بت لأول مرة، بدا وكأنه حجم الـ Word كبير بشكل لا يصدق. فاستمر قانون مور في الصمود، وفجأة تمكنت أجهزة الكمبيوتر من التعامل مع أكثر من 4 جيجابايت من الذاكرة المؤقتة العشوائية – تاركة الباب مفتوحًا لمعالجات 64 بت.

ما معنى L2/L3 Cache؟

تعتبر ذاكرة التخزين المؤقت L2 و L3 ذاكرة داخلية سريعة لاستخدام المعالج أثناء المعالجة. وكلما امتلكت أكثر، زادت سرعة أداء الـ CPU.

ما الذي يُمكننا فِهمه من تردد المعالج؟

يشير التردد إلى سرعة تشغيل المعالج. فقديمًا، قبل المعالجات متعددة النواة، كان التردد هو مقياس الأداء الأكثر أهمية بين وحدات المعالجة المركزية المختلفة. على الرغم من إضافة العديد من الميزات، إلا أنها لا تزال مواصفات مهمة يجب مراعاتها. فمن الممكن أن تتفوق المعالج ثنائي النواة السريع على وحدة المعالجة المركزية الأبطأ رباعية النواة على سبيل المثال.

هل يمكن أن يعمل الكمبيوتر بدون CPU؟

ببساطة، لا. فكل الحواسيب تحتاج إلى بروسيسور حتى تعمل، لأنه كما ذكرنا سابقًا أن المعالج هو المخ المتحكم في كل عمليات الجهاز، وبدونه يصبح الكمبيوتر بلا حياة.

هل يمكن استخدام الـ GPU بدلًا من الـ CPU؟

لا. فعلى الرغم من أن وحدات الرسوميات (كرت الشاشة) يمكنها القيام بالعديد من الأشياء نفسها التي تقوم بها وحدة المعالجة المركزية، إلا أنها تفتقر إلى القدرة على أداء الوظائف التي تتطلبها بعض أنظمة التشغيل والبرامج.

كيفية معرفة المعالج الذي يعمل به جهازي؟

للقيام بذلك، الخطوات بسيطة:

1. قم بالضغط على أيقونة This PC بزر الماوس الأيمن، ثم اختر Properties.
   
2. تحت قسم System، ستجد كلمة Processor وأمامها تفاصيل المعالج الخاص بك كما في الصورة التالية.
   

الآن أنت عرفت ماذا يعني معالج أو بروسيسور، كل شيء يتعلق بالـ CPU. أنت الآن تستطيع فهم المعالجات من أسماءها بسهولة ويُسر، ومعرفة كيف يعمل، وما نوع المعالج الموجود في جهازك، وأنواع المعالجات الأخرى. أخبرني في التعليقات، ما هو نوع المعالج الموجود بالكمبيوتر الخاص بك، ومن أي جيل هو.

مقالات قد تُفيدك:

• ما هي المعالجات الداعمة لتثبيت نظام Windows 11 ISO؟ قائمة متجددة باستمرار!
• ما هو كرت الشاشة GPU؟ وما أهميته في الكمبيوتر؟ [دليل شامل للمبتدئين]