مكونات وحدة المعالجة المركزية

وحدة المعالجة المركزية

وحدة المعالجة المركزية Central Processing Unit، يرمز لها اختصاراً بـCPU, وتعرف أحياناً باسم المعالج (Processor)، وتصنّف على أنّها من المكوّنات الأساسيّة في جهاز الحاسوب؛ وتقع على عاتقها مسؤوليّة تفسير التعليمات الموجّهة لجهاز الحاسوب ومعالجة ما تتضمنه البرمجيّات من بيانات.

وحدة المعالجة المركزيّة من أكثر مكوّنات الحواسيب الدقيقة أهمية إلى جانب الذاكرة الرئيسية ووحدات الإدخال والإخراج أيضاً، ويشار إلى أنها تُصنَّع باستحدام ما يسمى بالدارات المتكاملة والمعالجات الدقيقية منذ السبعينات من القرن العشرين.

تكنولوجياً؛ فإنّ مصطلح وحدة المعالجة المركزيّة يشير إلى عدد من الآلات المنطقيّة التي تُدخِل عدداً من البرامج الحاسوبية المعقدة إلى حيّز التنفيذ، وجاءت هذه المعالجات في حداثة عهدها مقتصرة التنفيذ على عدد من تطبيقات معيّنة دون غيرها وذلك كونها ذات تكاليف باهظة الثمن؛ إلا أنّه مع التقدم التكنولوجي الذي شهده العالم فقد فُتحت آفاق أمام معالجات أقل ثمناً.

مكوّنات وحدة المعالجة المركزية

تتكوّن وحدة المعالجة المركزية من مكوّنات أساسيّة، وهي:

وحدة الحساب والمنطق

تشغل وحدة الحساب والمنطق Arithmetic and Logic Unit، التي يرمز لها اختصاراً بـALU، موضعاً في قلب وحدة المعالجة المركزيّة على هيئة دارة رقميّة، وتتولى مسؤوليّة تنفيذ جميع العمليّات الحسابيّة الأساسيّة كالجمع، والطرح، والقسمة، والضرب.

تجدر بنا الإشارة إلى أنّ هذه الوحدة تعتمد فقط على عمليّة الجمع للحصول على نواتج العمليّات الحسابيّة بغض النظر عن العمليّة الحسابيّة الموجودة، ويكون ذلك أيضاً من خلال العمليّات المنطقيّة كما هو الحال في (OR,AND, XOR), وتُجري مقارنات بين النتائج للوصول إلى النتيجة المطلوبة أو الصحيحة. وتنقسم وحدة الحساب والمنطق إلى عدد من الأجزاء، وهي:

• وحدة الفاصلة العائمة: يَصعُب على المعالج تنفيذ العمليات الحسابيّة في حال وجود الفاصلة العائمة، أي تلك التي تحتوي على فاصلة عشرية وذلك نظراً لحاجتها لقوة كبيرة من المعالجة لحسابها، وتأتي وحدة الفاصلة العائمة لغايات تنفيذ وإجراء هذه العمليّات.
• وحدة الأعداد الصحيحة: هي تلك الوحدة المسؤولة عن إجراء العمليّات الحسابيّة التي تحتوي على أعداد صحيحة، وتعّد الوحدة الأهم على الإطلاق في معظم البرمجيّات.
• المسجلات: تتفاوت بنية المسجلات بين الحواسيب، إذ يشمل عدد منها على جُملة من مسجلات الأغراض العامّة وأخرى تضم مسجلات لغايات خاصّة؛ ويكمن الفرق بين المسجلات ذات الغرض العام والخاص بأنّه من الممكن استغلال المسجلات العامّة في أيّة غاية دون اقتصارها على غرض معيّن، بينما المسجلات الخاصّة فإنّها تتقيّد بوظيفة محددة دون غيرها.

وحدة التحكم

وحدة التحكم Control Unite, ويرمز لها اختصاراً بـCU, ويعتبر هذا المكوّن الأساسي من وحدة المعالجة المركزيّة مسؤولاً عن استحضار التعليمات المدخلة إلى جهاز الحاسوب والمخزنة في الذاكرة الرئيسيّة، حيث يقوم بدوره بفك شيفرتها لتنفيذها، وكما يعمل في نهاية المطاف إلى حمل النتائج ونقلها إلى الذاكرة الرئيسيّة في جهاز الحاسوب بعد معالجتها في مسجلات CPU.