مكتبة فرحات الهندسية

يطلق على المعالج المساعد المصطلح Coprocessor أو المصطلح Math Processor، وهو يستخدم في نظم الكمبيوتر IBM PC-XT للقيام بالعمليات الرياضية بشكل أسرع مما لو تركت هذا العمليات للمعالج الرئيسي 8088 ليقوم بها. واستخدام هذا المعالج المساعد يحتم تشغيل المعالج الرئيسي 8088 بأسلوب الـMax. Mode ورغم أن استخدام المعالج المساعد اختياري إلا أنه توجد بعض البرامج التي تشترط في تشغيلها وجود معالج مساعد النظام. ويستطيع المعالج المساعد 8087. أداء جميع العمليات الرياضية مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة وكذلك أداء عمليات الدوال المثلثية والدوال اللوغاريتمية والجذور التربيعية. ويتعامل المعالج المساعد 8087 مع أنواع مختلفة من البيانات منها الأعداد الصحيحة بطول 16-bit أو بطول 32-bit أو بطول 64-bit وكذلك البيانات التي بالشفرة العشرية المكودة ثنائياً (شفرة الـ BCD) بطول عشرة أرقام (10-digit) وأيضاً الكسور العشرية بطول 80-bit ويستطيع المعالج المساعد 8087 أداء العمليات بسرعة تصل 100 مرة سرعة المعالج الرئيسي 8088 عندما يؤدي نفس هذه العمليات من خلال البرامج (Software). لقد تم تصميم المعالج المساعد 8087 لكي يعمل بالت...

AMD هو اسم الشهرة لشركة تصنيع المعالجات شركة "Advanced Micro Devices" تقوم هذه الشركة بتصنيع المعالجات x 86 بالتوازي مع معالجات شركة إنتل. خلال الأربعة أجيال الأولي من معالجات إنتل كانت تنتج شركة AMD معالجتها من خلال ترخيص من شركة إنتل، ثم بدأ التنافس بين الشركتين ابتداء من جيل المعالج 80486 أعطت شركة ال AMD معالجتها رمزاً مميزاً هو "K" وأضافت إليه رقم الجيل. فمثلاً المعالج k5 هو معالج الجيل الخامس لشركة AMD ينافس هذا المعالج معالج الPentium المناظر له ويعمل عند نفس سرعته في بعض الجوانب. تضيف أيضاً شركة AMD مقدار السرعة إلى اسم المعالج. فمثلاً المعالج 100-K5 هو معالج AMD من الجيل الخامس وسرعته 100 MHz قدمت ADM المعالج K6 الذي يمثل الجيل السادس من معالجتها مزوداً بذاكرة Cache حجمها 64 KB أي حجمها أكبر من حجم الـCache في المعالج المناظر من عائلة Intel معالج Pentium MMX (أنتج في 1997) الذي كان حجم ال Cache فيه 32 KB فقط. شكل (2-72) يبين مقارنة بين رقاقة المعالج K6 ورقاقة المعالج Pentium MMX قسمت AMD الجيل السادس لمعالجاتها إلى مراحل تطوير فمثلاً في مرحلة التطوير ال...

في عام 2001 أطلقت شركة إنتل معالج جديد أطلقت عليه الاسم Itanium اعتبرت إنتل إن هذا المعالج يمثل جيل جديد لمعالجات إنتل هو الجيل السابع. اشتركت شركة "Hewlett Packard" مع شركة إنتل في إنتاج هذا المعالج. تخصص هذا المعالج في أجهزة الكمبيوتر الخادمة Server الخاصة بشبكات الكمبيوتر التي تحتاج لمعالجات قوية وسريعة. أيضاً استخدم هذا المعالج في محطات العمل Workstation حجم معالج Itanium كبير جداً وغالي الثمن ومعقد ويستقبل موارد كثيرة جداً. يستخدم هذا المعالج مجموعة أوامر جديدة ذات شكل جديد كلية ويطلق على هذه المجموعة من الأوامر الاسم EPIC"" يمتلك هذا المعالج ناقل بيانات عرضه 64-bit في مقابل 32-bit بالمعالجات الأخرى (x86) ويأتي الاسم EPIC من "Explicit Parallel Instruction Computing" حيث يحتوى هذا المعالج على قلب تنفيذ متوازي عريض "Wide Parallel Execution Core" ووحدة الإسناد "Predication" ومسجلات دوارة "Rotating Registers" و Caches كبيرة وسريعة ودورات ساعة عالية السرعة "High Clock Speed" وقابلية التسلق "Scalability" و...

6- Cache متابعة التنفيذ Execution Trace Cache: بدلاً من استخدام ال L1-Instruction Cache التي كانت في Pentium III يستخدم Pentium 4 سمة جديدة تسمى Execution Trace Cache تعمل على توفير الوقت وتبسيط مسألة جلب شفرة الأمر وفك شفرته. 7- ماكينة التنفيذ السريعة The Rapid Execution Engine: يبين شكل (2-21) جميع وحدات التنفيذ في المعالج Pentium 4 بما فيها من ماكينة التنفيذ السريعة "Rapid Execution Engine" ووحدات التنفيذ الغير سريعة أيضاً. الجزء الأساسي في ماكينة التنفيذ السريعة هو وحدات ال ALU المزدوجة الضخ (2xALU) ووحدات ال AGU المزدوجة الضخ (2xAGU) ومعنى كلمة مزدوجة الضخ "Double-Pumped" أن كل وحدة من هذه الوحدات تعمل بضعف نبضات ساعة المعالج، لأن كل منهم يمكنه أن يستقبل (Micro-Operation)Mop كل نصف دورة ساعة. معنى هذا أن جميع ال Mops التي يمكن معالجتها عن طريق ال Rapid Execution Engine تنفذ في نصف دورة ساعة فقط وبالطبع هذا شيء ممتاز هناك أوامر لا يمكن تنفيذها بواسطة ال Rapid Execution Engine مثل هذه الأوامر أو ال MOPs تحتاج إلى استخدام وحدة ال ALU البطيئة "Sl...

في نوفمبر عام 2000 أطلقت شركة Intel آخر معالج في الجيل السادس من معالجات إنتل وهو المعالج Pentium 4 لازال هذا المعالج هو العمود الفقري الذي تعتمد عليه أجهزة كمبيوتر سطح المكتب Desktop Computers تأسست تكنولوجيا صناعة رقاقة Pentium 4 على تكنولوجيا بناء الرقاقات الدقيقة التي يطلق عليها "Net Burst Micro Architecture" وتعتمد أيضاً هذه الرقاقة على التكنولوجيا ال 0.13 ميكرون التي تمكن من تقليص حجم كل عنصر الكتروني بالدائرة الالكترونية داخل المعالج إلى 0.13 ميكرون (0.13- Micron) يتفوق هذا المعالج عن المعالجات التي قبله في سرعة تنفيذ الأوامر وأسلوب معالجة الأوامر الذي يطلق عليها المصطلح "SSE2" وأيضاً الميزة العظيمة في عمليات ال Cache التي يطلق عليها "Execution Trace Cache" عموماً فيما يلي شرح تفاصيل ميزات تكنولوجيا معالج ال Pentium 4 الجديد. 1- الخريطة الأساسية لسير الأوامر Basic Instruction Flow: بعد جلب الأوامر من ذاكرة ال Cache أو من الذاكرة الرئيسية، فإنه لابد من فك شفرة Decoding هذه الأوامر ثم يرسل فك الشفرة لوحدة التنفيذ ليتم تنفيذ هذه الأوامر. تحدث هذه ا...

كما سبق وأن ذكرنا أن معالج ال Pentium Pro كان قد أطلق قبل المعالج Pentium MMX وبالتالي لم يتمتع بالتحسينات التي تزود بها معالج ال MMX لكنه لم يكن في حاجة إلى هذه التحسينات لأن سوق ال MMX كان يتركز في الوسائط المتعددة (Multimedia) بينما سوق ال Pro كان يتركز في أجهزة الكمبيوتر الخادمة (Server) وبالتالي فكل له هدف مختلف عن الآخر. تركز تصميم معالج ال Pentium وجميع المعالجات الأجيال التي تلته نحو المثالية لأوامر ال 32-bit ويعني هذا أن ال Pentium عندما يقوم بتشغيل 16-bit Software فإنه يكون خارج أداء ال Pentium أو Pentium 11 (يحدث ذلك عندما يقوم ال Pentium بتشغيل برامج مثل ال DOS أو ال Windows 3.x) ومع ذلك فإن معالجات الجيل الجديد تكون متفوقة جداً مع أوامر 32-bit التي تستخدم في برامج نظام التشغيل مثل Window NT وال OS/2 وال UNIX السمة الثانية الجديدة لمعالج ال Pentium Pro هي قدراته في المعالجة المتعددة Multiprocessing في النظم المتعددة المعالجات أي التي تحتوى على معالجين أو أربعة Pentium Pro تعمل معاً. بالطبع هذه السمة لا تهم إلا المهتمين بمجال تطبيقات ال Server في شبكات الكمبيوتر. أما السمة...

يمثل المعالج Pentium والمعروف بالرمز P5 وأيضاً Pentium MMX الجيل الخامس لمعالجات إنتل. كان عمر أول مودلين (Models) لمعالجات ال Pentium قصير جداً، وكان الموديل الأول تغليفه PGA ويستخدم Socket 4 ذات ال 273-Pin (كما هو مبين بالشكل (2-7) بينما الموديل الثاني تغليفه SPGA ويحتوى على 296-pin تعمل هذه المعالجات بسرعة 60 MHz أو 66 MHz عند جهد 5 Volts وتستهلك قدرة عالية وتنشأ عنها حرارة عالية. ويعمل معالج الـ Pentium مثل معالج ال 486 عند نفس نبضات الساعة للقلب Core داخلياً، معظم التغييرات الجوهرية التي طرأت على هذا المعالج عن معالج الجيل السابق، هي أن ال Level-1 Cache قد انقسمت إلى قسمين القسم الأول 8 KB للأوامر والقسم الثاني 8 KB للبيانات مما يمنح المعالج أداء أسرع، هذا بالإضافة إلى وحدة ALU (وحدة حساب ومنطق) تشتمل على مسارين لتنفيذ العمليات يطلق عليها Double-Execution Pipeline يمكن لهذه الوحدة تنفيذ أمرين مختلفين في آن واحد. أيضاً من أهم التطورات التي لحقت بهذا المعالج أن عرض ناقلة البيانات الخارجية المتصلة باللوحة الأم زاد من 32-bit إلى 64-bit وهذا لتأكيد كفاءة أداء Level-1 Cache وأيضاً و...

من السمات التي يتميز بها المعالج 80486 هو أنه يحتوى داخلياً على ذاكرة Cache بسعة قدرها 8 KB علاوة على ذلك فإنه أيضاً يحتوى على وحدة نقطة عائمة FPU (معالج حسابي) داخل الرقاقة. مع هذه الإضافات والتحسينات وصلت سرعة المعالج 80486 Dx مرة ونصف سرعة المجموعة 386و 387 عند نفس ال Clock Speed يستخدم هذا المعالج Socket جديدة يطلق عليها Socket 1 وهي من النوع (Pin- Grid Array) PGA وتحتوى على 168-Pin يبين شكل (2-5) السطح السفلي لرقاقة المعالج 80486 حيث تظهر أطراف المعالج ال 168 طرف وبجوار قاقة المعالج تظهر أيضاً Socket 1 الخاصة برقاقة هذا المعالج. كانت للمعالج 486 عدة إصدارات أولها هو المعالج 486 SX الذي كان مماثلاً للمعالج 486 DX ولكن كانت الوحدة (Floating Point Unit) FPU في حالة عدم تمكين (غير فعالة) Disabled ومع ذلك، يمكن إضافة الرقاقة FPU 487 SX للقيام بجميع عمليات النقطة العائمة ولكن شرط أن يكون باللوحة الأم Socket أخرى ذات 169-pin لهذا الغرض. ولكن هذا الحل يمثل تكلفة أكبر من استخدام معالج 486 DX ذو وحدة FPU داخلية. معظم إصدارات ال 486 DX الأخرى هي إصدارات متقدمة عن التصميم الأصلي. بالإضا...

يبين شكل (2-4) أسفل قاقة المعالج 80386 وبجوارها أسفل رقاقة المعالج 80286 من أجل المقارنة بينهما. عندما ظهر المعالج 80386 اعتبره المهتمون بعالم المعالجات أنه ثورة تنطلق شرارتها لتعلن عن تكنولوجيا جديدة في عالم المعالجات، كان ذلك في عام 1986 يمتلك هذا المعالج ناقل بيانات Data Bus عرضه 32 MHz يمتلك هذا المعالج ناقل عنوان عرضه 32-bit مما يمكنه من عنونة للمعالج 80286 هذا بالإضافة إلى إمكانية تشغيل نوع جديد من ال Software الذي يستخدم أوامر البيانات ذات الأطوال 32-bit التي هي أساس لكل المعالجات تلت هذا المعالج وحتى المعالج Pentium 4 الذي ظهر عام 2000. نتيجة لوجود اختلاف بسيط بين معالجات ال 386 وهو أن بعضها يتعامل مع الأوامر ذات 16-bit فقط والبعض الآخر يمكنه التعامل مع أوامر ال 32-bit فإن شركة إنتل قامت بوضع علامة مميزة على قمة رقاقة المعالج لتميز نوعي معالجات ال 386 فبالنسبة لمعالج أوامر 16-bit ميز عن طريق العلامة "16-bit SW only" أما بالنسبة للمعالج الذي لا يجد مشاكل عند التعامل مع أوامر ال 32-bit فقد تم تمييزه بالعلامة "∑∑" وللتأكيد على عدم حدوث خلط بين نوعي معالجات ...

في عام 1984 قدمت شركة IBM جهاز الكمبيوتر IBM PC/AT الذي يستخدم المعالج 80286 يبين شكل (2-3) رقاقة المعالج 80286 الذي تم تصنيعه بتغليف (Pin-Grid Array) PGA وبسبب سرعته الأعلى 6 MHz أو 8 MHz بدلاً من 4.77 MHz وناقلة بيانات 16-bit (ضعف حجم ناقلة البيانات في النظام IBM PC) فإنه يعتبر أقوى من معالج IBM PC المعالج (8088) من ثلاث أضعاف إلى أربعة أضعاف. علاوة على أن ناقلة العناوين لهذا المعالج عرضها 24-bit مما يتيح حجم ذاكرة 16 ميجا بايت (16 MB) وقد كان الفكر الذي استخدم لتصميم هذا المعالج يمثل حجز الزاوية لتصميم المعالج الذي تلاه، المعالج 80686. تشتمل أوامر المعالج 80386 على أوامر إضافية بحيث تسمح بتشغيل نظام التشغيل المتعدد الأعمال (Multitasking OS) مثل نظام التشغيل Windows/286 الذي كان محدوداً بأوامر البيانات ذات الطويل 16-bit تستخدم الرقاقة 80287 من المعالج 80286 في النظام IBM PC/AT كمعالج حسابي.

تمثل المعالجات 8088 و 8086 و 80188 و 80186 والمعالج الحسابي 8087 الجيل الأول لمعالجات Intel وكان المعالج 8088 هو أول معالج استخدم في أجهزة الكمبيوتر الـ IBM-PC ولهذا المعالج ناقل عنوان Address عرضه 20-bit مما يسمح له بعنونة مواقع ذاكرة بحد أقصى واحد ميجا بايت 1 MB وهذا يمثل 16 ضعف من حجم ذاكرة المعالج القديم 8080 الذي ناقله عنوانه عرضها 16-bit والحجم الأقصى لذاكرته 64 كيلو بايت 64 KB المعالج 8086 يشبه كثيراً المعالج 8088 إلا أن له ناقل بيانات 16 bit في مقابل 8-bit للمعالج 8088 مما يمكنه من معالجة بيانات بأطوال 16 bit في لحظة واحدة، وكان هذا المعالج يمثل تقدماً كبيراً في عالم المعالجات عندما بزغ نجمه في عام 1979 يبين شكل (2-2) رقاقة المعالج 8088 الذي استخدم في أجهزة الكمبيوتر IBM-PC أعلى الرقاقة (Chip) في الشكل تظهر أيضاً الـ Socke التي تركب عليها رقاقة المعالج. أما المعالجان 80188 و 80186 فقد كان أفضل حالاً من الناحية الاقتصادية عن المعالجين 8088 و 8086 بسبب أنهما اشتملا على بعض الـ Chips المساعدة (Support Chips) التي كانت تبنى قبل ذلك على اللوحة الأم فأصبحت مبنية داخل المعالج ذاته...

يمكن تقسيم جميع المعالجات التي أنتجتها شركة Intel واستخدمت في نظم الحاسبات الشخصية المتوافقة مع (IBM-PC Compatible) IBM إلى سبعة أجيال تقريباً وكان كل جيل يتوج على عرش معالجات الحاسبات الشخصية مدة قد تصل إلى ثلاث سنوات تقريباً قبل أن يأتي الجيل التالي. وغالباً ما كان يشار للمعالج بالاسم 80x86 حيث تشير x للجيل وظلت هذه هي طريقة التسمية حتى الجيل الرابع (80486) بعد الجيل الرابع توقع الناس أن يكون اسم معالج الجيل الخامس هو 80586 لكن أرادت شركة Intel أن تستخدم اسماً تجارياً بدلاً من استخدام العدد، فكان الاسم هو Pentium ومع ذلك أعطت شركة Intel أيضاً Code لكل جيل مع أجيال الـ Pentium فمثلاً P5 هو كود معالج Pentium الأول بينما P6 هو كود معالج Pentium 11 أما P7 فهو كود معالج الـ Itanium ويبدو من ذلك أن Pentium 111 و Pentium 4 هما جزء من جيل. حيث وصل Pentium 111 بعد P6 بثلاث سنوات، لذلك اعتبر كل من Pentium 111 و Pentium 4 هما مشاريع تطوير للمعالج P6 بينما أعطت الكود P7 للمعالج Itanium يبين الجدول التالي سلسلة المعالجات التي قدمتها شركة Intel على مدار سبعة أجيال ويظهر في الجدول وقد تم تقسيم الجي...