عناصر CPU الرئيسية

الحمدلله والصلاة والسلام على رسول الله وعلى آله وصحبه أجمعين
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
"


كما عرفنا ان
وحدة CPU_وحدة المعالجة المركزية_ تتضمن مجموعة العناصر الرئيسية التالية :
1_مجموعة مسجلات إزاجة Shift Register.
2_وحدة التنفـــــــــــــــــــيذ EU > Execution Uni.
3_وحدة ملائمة الناقل BIU > Bus Interface Unit.
4_ مجموعة نواقل داخلية وخارجية Internal & External Buses

"

1_ مجموعة مسجلات الازاحة
تتضمن وحدات مسجلات الازاحة وسائل تخزين مؤقته تعرف باسم مسجلات الإزاحة وتعرف بمسجلات المعطيات وتتكون من 16 بنت Bit ولها العلامات التالية:
AX(AL+AH)&BX(BL+BH)&DX(DL+DH)&CX(CL+CH

ولها الاسماء التالية على الترتيب:
مسجل المراكم (Ax) , مسجل القاعدة (ِBx) ,مسجل الترميز (Cx) مسجل المعطيات (Dx)
بالاضافة لمسجل دليل الكدسة (Si) , دليل الهدف (Di)
مؤشر القاعدة (Bp) , موشر الكدسة (SP)

يملك المسجل Ax , f وظيفة خاصة , حيث يستخدم المسجل Ax لتخزين نتائج العمليات الحسابية والنطقية.
يستخدم المسجل f أو مسجل الاعلام لحفظ (بتات) تشير لحالة الحوادث الحاصلة داخل وحدة CPU
تخزن المسجلات معطيات ثنائية يمكن إزاحتها أو تقلها للذاكرة أو المسجلات الأخرى .
"
المسجل (SP) مؤشر الكدسة
يوجد في CPU قسم منطقي من الذاكرة RAM ويعرف بالكدسة ويعمل كمنطقة تخزين مؤقت للسجلات , تتم عملية حفظ محتويات مسجل بالتعلمية Push , ويمكن استعادة أحدث محتويات الكدسة بالتعليمة Pop.
يقع هذا المسجل في وحدة التنفيذ ومهمته حفظ عنوان آخر قطعة معطيات يجب حفظها في الكدسة أو موقع آخر عنصر تم تخزينه.
تملك الكدية بنية من نوع (LIFO) (Last In First Out).

"
مؤشر التعليمة (IP)
يوجد هذا المؤشر في وحدة ملائمة الممر (الناقل) BIU ويستخدم بشكل أساسي لتنفيذ البرامج حيث يشير IP إلى التعليمة التالية المتوجب جلبها من الذاكرة , ويدل IP على التسلسل الطبيعي لتنفيذ البرنامج الذي يتكون من سلسلة من التعليمات الثنائية التي تجلب من الذاكرة ويفكك ترميزها في الوحدة BIU ثم تنفيذها في وحدة التنفيذ EU.
"

2_ وحدة التنفيذ( Execution Unit (EU).
تمكن وظيفة هذه الوحدة بتنفيذ التعليمات التي بتم جلبها من الذاكرة , تحتوي وحدة التنفيذ مجموعة مسجلات , وحدة الحساب والنطق (ALU) ووحدة تحكم Control Unit.
تنفذ وحدة الحساب والمنطق العمليات الحسابية كالجمع والطرح والضرب والقسمة كما تنفذ العمليات النطقية OR , AND , EXOR ويتم حفظ نتيجة هذه العمليات بشكل موقت في المراكم Ax .
ويمكن نسخ محتويات المراكم إلى الذاكرة RAM أو الى مسجل آخر .
تقوم وحدة التنفيذ EU بتنفيذ التعليمات الواحدة تلو الإخرى , كما هي متواجدة في صف التعليمة بتفكيك ترميز التعليمة وإعادة تشكيل ALU والمسجلات بما يناسب التعليمة .

3_ وحدة ملائمة الممر (BIU) وهي اختصار لـ(Bus Interface Unit)
تقوم هذه الوحدة بالاشراف على انسياب المعطيات بين وحدة التنفيذ EU والاجهزة الخارجية , كما تقوم بجلب التعلميات من الذاكرة عن طريق ناقل المعطيات وتمررها الى وحدة التنفيذ ليتم تنفيذها .
وتتضمن هذه الوحدة المسجلات التالية:
قطعة الترميز (Cs) , القطعة الاضافية (Es) ,قطعة المعطيات (Ds) , وقطعة الكدسة (Ss) ومؤشر التعليمة (IP).
تتصل وحدة BIU مع وحدة التنفيذ EU عبر ممر داخلي , وتعملان بالتشارك فيما بينهما , فعندما تكون وحدة التنفيذ مشغولة بعمل ما , تقوم وحدة BIU بجلب مجموعة من التعليمات وتضعها في مسجل نقل التعليمة > تدعى هذه العملية بالجلب المسبق للتعليمة وتعرف بمبدأ المعالجة الانبوبية والهدف منها تسريع عمليات التنفيذ وتقليل زمن انتظار CPU إلى أقل زمن ممكن.
يستخدم في وحدات المعالجة المركزية الحديثة وحدتا تنفيذ أو اكثر على التوازي مع أرتال , وبذلك يمكن تنفيذ أكثر من تعليمة في الوقت نفسه وهذا ما يعرف بمبدأ الانبوبية العالية .

4_نواقل الممرات Buses
يجب ان يكون الحاسب ليس قادراً فقط على معالجة المعطيات وتحركها بين وحدة CPU والذاكرة , بل ايضاً نقل المعطيات من والى اجهزة الاخراج والادخال (I/O) ويتم انجاز ذلك عبر موصلات تدعى بالممرات Buses التي تقوم بمهمة التوصيل بين CPU ومختلف مكونات الحاسب .
يوجد ثلاثة انواع من الاشارات هي اشارة العنوان , واشارة المعطيات , واشارة التحكم وتسلك هذه الاشارات ثلاث انواع من الممرات هي
_ممر العناوين.
_ممر المعطيات.
_ممر التحكم.
يسند على مواقع الذاكرة ومنافذ الادخال والاخراج عناوين مميزة وللتخاطب مع الذاكرة او منافذ الادخال والاخراج تقوم وحدة BIU بوضع عنوان الوحدة المناسب على ناقل العنوان وتنقل اليها المعطيات عبر ناقل المعطيات .
يجب ان تتم عملية نقل المعطيات بشكل دقيق حيث يتم نقل عنصر معطيات واحد بالوقت نفسه على ناقل المعطيات , والا يحصل تعارض وضياع في المعلومات .
بتم التنفيذ الدقيق لهذه العمليات باستخدام مجموعة من اشارات التحكم والتي يتم نقلها على ناقل التحكم .
ومهمة هذه الاشارات منع منافسة الناقل Bus Contention وهو التاكد بان خرج جهاز واحد يوصل الى الناقل في وقت واحد .

"
وصلى الله وسلم على نبينا محمد

من مذكرة "تقنية المعالجة والاجهزة المساندة ".. غير منقول