المعالجات وتنظيم الحاسب الشخصي

من طرف **العراب ابن العرندس** 2009-12-12, 10:54 am

المعالجات وتنظيم الحاسب الشخصي

بقلم :وسيم عطية المعالجات وتنظيم الحاسب الشخصي Icon_exclaim

مقدمة:

تعتمد الأجهزة المتوافقة مع نظام IBM علي
المعالجات من عائلة المعالج Intel
.

عائلة المعالجات Intel
8086

تعتمد الحاسبات الشخصية المتوافقة مع IBM علي المعالجات من النوع Intel
وهي تشمل المعالجات 8086 و 8088 و 80286 و 80386 و 80486 و أخيراً المعالج Pentium
حيث يتم استخدام المعالج لبناء نظام حاسوب بخصائص محددة كما في حالات استخدام
المعالج 8088 لبناء الحاسوب من النوع IBM
PC و استخدام المعالج 80286
لبناء الحاسوب المسمى XT ( eXtended
Technology ) كما تم بناء النظام AT ( Advanced Technology ) مع ظهور المعالج 80386.

ثم بعد ذلك ونتيجة لأهمية وضع نظم ثابتة ومعرفة للجميع ظهرت أنظمة ISA (Industry Standard Arch.) و EISA
( Extended ISA ) وهي أنظمة تستعمل المعالجين 80386 و 80486 .

مع ظهور المعالج الجديد والمسمي Pentium ظهرت الحاجة لأنظمة جديدة ذات سرعة عالية فظهرت
أنظمة الناقل المحلي Local Bus Systems مثل نظام PCI ونظام VESA وذلك للاستفادة من الإمكانات الجديدة للمعالج.

مما يجدر ذكره أن المعالجات من
عائلة Intel
حافظت علي التوافقية في تصميم المعالجات بحيث يتم استيعاب وتنفيذ البرامج التي تمت
كتابتها لتعمل مع المعالجات القديمة في المعالجات الجديدة بدون مشاكل وهو ما يسمى
بتوافقية البرامج Software
Compatibility وهي ميزة كبيرة في
التصميم حيث تم الاحتفاظ بالبرامج القديمة دون أي تعديل مع إمكانية تشغيل البرامج
الجديدة ذات الإمكانات الجديدة والتي لم تكن موجودة في المعالجات القديمة. فيما
يلي سنتناول المعالجات المختلفة بشيء من التفصيل وذلك بتوضيح الخصائص العامة
للمعالج من حيث طول الكلمة Word
Length وأقصي قيمة للذاكرة بالإضافة
لبعض الخصائص العامة.

المعالج 8086 والمعالج 8088

قامت شركة Intel في عام 1978 بطرح المعالج 8086 وهو معالج يتعامل مع كلمة بطول 16-bits
(يتم التعامل 16-bitفي المرة الواحدة ).بعد ذلك وفي سنة 1979 تم طرح
المعالج 8088 وهو مشابه للمعالج 8086 من ناحية التركيب الداخلي ولكنه مختلف عنه في
التعامل العام الخارجي حيث يتم فيه التعامل الخارجي بكلمه طولها 8-bits بينما يتعامل المعالج 8086 باستخدام نبضة سريعة
وبالتالي فان أداءه افضل (زيادة سرعة
النبضة تعنى زيادة التردد وبالتالي نقصان الزمن اللازم لتنفيذ أمر محدد ويتم تعريف
سرعة المعالج بتحديد التردد الأقصى الذي يعمل به وتقاس وحدة التردد بالميجاهيرتز MHz).

قامت شركة IBM باختيار المعالج 8088 لبناء الحاسب الشخصي IBM PC
وذلك لسهولة التعامل معه بالإضافة إلي رخص التكلفة حيث كان من المكلف في ذلك الوقت
بناء الحاسب على المعالج 8086
ذات الـ16-bit
وذلك بسبب ارتفاع تكلفة بناء نظام بوحدات مساعده تتعامل مع كلمة بطول 16-bit في ذلك الزمن.

يتعامل المعالجان 8086 و8088
بنفس التعليمات وهما يمثلان نقطة البداية التي بدأت منها المعالجات الجديدة والتي
يتم استعمالها في أجهزة الحاسب الشخصية وبالتالي فان البرامج التي تعمل على
المعالجين 8086
و 8088 مازالت صالحة للعمل في المعالجات الجديدة وهو ما أسميناه بالتوافقية
في البرامج.

المعالجان 80186 و 80188

يعتبر المعالجان 80186 و 80188 تطويراً للمعالجين 8086 و 8088
وذلك عن طريق تنفيذ كل التعليمات التي كانت مستخدمة في المعالجات القديمة
بالإضافة إلي بعض الأوامر المختصة بالتعامل مع بعض الوحدات المساعدة Support Chips
.كذلك تمت إضافة بعض الأوامر الجديدة وهى ما تسمى بال Extended Instruction . وعموماً لـم يتم استعمال المعالجين في الأجهزة
بصورة كبيرة وذلك نسبة لعدم وجود فارق كبير عن سابقيهما بالإضافة إلى ظهور المعالج الجديد 80286 في الأسواق.

المعالج 80286
:-

تم طرح المعالج 80286 في سنة 1982
م وهو معالج يتعامل مع كلمة بطول 16
Bits ولكنه أسرع بكثير من
المعالج 8086 حيث تصل سرعته إلي
12.5 MHZ وذلك مقارنة مع 10 MHZ للمعالج
8086.
كذلك تميز المعالج 80286
بالمزايا التالية :-

1 - نمطين للأداء Two Modes Of Operations

المعالج 80286
يمكنه العمل في نمطين وهما النمط الحقيقي Real
Mode والنمط المحمى Protected Mode .

في النمط الحقيقي يعمل المعالج 80286 كمعالج من النوع 8086 وبالتالي فان
البرامج التي تمت كتابتها للمعالج 8086
تعمل في هذا النمط بدون أي تعديل.

أما في النمط المحمى فانه يمكن أن يتم تشغيل أكثر من
برنامج في وقت واحد Multi_Tasking وبالتالي
يلزم حماية كل برنامج من التعديل بواسطة برنامج آخر يعمل في الذاكرة في نفس الوقت
وذلك بتخصيص منطقة محددة من الذاكرة لكل برنامج على حدة ومنع البرنامج من التعامل
مع مناطق الذاكرة التي تخص البرنامج الآخر.

2 - ذاكرة أكبر
:-

يمكن للمعالج 80286 التخاطب مع ذاكرة تصل إلي 16 MByte وذلك في
النمط المحمى (مقابل 1 MBYTE للمعالج 8086 ) .

3 - التعامل مع الذاكرة الافتراضية :-

حيث يتم ذلك في النمط المحمى وذلك بإتاحة الفرصة
للمعالج للتعامل مع وحدات التخزين الخارجية لتنفيذ برامج كبيرة تصل لـ 1 GBYTE (لاحظ أن أقصى قيمة للذاكرة هي 16
MBYTE فقط) وسيتم التحدث عن هذه الطريقة بالتفصيل في
مادة نظم التشغيل .

المعالج 80386 :-

في عام1985 تم إنتاج أول
معالج يتعامل مع كلمة بطول 32
BITS وهو
المعالج 80386 وهو أسرع بكثير من المعالج 80286 وذلك لمضاعفة طول الكلمة (من 16_BIT إلى32_BIT)
ونسبة للسرعة الكبيرة التي يتعامل بها المعالج والتي تصل إلي 40 MHZ فإنه يقوم
بتنفيذ عدد كبير من الأوامر في عدد أقل من عدد النبضات التي يستغرقها
المعالج 80286 .

يستطيع المعالج 80386 التعامل مع
النمط الحقيقي والنمط المحمى حيث يعمل في
النمط الحقيقي كالمعالج 80386 وفى النمط المحمى كالمعالج 80286. ذلك بالإضافة إلي نمط جديد يسمى بالنمط الافتراضي
للمعالج 8086 (VIRTUAL
8086 MODE ) وهو نمط مصمم لجعل أكثر من برنامج من برامج
المعالج 8086 تعمل في الذاكرة في وقت واحد .

يستطيع المعالج 80386 التعامل مع
ذاكرة يصل حجمها إلي 4
Gbytes وذاكرة
افتراضية يصل حجمها إلى 64 T
BYTES.

توجد كذلك نسخة رخيصة
من المعالج تسمى 80386SX وهى تحتوى على نفس الشكل الداخلي للمعالج 80386 ولكنها خارجيا
تتعامل مع 16 BITS .

المعالج80486 :-

في عام 1989 ظهر المعالج 80486 وهو عبارة عن
نسخة سريعة من المعالج 80386 حيث يحتوى على كل مزايا المعالج 80386 بالإضافة للسرعة الكبيرة وتنفيذ الكثير من
الأوامر المستخدمة بكثرة في نبضة واحدة فقط
كذلك احتوائه علي المعالج
المساعد 80387 والمختص
بالعمليات الحسابية التي تحتوى على أعداد
حقيقية حيث كانت هذه العمليات تستغرق وقتاً طويلاً من المعالج 80386 مما تطلب وجود
المعالج 80387 والذي يسمي بالمعالج المساعد الرياضي Math. Co_Processor
وقد تم دمج هذا المعالج مع المعالج 80386 بالإضافة إلي ذاكرة صغيرة تسمي بالـ Cache Memory (وهي ذاكرة ذات زمن وصول صغير جداً ويتم
استخدامها كوسيلة لتبادل البيانات بين الذاكرة العادية والمعالج
الدقيق)وحجمها 8 Kbytes.

يعتبر المعالج 80486 أسرع من المعالج 80386 والذي
يعمل علي نفس التردد بحوالي ثلاث مرات. هذا بالإضافة إلي أن المعالج 80486 يعمل
علي ترددات (سرعات) عالية جداً تصل إلي 100 M
Hz.

أما المعالج 80486SX فهو كالمعالج 80486 تماماً من حيث العمل الداخلي
فيما عدا أنه لا يحتوي علي معالج رياضي داخله. وقد ظهرت عدة إصدارات من المعالج
80486 ولكن لا توجد اختلافات جوهرية كبيرة بينها والمجال هنا لا يتسع لذكرها.

المعالج Pentium

المعالج Pentium
هو آخر إصدارات شركة Intel وهو أول معالج يتعامل مع كلمة بطول 64
Bits بالإضافة إلي السرعة العالية
جداً التي يعمل بها مقارنة بالمعالج 80486 هذا بالإضافة إلي زيادة حجم الذاكرة
الداخلية Cache Memory.

وقد ظهرت إصدارات مختلفة للمعالج Pentium
ازدادت فيها سرعة المعالج وتمت إضافة إمكانات إضافية إليه فيها مثل MMX
والذي يمتاز بأن به أوامر للتعامل مع الوسائط المتعددة.