ما هو المعالج CPU ؟ وكيف يمكنك اختيار أفضل معالج لكمبيوترك

تعريف المعالج

المعالج أو المعالج الدقيق أو المعالج الصغري أو البروسيسور Processor أو وحدة المعالجة المركزية CPU-Central Processing Unit. كلها أسماء تدل على جزء الحاسوب الذي يقوم بمعالجة البيانات والتعامل مع المدخلات والمخرجات والعمليات الحسابية اللازمة للاستفادة منها. يتواجد المعالج بسرعات وأشكال عديدة ضمن أغلب الأجهزة الإلكترونية سواء كان الحديث عن الكمبيوترات المنزلية أو الحواسيب المحمولة أو الهواتف المحمولة.

كيف يعمل المعالج

المعالج بشكله الأبسط يتكون من عدد هائل من الترانزستورات أو أنصاف النواقل التي يمكن أن تكون مفعلة أو غير مفعلة (يرمز للمفعلة منها بالرقم 1 وغير المفعلة منها بالرقم 0) وهي الأداة التي يقرأ بها الحاسوب البيانات عن طريق توظيف مبادئ الجبر البوليني (الجبر المتكون من عنصري الصح والخطأ فقط) – ومع تطور التقنيات أصبح حجم أنصاف النواقل أصغر وأصبح بالإمكان وضع الملايين منها في مساحة صغيرة لا تتجاوز بضع السنتمترات أو الملمترات في بعض الحالات.

المقارنة الأسهل للمعالج تصفه بكونه إلة حاسبة أوتوماتيكية وسريعة جداً، يمكنها أن تقوم بالعديد من العمليات الحسابية المعقدة بفترة زمنية قصيرة جداً، نواتج هذه العمليات الحسابية يتم إرسالها لأجزاء الكمبيوتر الأخرى التي تحولها من جديد إلى معلومات يمكن للإنسان فهمها.

مكونات المعالج CPU

يتكون المعالج من جزئين رئيسيين، وحدة المعالجة CU-Control Unit ووحدة الحساب والمنطق ALU-Arithmetic and Logical Unit. تقوم وحدة المعالجة بتنظيم تنفيذ العمليات وتتحكم بالتوصيلات بين المعالج وأجزاء الكمبيوتر الأخرى وبالتوصيلات المرتبطة بوحدة الحساب والمنطق – بينما تقوم وحدة الحساب والمنطق كما يشير اسمها بالعمليات الحسابية والمنطقية اللازمة لمعالجة البيانات وتتضمن هذه العمليات الجمع والطرح والمقارنة المنطقية.

يتضمن المعالج أيضاً جزءً لتخزين نوع معين من البيانات الصغيرة جداً يدعى السجل Registers ويمكن للمعالج أيضاً استغلال ذاكرة الوصول العشوائية للوصول لكميات أكبر من البيانات بسرعة.

طريقة قياس سرعة المعالج

وحدة القياس التي تستخدمها أكثر شركات تصنيع المعالجات هي الهرتز، غالباً بمضاعفات ضخمة مثل الميغاهرتز (مليون هرتز) أو الغيغاهرتز (ألف مليون هرتز) وهذه الواحدة تعبر عن عدد “النقرات” Tick التي يمكن للمعالج القيام بها خلال ثانية واحدة، على سبيل المثال معالج بسرعة 600 ميغاهرتز قادر على تنفيذ 600 مليون نقرة في الثانية.

النقرة في هذا السياق تعبر بشكل أو بآخر عن العملية الحسابية أو المنطقية (أو مجموعة العمليات الحسابية والمنطقية) التي يمكن للمعالج القيام بها خلال جولة واحدة قبل الانتقال لعملية أو مجموعة أخرى.

لا تفيد السرعة وحدها في تحديد قدرة المعالج أو سرعته بدقة عالية، فعناصر أخرى مثل الذاكرة العشوائية RAM وسرعتها وحجمها والذاكرة المخبئة Cache وحجمها وسرعة المنافذ الموجودة في اللوحة الأم. إضافة لكونها لا تعبر عن مدى تعقيد العمليات التي يمكن للمعالج القيام بها أو التقنية التي يستخدمها لتنفيذ هذه الحسابات، والتي تختلف من شركة لأخرى.

يمكن للمستخدمين زيادة سرعة المعالج من خلال عملية “كسر السرعة” Overclocking التي تدفع المعالج للعمل بسرعة أكبر متجاهلاً الحدود الحرارية التي تضعها الشركات للحفاظ على سلامة الشريحة، ويتم هذا عادة من خلال توفير طريقة تبريد أفضل للشريحة للتخلص من الحرارة الزائدة الصادرة من رفع السرعة.

ما هي نواة المعالج أو الكور Core

نواة المعالج أو الكور تعبر عن عدد الوحدات القادرة على معالجة البيانات وأداء العمليات الحسابية والتعليمات داخل المعالج، بمفهوم مشابه لمفهوم الThreads في كروت الشاشة – زيادة عدد الأنوية يسمح للمعالج بالقيام بالمزيد من المهام في الوقت ذاته ولكنه لا يرفع بالضرورة من أداء المعالج وإنما يسمح له بتنفيذ المزيد من العمليات في الوقت ذاته فحسب. أداء المعالج يعتمد على معايير كثيرة منها السرعة والذاكرة المخبأة والذاكرة العشوائية وغيرها.

من الممكن أن تشير كلمة كور أحياناً إلى سلسلة معالجات إنتل كور Intel Core، والتي تقدم العديد من المعالجات تحت الأجيال i3 – i5 – i7 – i9 اليوم وقدمت معالجات تحت الأجيال Core Duo – Core 2 Duo – Core 2 Quad سابقاً. ولكن يحب الإشارة أن تقنية استخدام الأنوية في المعالجات لا تقتصر فقط على معالجات إنتل، وإنما تستخدمها باقي شركات تصنيع المعالجات – انتل استخدمتها فقط للتمييز بين الأجيال بشكل مباشر.

كيف أعرف جيل المعالج

لكل شركة من شركات المعالجات طريقة خاصة في تسمية أجيال وطرازات المعالجات، يجدر الانتباه أن جيل المعالج أو الإصدار يعتبران طريقتين سريعتين لمعرفة أداء المعالج ولكن لا يمكن الاعتماد على الجيل والإصدار وحدهما لتحديد المعالج الأفضل أداءً بين معالجين؛ المكان الأفضل لمعرفة هذا هو مواقع المقارنات بناء على تجارب المستخدمين والتي سنذكرها لاحقاً.

معالجات إنتل

سلسلة المعالجات الأشهر من إنتل في الأسواق اليوم هي سلسلة Core-i والتي تقدم معالجات من فئات سعرية مختلفة. تسمى المعالجات من هذه السلسلة بالطريقة Core iX NNNN L:

• يعبر الرقم X عن الفئة التي ينتمي لها المعالج، معالجات الفئة i3 موجهة للحواسيب المكتبية التي لا تتطلب أداءً عالياً، بينما i5 موجهة للفئة المتوسطة وi7 للفئة العالية، الفئات هنا لا تعبر تماماً عن قدرات المعالج وإنما عن الفئة السعرية.
• تعبر الأرقام الأربعة في الوسط عن جيل المعالج ومستواه:
  • الرقم الأول NXXX يعبر عن الجيل.
  • تعبر الأرقام الثلاثة الأخرى عن المستوى.
  • يمكن استخدام المستوى للمقارنة بين المعالجات في الجيل والفئة نفسها ولكن المقارنة بين المعالجات الموجودة في فئات مختلفة غير ممكنة باستخدام الجيل والمستوى فقط.
• يعبر الحرف الموجود في نهاية الاسم عن نوع سرعة المعالج:
  • يرمز الحرف K للمعالجات القابلة لكسر السرعة وهي الأفضل عادة في الأداء.
  • يرمز الحرف G لوجود كرت شاشة مدمج في المعالج.
  • يرمز الحرف T لكون المعالج يستهلك مقداراً أقل من الطاقة ويقدم أداءً أقل بناء على هذا.
  • يرمز الحرف U للمعالجات المخصصة للهواتف المحمولة والحواسيب المحمولة، هذا النوع من المعالجات يستهلك مقداراً أقل من الطاقة حتى مقارنة بمعالجات T وعلى الرغم من أداء هذه المعالجات المنخفض فهي الأكثر شيوعاً في الحواسيب المحمولة بسبب قدرتها على العمل دون ارتفاع للحرارة ودون استهلاك كبير للبطارية.

معالجات AMD

سلسلة المعالجات الأشهر من AMD في الأسواق اليوم هي سلسلة Ryzen والتي تقدم معالجات عالية القدرة من فئات سعرية مختلفة. تسمى المعالجات الصادرة من هذه السلسلة بالطريقة Ryzen X NNNN L:

• يعبر الرقم X عن فئة المعالج – 3 للمعالجات المخصصة للمستخدم العادي، 5 للمعالجات المتوسطة، 7 للمعالجات المخصصة للمحترفين، 9 للمعالجات الخاصة بالحواسيب عالية القدرة، وThreadripper خاصة بالمعالجات الموجهة نحو الحواسيب المستخدمة في أداء العديد من المهام عالية الجهد.
• تعبر الأرقام الأربعة التالية عن جيل ومستوى المعالج وطرازه:
  • الرقم الأول من NXXX يعبر عن جيل المعالج.
  • الرقم الثاني يعبر عن مستوى أداء المعالج.
  • الرقمين الأخيرين يعبران عن طراز المعالج واختلافات بسيطة ضمن المستوى ذاته.
• يعبر الحرف في نهاية اسم المعالج عن نوع سرعة المعالج:
  • الحرف X للمعالجات عالية السرعة والأداء.
  • الحرف G للمعالجات التي تتضمن كرت شاشة مدمج.
  • الحرف T للمعالجات الموفرة للطاقة ذات الأداء الأقل.
  • الحرف S للمعالجات الموفرة للطاقة التي تتضمن كرت شاشة مدمج.
  • الحرف H للمعالجات عالية الأداء المخصصة للحواسيب المحمولة.
  • الحرف U للمعالجات العادية المخصصة للحواسيب المحمولة.
  • الحرف M للمعالجات منخفضة الأداء المخصصة للحواسيب المحمولة.
  • عدم وجود حرف يعني أن المعالج مناسب للاستخدام العام.

ما هو أفضل معالج يمكنك الحصول عليه

ما يجب الإشارة إليه في البداية أن جودة المعالج لا يتم تقييمها فقط من خلال الأرقام التي تقدمها الشركة كعدد الأنوية والسرعة والذاكرة المخبأة فقط، وإنما من خلال تجربة استخدامها على مجموعة من أدوات قياس الأداء والبرامج والألعاب الشهيرة وتحديد قدراتها بشكل عملي.

الطريقة الأفضل للمقارنة بين معالجين هي استخدام مواقع المقارنة التي تقوم بجمع البيانات من المستخدمين حول العالم لتقييم هذه المعالجات بحسب أداءها بغض النظر عن إدعاءات الشركات المصنعة – أهم هذه المواقع موقع cpubenchmark.net من Passmark.

يجب الأخذ بعين الاعتبار أيضاً قبل شراء المعالج المنفذ Socket المتوفر على اللوحة الأم – معالجات انتل تمتلك منافذ مختلفة عن معالجات AMD وحتى معالجات الشركة ذاتها تمتلك منافذ مختلفة باختلاف الجيل والمستوى. يمكن العثور على رمز المنفذ أو نوعه ضمن صفحة مواصفات المعالج واللوحة الأم.

من المفيد أيضاً الحصول على ذواكر عشوائية RAM ذات سرعة مناسبة للوحة الأم، تؤثر سرعة الرامات على سرعة المعالج بشكل شبه مباشر والحصول على أفضل سرعة ممكنة على اللوحة الأم يساعد في الحصول على أفضل أداء ممكن للمعالج الموجود لديك.

المعالج الأفضل الذي يمكن شراؤه لحاسوب ما يعتمد بالكامل على بقية أجزاء الحاسوب، وهل ستؤدي لتأثير عنق الزجاجة أم لا، على سبيل المثال أحد أقوى المعالجات المتوفرة للحواسيب الشخصية في الأسواق من AMD – معالجات Ryzen 9 3900X لن تكون قادرة على تشغيل أي من الألعاب الحديثة دون كرت شاشة مناسب أو رامات ذات سرعة مناسبة أو لوحة أم ذات سرعة مناسبة. لتجنب الوقوع في مشكلة عنق الزجاجة يمكن استخدام موقع Bottleneck Calculator لمعرفة توافق القطع.

الفرق بين المعالجات في الهواتف والحواسيب

الفروق الثلاثة الرئيسية بين معالجات الحواسيب ومعالجات الهواتف المحمولة تكمن في المعمارية التي تبنى عليها هذه المعالجات، والموارد المتوفرة لكل منهما، وما يجب على المعالج القيام به في كل من الحالتين.

1. أغلب الحواسيب اليوم تعمل على معمارية x86 (التي تطورت لاحقاً إلى x64) التي تسمح بالقيام بعمليات حسابية أكثر تعقيداً، بينما الهواتف المحمولة تعمل بغالبها على معمارية ARM التي تسمح للشركات بالتعديل على المعمارية حسب حاجتها ولكنها لا تسمح بالقيام بعمليات حسابية ذات مستوى تعقيد عالٍ.
2. معالجات الحواسيب تمتلك القدرة على الوصول إلى تيار كهربائي مستقر، إضافة لتقنيات التبريد القادرة على توزيع الحرارة بطريقة أفضل بعيداً عن رقاقة المعالج، بينما لا يوجد في الهاتف مساحة كافية لتبريد المعالج بهذه الطريقة، والبطارية تعتبر عائقاً ضخماً أمام تصنيع معالجات أكثر قوة وتعقيداً كونها قادرة على توفير تيار محدود فقط.
3. الشرائح الموجودة في الهواتف المحمولة لا تتضمن فقط المعالج وإنما العديد من الأجزاء الأخرى بنفس الوقت، على سبيل المثال شرائح سلسلة Snapdragon الشهيرة تتضمن أجزاء مختلفة مسؤولة عن التوصيل اللاسلكي عبر وايفاي وبلوتوث وNFC وأجزاء مسؤولة عن تفسير الصوتيات وأخرى مسؤولة عن التحكم بأجزاء الهاتف الأخرى بشكل خاص إضافة إلى جزء المعالج التقليدي.

المصادر

• How Does a CPU Work? – Techwalla
• Transistor Definition – Techterms
• How does a CPU work? – Quora
• How does a CPU work? – milapneupane
• How is CPU clock speed measured? – Quora
• What is a Core – computerhope
• Here’s what all those numbers and letters in an Intel chip mean when you’re buying a new computer – businessinsider
• A Simple Guide To AMD Ryzen Processor Naming Scheme (Explained) -techconsumerguide
• Difference between x64 and x86