December 2nd, 2020, 11:36 AM
ماهي معمارية الحاسوب، تعني ھندسة معماریة للحواسیب أي عبارة عن بناء الحاسب فمثلا المهندس المعماري يختص برسم بناء للمنزل الذي نريده ويصمم المداخل والمخارج، كذلك الأمر في الھندسة المعماریة للحاسوب، يوضح البناء الداخلي والخارجي للحاسوب وكیف تدخل و تخرج منه البیانات وكيفية معالجتها. و
معمارية الحاسوب مادة تدرس في كليات الهندسة قسم الحاسبات أو أي كلية لها علاقة بالحاسوب. تختص المادة ببناء آلیة الحاسوب ورسمھا على ورق لرؤیة كیفیة انتقال البیانات وكیف نراھا، فالوظائف تعني حركة البیانات والتحكم فیھا بالأسھم على حسب الأوامر “instructions “المعطاة .
الحاسب Computer
الحاسب ھو آلة لمعالجة البیانات تعمل تلقائیا ً تحت سیطرة قائمة من التعلیمات ( تسمى برنامج ) مخزنة في ذاكرتھا الرئیسیة.
يتكون الحاسب من :-
Input device
Output device
Secondary memory
مبادئ هيكلة فون نيومان Architecture Von Numan
فون نیومان هو عالم ریاضي قام بتحدید القواعد الأساسیة التي نستعملھا في تصمیم الحواسیب في أربعة نقاط هي :
1- تخزن البیانات والتعلیمات في الذاكرة الرئیسیة ( تخزین مفھوم البرنامج ).
2- محتوى الذاكرة عبارة عن عنونة (addressable) تتم بواسطة الموقع بدون النظر لما ھو مخزن بھذا الموقع .
3- یتم تنفیذ التعلیمات بشكل تسلسلي (sequentially)، من التعلیمة الأولى للتالیة بشكل منظم على حسب ترتیب موقعھا ما لم یتم تعدیل ھذا النظام .
4 -ھیكلیة الحاسوب ھي :
CPU” وحدة المعالجة المركزیة” ویحتوي على CU” وحدة التحكم” والتي تنسق عملیة تنفیذ التعلیمات و ALU “وحدة الحساب والمنطق” والتي تجري العملیات الحسابیة و المنطقیة .
Main Memory
لقد تغیرت التقنیات المستخدمة في الحواسیب حیث بات بإمكانھا حل مشاكل مختلفة عدیدة تبعا ً للبرنامج الذي ینفذھا على
عكس ما كان في بادئ الأمر عندما كان الحاسوب عبارة عن ذاكرة تحفظ المعطیات وغیر قادرة على حل العملیات الحسابیة.
ھیكلیة فون نیومان متعددة الأغراض (Architecture Numan Von Purpose General)
إن الحواسیب الالكترونیة المستخدمة حالیا ً ھي حواسیب فون نیومان متعددة الأغراض والتي تؤدي برامج مختلفة على حسب البرنامج المنفذ لھا.
1- تتمثل المھمة الرئیسیة للـ CPU في تنفیذ التعلیمات الآتیة إلیه من الذاكرة الرئیسیة.
2- یتم إخبار الـ CPU عن وجوب أداء واحدة من العملیات الأساسیة ( قد تكون حسابیة أو منطقیة ) وذلك لنقل البیانات من وإلى الذاكرة الرئیسیة.
3- وحدة التحكم (CU) ھي التي تقوم بتفسیر/ترجمة التعلیمة الآتیة إلیھا من الذاكرة الرئیسیة وھي أیضا تقوم بإخبار العناصر الأخرى المختلفة عما یجب القیام به.
4- وحدة الـ CPU تتضمن مجموعة من السجلات “Records “التي تعتبر عادة كأجھزة تخزین مؤقت للبیانات التي تتم معالجتھا داخل الـ CPU.
تمثيل البيانات (Representation of data)
یتم تمثیل جمیع البیانات والمعلومات التحكمیة ” التعلیمات ” بداخل الحاسوب بالنظام الثنائي “system binary “والذي یستخدم فقط رمزین إما 0 أو 1 ؛ الرمزین 1،0 یتم تمثیلھما في الحاسوب بواسطة الإشارات الكھربائیة حیث 0 تعني عدم وجود الإشارة ، 1 تعني وجودھا.
الأعداد الثنائیة الـ binary تجمع وتطرح وتضرب وتقسم باستخدام ALU مباشرة دون الحاجة لتحویلھا إلى النظام العشري الأولي “system decimal”.
من خلال تسلسل الثنائیات في الحاسوب یمكن تمثیل تعلیمة معینة ، حیث كل تسلسل یقسم إلى ثلاثة أجزاء من خلال ھذه الأجزاء یمكن معرفة ما ھو المطلوب من ھذه التعلیمة .
الجزء الأول یعني نوع العملیة وھو ما یسمى بـ opcode.
والجزء الثاني القیمة التي نحتاج أن نجلبھا من الذاكرة لتدخل في
التعلیمة memory operand.
والجزء الأخیر وھو المكان الذي سوف یوضع فیھ الناتج .
مثال:- العملية ( Mov R1 Y )
أي ضع القیمة y في السجل R1 وھذا یعني أن نوع العملیة ھو نقل MOV وأن العنصر الذي سنجلبه من الذاكرة ھو y وأن الوجھة سوف تكون R1 .
أنواع تعليمات الآله (Types Of Machine Instructions)
نقل البیانات من الذاكرة وسجلات الـ CPU.
العملیات الحسابیة والمنطقیة.
التحكم بالبرنامج.
النقل أثناء عملیات الإدخال والإخراج.
لتنفیذ عملیة حسابیة مثل 3*(Z=(X+Y ھذه العملیة الحسابیة سوف تقسم إلى أربع تعلیمات، حیث التعلمیة الأولى ھي
وضع المتغیر Y في أحد سجلات الـ CPU ولنفرض أنه R3 أي نقل القیمة Y إلى السجل R3 بھذا الشكل
MOV Y R3
بعد ذلك وفي التعلیمة الثانیة نضیف المتغیر X إلى القیمة الموجودة في R1 وبالتالي التعلیمة ھي
ADD X+R3 R3
في التعلیمة الثالثة نضرب القیمة 3 في السجل R1
MUL 3#R3 R3
التعلیمة الأخیرة ھي نقل الناتج من R1 ووضعھ في القیمة Z
MOV R3 Z
وحدة التحكم (The Control Unit)
إن تحلیل التعلیمة كعملیة الجمع بین R2,R1 یحتاج إلى وحدة تحكم وبشكل عام فإن الذي یتحكم في العملیات التزامنیة أي
الوقتیة ھو CPU ولكن بشكل خاص فإن الذي یتحكم في ھذا التزامن ھو Control Unit.
التقنیات التي تنفذھا وحدة التحكم :
Hardwired Control
Micro programmed Control
LinkBack URL
About LinkBacks
December 2nd, 2020, 11:36 AM
ماهي معمارية الحاسوب، تعني ھندسة معماریة للحواسیب أي عبارة عن بناء الحاسب فمثلا المهندس المعماري يختص برسم بناء للمنزل الذي نريده ويصمم المداخل والمخارج، كذلك الأمر في الھندسة المعماریة للحاسوب، يوضح البناء الداخلي والخارجي للحاسوب وكیف تدخل و تخرج منه البیانات وكيفية معالجتها. ومعمارية الحاسوب مادة تدرس في كليات الهندسة قسم الحاسبات أو أي كلية لها علاقة بالحاسوب. تختص المادة ببناء آلیة الحاسوب ورسمھا على ورق لرؤیة كیفیة انتقال البیانات وكیف نراھا، فالوظائف تعني حركة البیانات والتحكم فیھا بالأسھم على حسب الأوامر “instructions “المعطاة .الحاسب Computer
الحاسب ھو آلة لمعالجة البیانات تعمل تلقائیا ً تحت سیطرة قائمة من التعلیمات ( تسمى برنامج ) مخزنة في ذاكرتھا الرئیسیة.
يتكون الحاسب من :-
Input device
Output device
Secondary memory
مبادئ هيكلة فون نيومان Architecture Von Numan
فون نیومان هو عالم ریاضي قام بتحدید القواعد الأساسیة التي نستعملھا في تصمیم الحواسیب في أربعة نقاط هي :
1- تخزن البیانات والتعلیمات في الذاكرة الرئیسیة ( تخزین مفھوم البرنامج ).
2- محتوى الذاكرة عبارة عن عنونة (addressable) تتم بواسطة الموقع بدون النظر لما ھو مخزن بھذا الموقع .
3- یتم تنفیذ التعلیمات بشكل تسلسلي (sequentially)، من التعلیمة الأولى للتالیة بشكل منظم على حسب ترتیب موقعھا ما لم یتم تعدیل ھذا النظام .
4 -ھیكلیة الحاسوب ھي :
CPU” وحدة المعالجة المركزیة” ویحتوي على CU” وحدة التحكم” والتي تنسق عملیة تنفیذ التعلیمات و ALU “وحدة الحساب والمنطق” والتي تجري العملیات الحسابیة و المنطقیة .
Main Memory
لقد تغیرت التقنیات المستخدمة في الحواسیب حیث بات بإمكانھا حل مشاكل مختلفة عدیدة تبعا ً للبرنامج الذي ینفذھا على
عكس ما كان في بادئ الأمر عندما كان الحاسوب عبارة عن ذاكرة تحفظ المعطیات وغیر قادرة على حل العملیات الحسابیة.
ھیكلیة فون نیومان متعددة الأغراض (Architecture Numan Von Purpose General)
إن الحواسیب الالكترونیة المستخدمة حالیا ً ھي حواسیب فون نیومان متعددة الأغراض والتي تؤدي برامج مختلفة على حسب البرنامج المنفذ لھا.
1- تتمثل المھمة الرئیسیة للـ CPU في تنفیذ التعلیمات الآتیة إلیه من الذاكرة الرئیسیة.
2- یتم إخبار الـ CPU عن وجوب أداء واحدة من العملیات الأساسیة ( قد تكون حسابیة أو منطقیة ) وذلك لنقل البیانات من وإلى الذاكرة الرئیسیة.
3- وحدة التحكم (CU) ھي التي تقوم بتفسیر/ترجمة التعلیمة الآتیة إلیھا من الذاكرة الرئیسیة وھي أیضا تقوم بإخبار العناصر الأخرى المختلفة عما یجب القیام به.
4- وحدة الـ CPU تتضمن مجموعة من السجلات “Records “التي تعتبر عادة كأجھزة تخزین مؤقت للبیانات التي تتم معالجتھا داخل الـ CPU.
تمثيل البيانات (Representation of data)
یتم تمثیل جمیع البیانات والمعلومات التحكمیة ” التعلیمات ” بداخل الحاسوب بالنظام الثنائي “system binary “والذي یستخدم فقط رمزین إما 0 أو 1 ؛ الرمزین 1،0 یتم تمثیلھما في الحاسوب بواسطة الإشارات الكھربائیة حیث 0 تعني عدم وجود الإشارة ، 1 تعني وجودھا.
الأعداد الثنائیة الـ binary تجمع وتطرح وتضرب وتقسم باستخدام ALU مباشرة دون الحاجة لتحویلھا إلى النظام العشري الأولي “system decimal”.
من خلال تسلسل الثنائیات في الحاسوب یمكن تمثیل تعلیمة معینة ، حیث كل تسلسل یقسم إلى ثلاثة أجزاء من خلال ھذه الأجزاء یمكن معرفة ما ھو المطلوب من ھذه التعلیمة .
الجزء الأول یعني نوع العملیة وھو ما یسمى بـ opcode.
والجزء الثاني القیمة التي نحتاج أن نجلبھا من الذاكرة لتدخل في
التعلیمة memory operand.
والجزء الأخیر وھو المكان الذي سوف یوضع فیھ الناتج .
مثال:- العملية ( Mov R1 Y )
أي ضع القیمة y في السجل R1 وھذا یعني أن نوع العملیة ھو نقل MOV وأن العنصر الذي سنجلبه من الذاكرة ھو y وأن الوجھة سوف تكون R1 .
أنواع تعليمات الآله (Types Of Machine Instructions)
نقل البیانات من الذاكرة وسجلات الـ CPU.
العملیات الحسابیة والمنطقیة.
التحكم بالبرنامج.
النقل أثناء عملیات الإدخال والإخراج.
لتنفیذ عملیة حسابیة مثل 3*(Z=(X+Y ھذه العملیة الحسابیة سوف تقسم إلى أربع تعلیمات، حیث التعلمیة الأولى ھي
وضع المتغیر Y في أحد سجلات الـ CPU ولنفرض أنه R3 أي نقل القیمة Y إلى السجل R3 بھذا الشكل
MOV Y R3
بعد ذلك وفي التعلیمة الثانیة نضیف المتغیر X إلى القیمة الموجودة في R1 وبالتالي التعلیمة ھي
ADD X+R3 R3
في التعلیمة الثالثة نضرب القیمة 3 في السجل R1
MUL 3#R3 R3
التعلیمة الأخیرة ھي نقل الناتج من R1 ووضعھ في القیمة Z
MOV R3 Z
وحدة التحكم (The Control Unit)
إن تحلیل التعلیمة كعملیة الجمع بین R2,R1 یحتاج إلى وحدة تحكم وبشكل عام فإن الذي یتحكم في العملیات التزامنیة أي
الوقتیة ھو CPU ولكن بشكل خاص فإن الذي یتحكم في ھذا التزامن ھو Control Unit.
التقنیات التي تنفذھا وحدة التحكم :
Hardwired Control
Micro programmed Control