وحدة المعالجة الرقمية داخل أي جهاز هي الوحدة المسؤولة عن توزيع المهام إلى مختلف أجزاء الجهاز. و هي الوحدة المسؤولة عن القيام بعمليات الحساب، و الوصول و استخراج المعطيات و البرامج من خلايا الذاكرة. تختلف مميزات وحدات المعالجة بحسب اختلاف الجهاز المستعملة فيه، و المهمة أو المهام المطلوبة إنجازها
تصنيف وحدات المعالجة
يمكن ترتيبها حسب درجة التعقيد كما يلي
دائرة متكاملة : في وحدة المعالجة هذه يكون البرنامج مخزنا داخل الوحدة على شكل فيزيائي لا يمكن مسحه، و توكل إليها إنجاز مهمة محددة و بسيطة
وحدة معالجة ببرنامج مسجل : تتوفر هذه الوحدات على مزايا عديدة، فهي قابلة للبرمجة، أي أنه يمكن تخزين برنامج في الذاكرة الداخلية للقيام بالمهام البسيطة و التي لا تتطلب كثيرا من الحسابات. كما يمكن إعادة برمجتها. تستعمل هذه الوحدات في المجال الصناعي خاصة في صناعة السيارات و مجال صناعة الآليات الصناعية داخل المعامل
وحدات المعالجة التقليدية : هذه الوحدات يمكنها القيام بمهام عديدة و تنفيذ برامج مختلفة في نفس الوقت. تستعمل في الحواسيب و الهواتف الذكية و أجهزة إلكترونية أخرى
وحدات معالجة متخصصة : هذه الوحدة تكون لها مهمة محددة غير قابلة للبرمجة. تستعمل إلى جانب وحدة المعالجة الرئيسية للقيام بالمهام التي تتكرر و تتطلب كثيرا من الحسابات. من أمثلة هذه الوحدات : وحدة معالجة الجرافيزم و وحدة معالجة الصوت
مكونات وحدة المعالجة التقليدية
تتكون وحدة المعالجة من الأجزاء التالية
وحدة الحساب : لكل وحدة حساب مجموعة تعليمات خاصة، و يمكن الجمع بين تلك التعليمات لصنع برنامج. تمتلك هذه الوحدة مجموعة ذاكرة داخلية سريعة تسمى مسجل
وحدة التحكم : تقوم هذه الوحدة بتوزيع المهام و المعطيات و فك تشفيرها لتسهيل عمل وحدة الحساب و إنجاز المهام في وقت أقصر
مؤقت : يقوم المؤقت بضبط موعد الانتقال من عملية إلى أخرى حتى تجري جميع العمليات في الوقت المحدد تماما
مسجل : هي ذاكرة سريعة توجد داخل وحدة المعالجة. الهدف منها هو حفظ المعطيات و الأوامر للوصول إليها في أقرب وقت ممكن
مجموعة التعليمات
لكل وحدة معالجة مجموعة تعليمات خاصة بها تمكنها من إجراء عمليات الحساب و التواصل مع الوحدات الأخرى. يمكن الجمع بين هذه التعليمات لصنع برنامج رقمي (أو إلكتروني). هي إذن اللغة البدائية الأولى للتواصل مع وحدة الحساب. يعتمد نظام التشغيل داخل الحواسيب و الهواتف الذكية في مبدأ عمله على هذه التعليمات. حيث أنه عند تشغيل الهاتف أو الحاسوب تنتقل تعليمات البدء بالتشغيل إلى وحدة المعالجة و التي تحتوي على معلومات إطلاق نظام التشغيل، يقوم نظام التشغيل بعد ذلك بوظيفة التواصل بين المستخدم النهائي و بين الآلة عن طريق لغات البرمجة و عبر الوسائط المرئية
STM8 فيما يلي بعض العمليات المستعملة في المعالج
أمثلة
العملية
الاستخدام
CLR X ex : CLR # $FF
CLR
الكلمة المرافقة تصبح قيمتها 0
AND A,src
ex : AND A,# $15
AND
تقوم هذه العملية بتطبيق دالة “و” على الكلمة المرافقة و الكلمة الموجودة في الحاسب. النتيجة تبقى في الحاسب
CP dist,src
CP
تقوم بمقارنة كلمتين
DEC dist
ex : DEC #%01011010
DEC
تقوم بقراءة الكلمة المرافقة و تحذف 1 من قيمتها
أغلب وحدات المعالجة المعاصرة تستعمل إحدى التكنولوجيات التالية
RISC
حاسب بمجموعة تعليمات مختصرة : يمتلك هذا الحاسب مجموعة تعليمات بسيطة. يتميز هذا الحاسب بسهولة استعماله. يستخدم في صناعة السيارات و صناعة الطائرات و في إنترنت الأشياء
CISC
حاسب بمجموعة تعليمات معقدة : مجموعة تعليمات مركبة تشبه لغات البرمجة. يتيح للمطورين فرصة التعامل مباشرة مع الشريحة الإلكترونية عوض استعمال لغات البرمجة
VLIW
كلمة تعليمات طويلة جدا : في هذا النوع من الحواسب يتم تخزين التعليمات في كلمات طويلة، الهدف من ذلك هو تقسيم عملية الحساب على عدة أجزاء من الحاسب من أجل القيام بعملية الحساب بسرعة أكبر. وحدة الحساب في هذا النوع من الحواسب تكون مقسمة لعدة أجزاء لها نفس الوظيفة
DSP
معالج الإشارات الرقمية : هذا النوع من الحواسب لا يمتلك لغة برمجة، بل يكون عبارة عن شريحة إلكترونية لها هدف محدد صنعت لأجله. كوحدات معالجة الغرافيزم و مستقبلات الإشارات اللاسلكية
المفردات التقنية و مرادفاتها بالإنجليزية
Register
مسجل
Instruction Set
مجموعة التعليمات
Program/Application
برنامج رقمي
Operating System
نظام التشغيل
Reduced Instruction Set Computer RISC
حاسب بمجموعة تعليمات مختصرة
Complex Instruction Set Computer CISC
حاسب بمجموعة تعليمات معقدة
Microprocessor/Microcontroller
وحدة معالجة رقمية
Integrated Circuit
دائرة متكاملة
Complex Programmable Logic Device CPLD
وحدة معالجة ببرنامج مسجل
Central Processing Unit CPU
وحدة المعالجة المركزية
Digital Signal Processing DSP
وحدة معالجة متخصصة
Graphics Processing Unit GPU
وحدة معالجة الجرافيزم
Audio Signal Processing Unit
وحدة معالجة الصوت
مجلة الفارابي 