كيف يعمل الحاسوب ؟ .. السؤال الذي لم اجد اجابته !

نتذكر ان سؤال مشابه جائنا في الامتحان النهائي في سنة التخرج . و لو لم تخني الذاكرة لرسمت لك المخطط المطلوب منا رسمه في الامتحان.

طلبعا السؤال كان تصميم دارة معالج بناء على متطلبات او خطوات معين (لا اذكرها ايضاً) . ولكن بنية تركيب المعالج الاساسية لم تتغير مند تطوير اول معالج او كمبيوتر في التاريخ , الاختلاف في التطويرات لتسريع المعالج و الاستفادة من تنفيد اكثر من تعليمة في دورة المعالجة الواحدة .

المهم في اي كمبيوتر او جهاز ديجيتل (يحوي معالج) هناك زر اسمه Reset (ليس Power on ) يقوم بتصفير دورة المعالج ليبداء قرائة قيم الذاكرة و ال Registers من اول و جديد .

طبعا المعالج (الغبي) يعتمد على الملحقات الموجودة في قلب تصميم مثل Registers و accumulator (المكدس و هو ذاكرة بدائية تقوم بتخزين الموقت للتعليمات و تجلب الى المعالج بناء على تسلسلها في طابور المعالجة )

و لأن كثير من المعللومات افتقدها الآن اجيب على سؤال الصعب " ما هو الذي يجرى عند مرور التيار الكهربائي داخل هذه اللوحات الخضراء "

اللوحات الخطراء التي تراها مرتبطة كلها بالمعاج سواء بشكل مباشر او غير مباشر . و المعالج نفسه (رغم كل التعقيدات) مبني على اساس بسيط للغاية

النظرية الاساسية في عمل المعالج هو تنفيد المهام على شكل دورات (او نبظات) و الجزء المسؤال إنشاء النبظات لباقي ملحقات المعالج يسمى

مولد نبضات Clock generator وضيفته بسيطة للغاية توليد إشارة كهربائية بقيمة فولتية +5 او 0 عدة مرات في وقت محدد في الثاني .

حيث تصبح الاشارة +5 V مثلا مقابلة للعدد 1 (إفتراضياً) و الاشارة 0 V مقابلة للعدد 0 . و لهذا السبب كل الكمبيوترات الموجودة تستخدم نظام العد الثنائي في تنفيد التعليمات .

الآن نرجع لمعالجنا البائس المعالج توجد به عدد من المسجلات Registers (و هي دوائر الكتورنية بالطبع) و وحدتين إلكترونين لا ثالث لهما (على حد علمي)

وحدة الحساب وو حدة المنطق [البعض يجمعهما في وحدة واحدة ] . المهم وحدة الحساب تقوم بالعمليات الحسابية الأسيسية [في الواقع هي تقوم بعملية حسابية واحدة الجمع فقط خخخخ لأن الحاسوب أغبى مما تتصور] . المهم لتنفيد العمليات الحسابية الاكثر تعقيدا (من الجمع) لجائ مطوري الحاسوب الأوائل الى طريقة إلتفافية حتى تتم عمليات الضرب و الطرح و القسمة (طبعا المعادلة ضاعت في الزمن لا تحظرني الآن ربما احد الاخوة يذكرنا بها )

الجزء الاهم في العالج هو بوابة المنطق [لأنها اساس عبقرية اختراع الكمبيوتر] بوابوة المنطق تحوي على دارات عدة لتنفيد المعمليات المنطقية (بناء على البرنامج المرسل من خلال ايعازات Assembly ) طبعا المقارنة المنطقة البسيطة هي أكبر من > او اصغر من < او = المهم الدارات هذه مصممة بشكل جيد بحيث ترجع الاشارة 0 في حالة False و 1 في حال True و حتى تكون الامور اكثر امتاعا هذه الدارات مصممة الكترونيا لقبول عبارات منطقية مثل OR و AND و XOR و NOT و NAND إلخ .

المسجلات Registers حاليا لا اذكر دورها بالضبط لكن اللي اتذكرها انها كانت تستخدم في العمليات الحسابية كمخزن مؤقت لتخزين الكلمات Words و الايعازات التي يرسلها برنامج Assembly اذكر اننا كنا نقوم بمقارنات منطقيا على تتطابق نصوص معينة و تتبع مسار تنفيده خطوة خطوة عبر المعالج (طبعا كل شيء مكتوب على شكل صفر و واحد 010101010 إلخ ) (و الله كانت أيام سودة بعيد عنك )

المهم الضغط على زر التشغيل Power on يفعل دارات المعالج و تبداء الدورة الأولى للمعالج و على حسب التصميم الداخلي من المصنع يبحث المعالج عن التعليمات الموجودة في شريحة BIOS طبعا هذه الشريحة تحمل نظام التشغيل الأساسي BIOS و هذا النظام بإختصار يقوم بتنظيم و ربط مكونات الحاسوب عبر المعالج و حجز عناوين الذاكرة لبرامج التشغيل الاساسية و البدائة جدا للأجهزة و ملحقات الحاسوب بداء من الكيبورد و الشاشة و لاحقيا الهارديسك محرك الاقراص DVD إلخ

الى أن يبداء نظام التشغيل الإضافة و يستلم مهام تشغيل الجهاز يبقى نظام BIOS في القيام بدوره في إبقاء الجهاز يعمل في إنتظار إيجاد مسار الإقلاع لنظام التشغيل النهائي من القرص الصلب او من DVD او حتى عبر الشبكة .

طبعا الخطوات هذه تنطبق على جميع الاجهزة الرقمية Digital مهم كان نوع المعالج المستخدم فيها فكلها تعامل بالاصفار و الاحاد و الي هم في الاساي إشارة كهربائية مولدة من جهاز اسمه Clock generator طبعا لك ماكتبته من ذاكرتي الخاص و هناك اشياء كثيرة ناقصة لاني لخصت منهج سنة كاملة في رد واحد فالبتاكيد هناك تفاصيل أوسع بكثير .