معمارية حاسوب1
DESCRIPTION
الفصل الاول من معمارية حاسوبTRANSCRIPT
معمارية وتنظيم الحاسوب
Computer Organization and Architecture
- أحمد عبدالقادر جحا1
مقدمةIntroduction
األهداف
يهدف هذا المقرر إلى:�ة•����ة هيكلي����ة (Structure )دراس��� ووظيف(Function).الحاسوب المناقش�ة العميق�ة ألساس�يات وقواع�د تنظيم •(Organization) ة����� (Architecture) ومعماري
الحاسوب.الحواسيب • تصميم مواضيع وبين بينها الربط
. وخواصها طبيعتها فهم لمحاولة الحديثة
- أحمد عبدالقادر جحا2
المرجع
William Stallings, “Computer Organization and Architecture Designing for Performance”, Eighth Edition, Prentice Hall, 2010.
- أحمد عبدالقادر جحا3
توزيع الدرجات
درجة20االمتحان النصفي األول• درجة20االمتحان النصفي الثاني• درجات10االختبارات والواجبات• درجة50االمتحان النهائي •
- أحمد عبدالقادر جحا4
والتنظيم (Architecture)المعمارية (Organization)
�وب ��ة الحاس� تهتم (Computer Architecture)معماري وال�تي (Software) مبرمجتعلق�ة ب�الالمالنظ�ام خ�واص ب
�ذ المنطقي ���ر على التنفي���أثير مباش���ا ت���ون له��يكللبرنامج, وتشتمل هذه الخواص على:
.(Instruction set)مجموعة التعليمات • عدد البت�ات المس�تخدمة لتمثي�ل األن�واع المختلف�ة من البيان�ات•
(e.g. numbers, characters)..(I/O mechanism)طرق اإلدخال واإلخراج •.(Memory addressing techniques)عنونة الذاكرة •
- أحمد عبدالقادر جحا5
�وب �� يهتم (Computer Organization)تنظيم الحاس�ة ���دات المادي���ة بالوح���ام المتعلق���واص النظ��بخ
(Hardware) ها� وكيفي�ة رب�ط ه�ذه الوح�دات م�ع بعضالمعمارية المواصفات يحقق بما وتشتمل, البعض
على : الخواص هذه.(Control signals)إشارات التحكم •المواجهة بين الحاسوب وملحقاته•
(Interfaces between the computer and peripherals). memory technology being)التقنية المستخدمة في الذاكرة •
used).
والتنظيم (Architecture)المعمارية (Organization)
- أحمد عبدالقادر جحا6
مثال:وج�ود تعليم�ة لتنفي�ذ عملي�ة الض�رب يتعل�ق بموض�وع
معمارية الحاسوب.وج�ود وس�يلة النج�از ه�ذه التعليم�ة يتعل�ق بموض�وع
تنظيم الحاسوب.
والتنظيم (Architecture)المعمارية (Organization)
- أحمد عبدالقادر جحا7
�بيع ���ون لل���يب يعرض���نعي الحواس���د من مص��العديإنتل فعائلة المعمارية, نفس لها )حواسيب Intel
x86) ة�تش�ترك في نفس المعماري�ة األساس�ية وعائل�ة (IBM System/370)أي بي أم � له�ا نفس المعماري
األساسية, وهذا ما يوفر التوافقية للنماذج الجديدة. �يب بين ���ف تنظيم الحواس���ة يختل���ة ثاني��من ناحياإلص�دارات المختلف�ة, وذل�ك بس�بب التط�ور المس�تمر
في التقنيات االلكترونية.
والتنظيم (Architecture)المعمارية (Organization)
- أحمد عبدالقادر جحا8
�وي على ماليين ���ة تحت���وب الحديث���ة الحاس��أنظمالمكون�ات االلكتروني�ة, وه�ذا م�ا جعله�ا تتب�ع الطبيع�ة
الهرمية لتسهيل طرق التعامل مع هذه المكونات.�رمي ��ام اله��ون من (hierarchical system)النظ� يتك
من األنظم�ة (levels) أو مس�تويات (layers)طبق�ات المترابط�ة فيم�ا بينه�ا, وك�ل (subsystems)الفرعي�ة
مس�توى من ه�ذه المس�تويات يحت�وي على مجموع�ة من المكون�ات االلكتروني�ة المرتبط�ة م�ع بعض�ها, وه�ذا م�ا يس�هل عملي�ة التعام�ل م�ع ه�ذه األنظم�ة, حيث يق�وم
المصمم بالتعامل مع مستوى معين في وقت معين.
(Function) وظيفة وال(Structure) تركيبال
- أحمد عبدالقادر جحا9
عند كل مستوى يركز المصمم على: وال�ذي يتمث�ل في طريق�ة رب�ط (Structure)ال�تركيب
المكونات مع بعضها البعض وال�تي تتمث�ل في المهم�ة ال�تي (Function)الوظيف�ة
تؤديها كل المكونات الموجودة داخل المستوى. �فل ��ة من أعلى إلى أس��ف األنظم��ا يتم وص�عادة م
(top-down) بدال من أسفل إلى أعلى (bottom-up).
(Function) وظيفة وال(Structure) تركيبال
- أحمد عبدالقادر جحا10
يق�وم الحاس�وب بتنفي�ذ أرب�ع وظ�ائف أساس�ية تتمث�ل في:
: على ال�رغم من (Data processing)معالج�ة البيان�ات وج�ود أن�واع عدي�دة من البيان�ات, إال أن معالجته�ا تتم
بطرق أساسية معدودة.: حيث يتم التخ�زين (Data storage)تخ�زين البيان�ات
�دى ��ل أو الم��دى الطوي��ات على الم��ؤقت للبيان�المالقصير.
: حيث تتم عملي�ات (Data movement)نق�ل البيان�ات اس�تقبال البيان�ات من أو إرس�ال البيان�ات إلى وح�دات
المتص�لة مباش�رة أو (Input/output)اإلدخ�ال واإلخ�راج عن بعد مع النظام.
�ائف (Control)التحكم ��: حيث يتم التحكم في الوظالس�ابقة بن�اء على تعليم�ات ال�برامج ال�تي يتعام�ل معه�ا
المستخدمون.
(Function) وظيفةال
- أحمد عبدالقادر جحا11
(Control)التحكم
�دة التحكم ��وم وح��ادر (control unit)تق��إدارة مص� ب�تجابة ��ة اس��ه الوظيفي��وب وتنظيم أداء أجزائ�الحاس
للتعليمات.
- أحمد عبدالقادر جحا12
�وم ��ات, حيث يق��ل البيان��أداة لنق��وب ك��ل الحاس�يعمبنق�ل البيان�ات فيم�ا بين الملحق�ات ووح�دات اإلدخ�ال
واإلخراج.
(Data Movement)نقل البيانات
- أحمد عبدالقادر جحا13
�ات ��ات من الملحق��ة جلب البيان��ذه العملي�يتم في ه, ويتم (read)ووح�دات اإلدخ�ال إلى وح�دات التخ�زين
إرس�ال البيان�ات من وح�دات التخ�زين إلى الملحق�ات .(write)ووحدات اإلخراج
(Data Storage)تخزين البيانات
- أحمد عبدالقادر جحا14
�دات ��ل وح��ات داخ��ة البيان��وب بمعالج��وم الحاس�يق�ات ��زين والملحق��دات التخ��ا بين وح��زين أو فيم�التخ
ووحدات اإلدخال واإلخراج.
(Data Processing)معالجة البيانات
- أحمد عبدالقادر جحا15
الش�كل الت�الي يوض�ح ابس�ط تمثي�ل لجه�از الحاس�وب, حيث يتفاع�ل جه�از الحاس�وب م�ع المحي�ط الخ�ارجي. في ه�ذا المق�رر, س�يتم الترك�يز على ال�تركيب ال�داخلي
لجهاز الحاسوب.
(Structure)التركيب
- أحمد عبدالقادر جحا16
يش�تمل ال�تركيب ال�داخلي لجه�از الحاس�وب على أرب�ع مكونات تركيبية رئيسة:
: تتحكم في عم�ل جه�از (CPU)وح�دة المعالج�ة المركزي�ة •الحاس�وب وتق�وم ب�أداء وظيف�ة معالج�ة البيان�ات ويطل�ق عليه�ا
.(Processor)المعالج �ية •��ذاكرة الرئيس��زين (Main Memory)ال��ا تخ�: يتم فيه
البيانات.�راج •��ال واإلخ��دات اإلدخ��ات بين (I/O)وح��ل البيان�: تنق
الحاسوب والمحيط الخارجي.: آلي�ة االتص�ال بين (System interconnection)تراب�ط النظ�ام •
كل من المعالج, الذاكرة, ووحدات اإلدخال واإلخراج.
(Structural Components)المكونات التركيبية
- أحمد عبدالقادر جحا17
Computer
Main Memory
Input
Output
Systems
Interconnection
Peripherals
Communication
lines
Central
Processing Unit
Computer
Structural)المكونات التركيبية Components)
- أحمد عبدالقادر جحا18
�ات ��ة من المكون��ة المركزي��دة المعالج��ون وح�تتكالتركيبية التالية:
: تتحكم في عم�ل المع�الج (Control Unit)وح�دة التحكم •�از ��ا جه��تي يؤديه��ات ال��ا تتحكم في العملي��ا يجعله�مم
الحاسوب.: (Arithmetic Logic Unit)وح�دة الحس�اب والمنط�ق •
�ات ��مل العملي��ات, وتش��ة البيان��ة معالج��ؤدي وظيف�تالحسابية والمنطقية.
�جالت •��ة (Registers)المس��زين داخلي��يلة تخ��ل وس�: تمثللمعالج.
: آلي�ة االتص�ال (CPU interconnection)تراب�ط المع�الج •بين ك�ل من وح�دة التحكم, وح�دة الحس�اب والمنط�ق,
والمسجالت.
Central Processing)وحدة المعالجة المركزية Unit)
- أحمد عبدالقادر جحا19
Computer Arithmetic
and Login Unit
Control
Unit
Internal CPU
Interconnection
Registers
CPU
I/O
Memory
System
Bus
CPU
Central)وحدة المعالجة المركزية Processing Unit)
- أحمد عبدالقادر جحا20
�ذ ��تخدمة في تنفي��رق المس��د من الط��اك العدي�هن�دقيق ��برمج ال��ة الم��بر طريق��دة التحكم, وتعت�وح
(Microprogrammed) رق, وفي����ذه الط�� من أهم ه Microprogrammed)هذه الحالة تقوم وحدة التحكم
control unit) ة�����ات الدقيق����ذ التعليم��� بتنفي(Microinstructions) دة����ة وح���ؤدي وظيف���تي ت�� ال
التحكم.
(Control Unit)وحدة التحكم
- أحمد عبدالقادر جحا21
CPU
Control
Memory
Control Unit Registers and
Decoders
Sequencing
LoginControl
Unit
ALU
Registers
Internal
Bus
Control Unit
(Control Unit)وحدة التحكم
- أحمد عبدالقادر جحا22