المعالجات المركزية

بشكل عام، يعتمد استخدام لغة البرمجة الأسمبلي Assembly على نوع المنصة أو الجهاز الذي تستهدف تطوير التطبيقات عليه. في حالة الأجهزة المحمولة، معظم هذه الأجهزة تستخدم معالجات مختلفة وأنظمة تشغيل مثل iOS و Android و Windows Phone، وهذا يعني أنه سيكون من الصعب استخدام لغة البرمجة الأسمبلي Assembly بشكل عام كلغة رئيسية لتطوير تطبيقات المحمول.

ومع ذلك، يمكن استخدام لغة الأسمبلي Assembly كلغة متخصصة لتطوير جزء محدد من تطبيق الهاتف الذكي، مثل جزء معين من الواجهة الرسومية أو بروتوكول الاتصالات بالإضافة إلى برمجة المعالجات المركزية (CPU) ومعالجات الإشارة الرقمية (DSP) وحدات المعالجة المركزية الصغيرة (MCU) وأجهزة FPGA و ASIC وغيرها من المكونات الإلكترونية المخصصة للأجهزة المحمولة. ومع ذلك، فهناك العديد من اللغات الأخرى التي تستخدم بشكل أكبر في تطوير تطبيقات المحمول بأداء مرن وسريع بما في ذلك Java ، Swift و Kotlin.

البرمجة بالأسمبلي هو أسلوب برمجة يستخدم اللغة الأسمبلي كوسيط بين اللغة الإنسانية ولغة الحاسوب، وهو يستخدم لبرمجة المعالجات المركزية ومعالجات الشبكات وغيرها من الأجهزة الذكية.

ويمكن وصف هذا الأسلوب بأنه يعتبر أقرب للتعامل مباشرة مع الحاسوب، حيث يجب على المبرمج أن يفهم تماماً كيفية عمل الحاسوب وترجمة البرامج إلى لغة الحاسوب قبل تنفيذها.

ويعتبر البرمجة بالأسمبلي صعباً ومعقداً، ويحتاج المبرمج إلى مهارات عالية في التحليل والإدراك والتفكير الإبداعي. ويعتبر هذا الأسلوب مفيداً للمبرمجين الذين يريدون أداء عمليات معينة على الحاسوب بأداء قريب لأكبر قدر ممكن من الكفاءة، التحكم الدقيق في الإجراءات، وتحديد الأخطاء بشكل أفضل.

البرمجة بلغة Assembly أو أسمبلي هي عبارة عن لغة برمجة منخفضة المستوى تستخدم لبرمجة المعالجات المركزية والمتحكمات الصغيرة، وتقوم على كتابة الأوامر بشكل مباشر للمعالج وبصورة قريبة جداً من لغة الآلة. تختلف برمجة Assembly من مُعالج لآخر وتعتمد على الفهم الدقيق لهيكل المعالج والتعليمات البرمجية الخاصة به. وعلى الرغم من صعوبتها، إلا أن برمجة Assembly تمنح المستخدم أقصى قوة للتحكم في المعالج والاستفادة من كامل قدرته.

تستخدم لغة الجمع الأسمبلي (Assembly Language) لتعليمات الآلة ، وهي لغة منخفضة المستوى تستخدم لبرمجة المعالجات المركزية والمتحكمات والأجهزة المدمجة الأخرى. يمكن استخدام محرر emu8086 للعمل مع الملفات في الجمع الأسمبلي وذلك عن طريق القيام بالخطوات التالية:

1. قم بفتح المحرر emu8086

2. انقر على “File” في القائمة العلوية لفتح ملف جديد أو ملف موجود من سابقًا

3. قم بكتابة الشفرة البرمجية الخاصة بك باستخدام لغة الجمع الأسمبلي

4. انقر على “Run” في القائمة العلوية لتشغيل البرنامج الخاص بك

5. يمكنك أيضًا تصحيح الأخطاء عن طريق النقر على “Debug” في القائمة العلوية ومعالجة الأخطاء الناتجة عن برنامجك

6. بعد الانتهاء من البرمجة والتصحيح، يمكنك حفظ البرنامج من خلال النقر على “Save” في القائمة العلوية وحفظ الملف باسم يختاره المستخدم.

تتم عملية قياس وتحكم درجة الحرارة باستخدام الإلكترونيات عن طريق استخدام مستشعرات الحرارة والتي تحول التغيرات في درجة الحرارة إلى إشارات كهربائية. يتم تحويل هذه الإشارات إلى إشارات رقمية باستخدام محولات التناظرية الرقمية (ADC) وهي تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات رقمية. يتم استخدام المعالجات المركزية (CPU) لتحليل الإشارات الرقمية وتحويلها إلى إشارات تحكم تستخدم لتشغيل المعدات الأخرى. يتم تحديد درجة الحرارة المطلوبة باستخدام مستشعرات درجة الحرارة وتحكم النظام في درجة الحرارة باستخدام محولات تحكم (DAC) التي تحول الإشارات التحكمية إلى إشارات كهربائية. يتم استخدام هذه الإشارات للتحكم في المروحة أو الأسلاك الساخنة أو الوحدات الأخرى لتعديل درجة الحرارة.

يتم استخدام عدة أنواع من المعالجات في الحاسب الآلي، منها:
1- المعالجات القديمة (Old CPUs) مثل Intel 8088 و Motorola 68000.
2- المعالجات الحديثة (Modern CPUs) مثل Intel Core و AMD Ryzen.
3- المعالجات المتخصصة (Specialized CPUs) مثل المعالجات المستخدمة في مجال الرسومات والألعاب (Graphics Processing Unit, GPU) والمعالجات المستخدمة في الذكاء الصناعي (Artificial Intelligence, AI).
4- المعالجات المستخدمة في الحواسب المحمولة (Laptop CPUs) والتي تتميز بالحجم الصغير والاستهلاك المنخفض للطاقة.
5- المعالجات البطاقية (Card-based CPUs) والتي تستخدم في الحواسيب الشخصية للمحترفين مثل المصممين والمبرمجين ومستخدمي الألعاب الإلكترونية.
6- المعالجات المركزية الخاصة بالخوادم (Server CPUs) والتي تتميز بقدرات عالية جداً لمواجهة الطلب العالي لتقنيات الشبكات وقدرات البرمجيات.

يتم استخدام عدة أنواع من المعالجات في الحاسب الآلي، منها:
1- المعالجات القديمة (Old CPUs) مثل Intel 8088 و Motorola 68000.
2- المعالجات الحديثة (Modern CPUs) مثل Intel Core و AMD Ryzen.
3- المعالجات المتخصصة (Specialized CPUs) مثل المعالجات المستخدمة في مجال الرسومات والألعاب (Graphics Processing Unit, GPU) والمعالجات المستخدمة في الذكاء الصناعي (Artificial Intelligence, AI).
4- المعالجات المستخدمة في الحواسب المحمولة (Laptop CPUs) والتي تتميز بالحجم الصغير والاستهلاك المنخفض للطاقة.
5- المعالجات البطاقية (Card-based CPUs) والتي تستخدم في الحواسيب الشخصية للمحترفين مثل المصممين والمبرمجين ومستخدمي الألعاب الإلكترونية.
6- المعالجات المركزية الخاصة بالخوادم (Server CPUs) والتي تتميز بقدرات عالية جداً لمواجهة الطلب العالي لتقنيات الشبكات وقدرات البرمجيات.

الحاسوب العملاق (Supercomputer) هو حاسوب يتميز بقوته الحسابية العالية جداً وحجمه الضخم، مما يجعله قادراً على معالجة كميات هائلة من البيانات بسرعة فائقة. عادة ما يستخدم الحاسوب العملاق في البحوث العلمية والتصميم المعماري والأبحاث الجيولوجية والطبية ومجالات التنبؤ الجوي والأيضاح الفيزيائي والكيميائي وعمليات التحليل المالي.

يتم إنشاء الحاسوب العملاق من مجموعة كبيرة جداً من المعالجات المركزية ووحدات المعالجة الرسومية والتخزين السريع، وتستخدم التقنيات المتطورة مثل فائقة التوصيل لتوصيل هذه المكونات مع بعضها البعض. يتم تجميع هذه المكونات في صناديق خاصة تسمى “رفوف”، ويتم ترتيب هذه الرفوف في المراكز الخاصة بالحوسبة العالية الأداء، وتستخدم تقنيات التبريد المتطورة لتحافظ على الحرارة المنبعثة.

يمكن للحاسوب العملاق معالجة ملايين العمليات حسابية في الثانية، مما يتطلب استهلاك كمية كبيرة جداً من الطاقة الكهربائية، وعادة ما يكون للحكومات والمؤسسات الكبيرة والشركات العالمية مثل IBM و Fujitsu وCray أدوات التصنيع والصيانة لهذا النوع من الحواسيب.

تختلف العناصر الإلكترونية الأكثر شعبية في السوق حسب استخدامها ونوع الجهاز الذي سيتم استخدامها فيه. ومن بين العناصر الإلكترونية الأكثر شيوعًا في السوق اليوم:

1. المعالجات الدقيقة: مثل المعالجات من Intel و AMD ، التي تستخدم في الحواسيب والأجهزة الأخرى.

2. المعالجات المركزية: مثل Raspberry Pi و Arduino ، التي تستخدم في العديد من المشاريع الإلكترونية.

3. الذواكر العشوائية: مثل DDR3 و DDR4 ، التي تستخدم في الحواسيب والأجهزة الأخرى.

4. الذواكر الفلاش: مثل USB flash drives و SD cards ، التي يتم استخدامها في التخزين المحمول.

5. الشاشات اللمسية: مثل شاشات OLED و LCD ، التي تستخدم في الهواتف الذكية والحواسيب اللوحية والتلفاز وغيرها من الأجهزة.

6. الحساسات: مثل حساسات اللمس والحركة والضوء والصوت ، التي تستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات الإلكترونية.

7. الأجهزة المتصلة بالإنترنت: مثل أجهزة الصوت الذكية والأجهزة المنزلية الذكية ، التي تستخدم للتحكم عن بعد في المنزل.

8. البطاريات: مثل البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، التي تستخدم في العديد من الأجهزة الإلكترونية المحمولة.

توجد العديد من التقنيات المستخدمة في تصميم الحواسيب، ومن أبرزها:

1. المعالجات المركزية (CPU): تستخدم للتحكم في عمليات الحاسوب وتنفيذ البرامج والعمليات الحسابية.

2. الذاكرة العشوائية (RAM): تستخدم لتخزين البيانات المؤقتة وتسريع عمليات الحاسوب.

3. وحدة المعالجة المركزية المركزية (GPU): تستخدم لتسريع عمليات الرسوميات والتعامل مع الصور والفيديو.

4. القرص الصلب (Hard Drive): يستخدم لتخزين البيانات طويلة الأمد والبرامج والنظام التشغيل.

5. القرص الصلب الثابت (SSD): يستخدم لتخزين البيانات بشكل سريع وفعال وله سرعات قراءة وكتابة أسرع من القرص الصلب التقليدي.

6. التكنولوجيا اللاسلكية: تستخدم للاتصال اللاسلكي بين الحواسيب والأجهزة الأخرى مثل شبكات الواي فاي وبلوتوث.

7. تقنية الشاشات اللمسية: تستخدم للتفاعل مع الحاسوب عن طريق لمس الشاشة بدلاً من استخدام لوحة المفاتيح والفأرة.

8. تقنية الواقع الافتراضي (VR): تستخدم لتجربة الألعاب والتطبيقات بشكل واقعي وتفاعلي.

9. تقنية الواقع المعزز (AR): تستخدم لعرض معلومات إضافية أو ثلاثية الأبعاد فوق العالم الحقيقي ، عن طريق استخدام كاميرات ومستشعرات.

10. تقنية البلوتوث: تستخدم للاتصال اللاسلكي بين الأجهزة المختلفة مثل الهواتف المحمولة والسماعات والماوس ولوحة المفاتيح.