كيف يعمل الكمبيوتر فعلاً؟
توتي تسأل: «ماذا يحدث داخل المعالج في ثانية واحدة؟»
ماذا سنتعلّم؟
- دورة الجلب ← فك التشفير ← التنفيذ
- السجلات والذاكرة المخبئية والذاكرة الرئيسية
- لماذا عدد الأنوية والتردد مهمان
ماذا يحدث داخل المعالج في ثانية واحدة؟ في الدرس الأول من مسار مبرمجي نسق (15 سنة فما فوق) ندخل مع سيلا وتوتي إلى داخل المعالج لنفهم كيف ينفّذ التعليمات.
دورة التعليمة: جلب، فكّ تشفير، تنفيذ

- الجلب (Fetch): يأخذ المعالج التعليمة التالية من الذاكرة.
- فكّ التشفير (Decode): تفهم وحدة التحكم المطلوب: جمع أم مقارنة أم نقل بيانات.
- التنفيذ (Execute): تنفّذ وحدة الحساب والمنطق (ALU) العملية وتضع النتيجة في سجلّ.
هرم الذاكرة

السجلات داخل المعالج هي الأسرع، ثم الذاكرة المخبئية (الكاش)، ثم الرام، ثم التخزين. لذلك يُبقي المعالج ما يحتاجه قريباً في الكاش.
التردد والأنوية

3 GHz تعني ثلاثة مليارات نبضة في الثانية. والأنوية معالجات صغيرة داخل المعالج تعمل بالتوازي. لكن الأداء يعتمد أيضاً على استفادة البرنامج من الأنوية وعلى حجم الكاش.
نشاط وورقة عمل للطباعة
حمّل ورقة النشاط (PDF): توصيل مراحل دورة التعليمة بما يحدث فيها، وترتيب هرم الذاكرة، ومقارنة مواصفات جهازين.
اختبر نفسك
6 أسئلة مع سيلا وتوتي: ابدأ الاختبار.
إجابات ورقة النشاط لولي الأمر
- التوصيل: الجلب ← أخذ التعليمة من الذاكرة، فكّ التشفير ← فهم المطلوب، التنفيذ ← الحساب ووضع النتيجة في سجلّ.
- الترتيب من الأسرع: السجلات، الكاش، الرام، التخزين.
- أكمل: مليارات، الأنوية، الكاش.
الدرس القادم: أنظمة التشغيل من الداخل.
نص الدرس كاملاً — حوار سيلا وتوتي
المعلمة سيلاأهلاً بكم في مبرمجي نسق! أنا سيلا.
المعلمة توتيوأنا توتي. اليوم ندخل إلى داخل المعالج نفسه!
المعلمة سيلاسؤال الدرس: كيف يعمل الكمبيوتر فعلاً؟
المعلمة توتيماذا يحدث داخل المعالج في ثانية واحدة؟
المعلمة سيلايحدث شيء بسيط يتكرر مليارات المرات: دورة الجلب، ثم فكّ التشفير، ثم التنفيذ.
المعلمة سيلافي الجلب، يأخذ المعالج التعليمة التالية من الذاكرة.
المعلمة سيلافي فكّ التشفير، تفهم وحدة التحكم ماذا تطلب التعليمة: جمع؟ مقارنة؟ نقل بيانات؟
المعلمة سيلاوفي التنفيذ، تقوم وحدة الحساب والمنطق بالعمل، وتضع النتيجة في سجلّ.
المعلمة توتيسجلّ؟ ما هذا؟
المعلمة سيلاالسجلات أماكن تخزين صغيرة جداً داخل المعالج نفسه، وهي الأسرع على الإطلاق.
المعلمة سيلابعدها الذاكرة المخبئية، أو الكاش، وهي سريعة وقريبة. ثم الرام، وهي أكبر لكن أبطأ. ثم التخزين، الأكبر والأبطأ.
المعلمة توتيكأنها أدراج مكتبي: القريب صغير وسريع، والبعيد كبير وبطيء!
المعلمة سيلاتشبيه ممتاز! ولهذا يحاول المعالج أن يُبقي ما يحتاجه قريباً منه في الكاش.
المعلمة توتيوماذا تعني أرقام مثل ثلاثة غيغاهيرتز وثمانية أنوية؟
المعلمة سيلاالتردد، مثل ثلاثة غيغاهيرتز، يعني ثلاثة مليارات نبضة في الثانية، وكل نبضة تحرّك العمل خطوة.
المعلمة سيلاوالأنوية معالجات صغيرة داخل المعالج، تعمل معاً في الوقت نفسه، فتنجز مهامّ أكثر.
المعلمة سيلالكن الرقم الأعلى ليس كل شيء؛ فالبرنامج يجب أن يستفيد من الأنوية، وحجم الكاش يصنع فرقاً كبيراً.
المعلمة سيلالنلخّص: جلب، ثم فكّ تشفير، ثم تنفيذ. وذاكرة من الأسرع إلى الأكبر. وتردد وأنوية تحدد السرعة.
المعلمة توتيجلب… فكّ تشفير… تنفيذ!
المعلمة سيلاسؤال التحدي: لماذا يحتاج المعالج إلى الكاش مع وجود الرام؟ جرّبوا الاختبار في موقع نسق.
المعلمة توتيوفي الدرس القادم: أنظمة التشغيل من الداخل!
المعلمة سيلاإلى اللقاء مع نسق تعلّم!
🎯 اختبر نفسك
6 أسئلة — اختر الإجابة الصحيحة.