الدوائر المنطقية
هي مجموعة من العناصر والعمليات الرقمية التي تتعامل مع البيانات الرقمية وتنفذ العمليات المنطقية لتحقيق الأهداف المحددة. تستخدم الدوائر المنطقية في تصميم وبناء الأنظمة الإلكترونية والحواسيب، وتعتبر أساساً لتطوير التكنولوجيا الرقمية.
تتألف الدوائر المنطقية من العناصر الأساسية التالية:
البوابات المنطقية: هي العناصر الأساسية التي تنفذ العمليات المنطقية. تتضمن البوابات المنطقية بوابات AND و OR و NOT و XOR وغيرها. يتم استخدام هذه البوابات لتنفيذ العمليات المنطقية البسيطة وبناء الدوائر المعقدة.
المنظمات المنطقية: تستخدم لتحقيق وظائف معينة عن طريق توصيل البوابات المنطقية معًا بطرق محددة. تشمل المنظمات المنطقية المعروفة مثل الريجستر Register والعداد Counter والمضاعف Multiplexer والمقارن Comparator وغيرها. تتيح المنظمات المنطقية تنفيذ وظائف أكثر تعقيدًا وتحقيق العمليات المنطقية المتقدمة.
الذاكرة المنطقية: تستخدم لتخزين البيانات الرقمية في الأنظمة الإلكترونية. تتكون الذاكرة المنطقية من مصفوفة من الخلايا التي يتم توصيلها بشكل محدد لتخزين البتات (Bits) واسترجاعها بناءً على الإشارات المنطقية المرسلة إليها.
السجلات المنطقية: تستخدم لتخزين ونقل ومعالجة البيانات في الأنظمة الرقمية. يتم استخدام السجلات المنطقية في المعالجات المركزية والوحدات المنطقية العشوائية والأجهزة الرقمية الأخرى. تمكن السجلات المنطقية تنفيذ العمليات المعقدة والتحكم في تنفيذ التعليمات.
تتيح الدوائر المنطقية تنفيذ وظائف المنطق الرقمي والحسابات الرقمية والتحكم في الأنظمة الرقمية. تستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل الحوسبة، والاتصالات، والإلكترونيات، والأتمتة، والأنظمة الرقمية الأخرى.
المعالجات (Processors)
هي الوحدات الأساسية في أنظمة الحوسبة التي تقوم بتنفيذ التعليمات والعمليات الحسابية والمنطقية. تعتبر المعالجات المسؤولة عن تنفيذ البرامج وإدارة العمليات الداخلية للأنظمة الحاسوبية.
تتمتع المعالجات بمجموعة متنوعة من الميزات والمكونات التي تشمل:
وحدة المعالجة المركزية (CPU): وهي المكون الأساسي في المعالجة وتنفيذ التعليمات. تتكون CPU من وحدة التحكم Control Unit التي تدير تنفيذ التعليمات ووحدة الحساب والمنطق Arithmetic Logic Unit (ALU) التي تنفذ العمليات الحسابية والمنطقية.
التخزين المؤقت (Cache): يستخدم لتسريع عمليات الوصول إلى الذاكرة الرئيسية. يتم تخزين البيانات والتعليمات الأكثر استخدامًا في التخزين المؤقت لتقليل الوقت اللازم للوصول إليها.
وحدة القراءة والكتابة (I/O Unit): تتعامل مع الاتصال بالأجهزة الخارجية وتنسيق البيانات المرسلة والمستقبلة منها. تشمل وحدة القراءة والكتابة واجهات الاتصال مثل USB وEthernet وHDMI وغيرها.
وحدة العمليات الرسومية (GPU): تختص بتنفيذ العمليات الرسومية وتحسين أداء العرض والتصور ثلاثي الأبعاد. تستخدم في التطبيقات الرسومية والألعاب.
وحدة المعالجة المركزية المتعددة النوى (Multi-core CPU): تحتوي على عدة أنوية مستقلة تعمل بشكل متزامن، مما يسمح بتنفيذ عدة عمليات في وقت واحد وتحسين أداء الأنظمة المتعددة المهام.
تتطور المعالجات باستمرار لتحسين أداء الأنظمة الحاسوبية من خلال زيادة سرعة التنفيذ وعدد الأنوية وتحسين استهلاك الطاقة. وتستخدم المعالجات في مجموعة واسعة من الأجهزة مثل الحواسيب الشخصية، والأجهزة اللوحية، والهواتف الذكية، والأجهزة الذكية الأخرى.
