المعالج بنتيوم Pentium: 

تم اختراع هذا المعالج في 1993 وعلى وجه المعمورة فالجاهل في تقنيات الحاسب هو وحده الذي بالتأكيد فإن هذا المعالج له شهرة واسعة جدا يغفل عن هذا الاسم الأشهر في مجال المعالجات الصغيرة الحجم بنتيوم جاء بمميزات عديدة أبرزها قدرته على التعامل مع كلمة بطول 41بت إضافة إلى كونه من العائلة X86 الشهيرة سميت معالجات هذا الجيل ( Net Burst )وقد أجري على هذا المعالج الكثير من التطويرات حتى وصل إلى ما يعرف بالجيل الرابع من معالجات الأحادية النواة أول ظهور لمعالج P4 كان عام 8222 في حين أنا أخر شحنة تم توزيعها بالسوق كان ذلك سنة 8222 وينطوي هذا المعالج ضمن الجيل السابع وقد تم الوصل به إلى سرعات عالية تصل إلى 1غيغا هيرتز معتمد على معمارية الأنابيب المعمقة التي تقوم بنقل شيفرة تعليمات أكبر عما هو مجود في المعالجات الأقدم.

البنية الداخلية للمعالج

المكونات الوظيفية الرئيسية لمعالج Pentium هي:

core: قلب بنتيوم هو وحدة التنفيذ. يحتوي Pentium على خطين صحيحين متوازيين يتيحان له قراءة وتفسير وتنفيذ وإرسال اثنين من التعليمات في وقت واحد.

Branch predictor: تحاول وحدة تنبؤ الفروع تخمين التسلسل الذي سيتم تنفيذه في كل مرة يشتمل فيها البرنامج على قفزة مشروطة ، حتى تتمكن وحدة الجلب المسبق وفك التشفير من الحصول على التعليمات مسبقًا.

Floating point unit :وحدة التنفيذ الثالثة في بنتيوم ، حيث يتم إجراء حسابات غير عدد صحيح.

 Level 1 cache: يحتوي Pentium على جهازي تخزين مؤقت على شريحة تبلغ 8 كيلوبايت لكل منهما ، واحد للكود والآخر للبيانات ، وهما أسرع بكثير من ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية الخارجية الأكبر.

Bus interface: هذا يجمع مزيجًا من التعليمات البرمجية والبيانات في وحدة المعالجة المركزية ، ويفصل بين الجهازين الجاهزين للاستخدام ، ثم يعيد تجميعهما ويرسلهما مرة أخرى.

تبقى جميع عناصر المعالج في خطوة بخطوة باستخدام الساعة التي تحدد سرعة تشغيله. كان المعالج الدقيق الأول له ساعة 100 كيلو هرتز ، في حين يستخدم Pentium Pro ساعة 200 ميجا هرتز ، وهذا يعني أنه يقسم 200 مليون مرة في الثانية. مع مرور الوقت ، تحدث أشياء مختلفة. عداد البرامج (PC) هو موقع ذاكرة داخلي يحتوي على عنوان التعليمة التالية المراد تنفيذها. عندما يحين الوقت لتنفيذها ، تنقل وحدة التحكم التعليمات من الذاكرة إلى سجل التعليمات (IR) الخاص بها.

في الوقت نفسه ، يتم زيادة جهاز الكمبيوتر بحيث يشير إلى التعليمات التالية بالتسلسل ؛ الآن المعالج ينفذ التعليمات في IR . يتم التعامل مع بعض التعليمات من قبل وحدة التحكم نفسها ، لذلك إذا كانت التعليمات تقول الانتقال إلى الموقع 2749 ، فإن قيمة 2749 تتم كتابتها على جهاز الكمبيوتر بحيث يقوم المعالج بتنفيذ هذه التعليمات بعد ذلك.تتضمن العديد من التعليمات وحدة الحساب والمنطق (ALU) . يعمل هذا بالتزامن مع سجلات الأغراض العامة - مناطق التخزين المؤقتة التي يمكن تحميلها من الذاكرة أو كتابتها إلى الذاكرة. قد تكون تعليمات ALU النموذجية هي إضافة محتويات موقع الذاكرة إلى سجل للأغراض العامة.يغير ALU أيضًا البتات في سجل الحالة (SR) عند تنفيذ كل تعليمة ؛ هذا يحمل معلومات عن نتيجة التعليمات السابقة. عادةً ما يحتوي SR على وحدات بت للإشارة إلى نتيجة صفرية ، وتجاوز سعة ، وحمل وما إلى ذلك. تستخدم وحدة التحكم المعلومات الواردة في SR لتنفيذ الإرشادات الشرطية مثل الانتقال إلى العنوان 7410 في حالة تجاوز التعليمة السابقة.هذا هو كل ما يتعلق الأمر بقدر ما يتعلق الأمر بمعالج أساسي للغاية ويمكن إجراء أي عملية باستخدام تسلسل تعليمات بسيطة مثل تلك الموصوفة.

المسجلات

المسجلات الداخلية لمعالج البنتيوم:

يتضمن معالج البنتيوم مجموعة مسجلات تختلف عن بعضها وظيفيا وهى المسجلات العمومية ومسجلات القطاع ومسجل الحالة ومسجلات التحكم علاوة علي مسجلات وحدة النقطة العائمة (وحدة المعالج الحسابي. (

المسجلات العمومية في معالج البنتيوم هي بطول 32 بت تماما مثل ما هو موجود في معالجات الـ 386 والـ486 وتعنون كمسجلات إما بطول 16 بت أو بطول 8 بت هذا حسب ما تطلبه الأوامر . والمركم في معالج البنتوم هو بطول 32 بت ولكن يمكن للاوامر أن تستخدم أجزاء منه إما بطول 16بت أو بطول 8 بت . فعند استخدام المركم بطول 32 بت يشار إليه في الأوامر بالأسم Ax علي أساس أن البايت الأدنى أهمية تكون AL والبايت الأقصي أهمية AH . وعند أستخدام المركم بطول 8 بت فيشار إليه إما بالأسم AL أو AH .

يوجد مسجلان يعملان كمؤشر , أحدهم مؤشر الأمر EIP ومحتوياته تشير لعنوان موقع شفرة الامر والأخر مؤشر المرصوصة ESP ومحتوياتة تشير إلي الموقع الذي بقمة المرصوصة . وكل مسجل من هذين المسجلين بطول 32 بت . يوجد أيضا خمسة مسجلات للحكم , جميعا بطول 32 بت هي .CRO-CR4 كذالك يوجد أربعة مسجلات لأدارة الذاكرة هي GDTR IDTR LDTR TR حيث LDTR و TR كل منهم بطول 48 بت بينما IDTR و GDTR كل منهم بطول 32 بت.

يوجد ستة مسجلات قطاع هي مسجل قطاع الشفرة CS ومسجل قطاع المرصوفة SS ومسجل قطاع البيانات DS ومسجلات قطاع الإضافي وهي  GS , FS, ES يبين شكل 3-9 مسجل العلامات في معالج البنتيوم.

ونجد من الشكل (3_9) أن مسجل العلامات لهذا المعالج طوله 32 بت ولكنه يشتمل على 15 علامة هي

1- العلامة C وهي علامة المنقول Carry Flag أو المستعار (في حالة الطرح)

 2-العلامة P وهي علامة المطابقة .Parity Flag

3-العلامة A وهي علامة المنقول المساعد  .Auxiliary Carry Flag

4-العلامة Z وهي علامة الصفر  .Zero Flag

5 –العلامة S وهي علامة الاشارة .Sign Flag

6-العلامة T وهي علامة المصيدة  .Trap Flag

7-العلامة IE وهي علامة تمكين المقاطعة  . Interrupt Enable Flag

 8-العلامة D وهي علامة الاتجاه  .Direction Flag

9-العلامة O وهي علامة الفائض  .Overflow Flag

10-العلامة (1/0 Protection Level Flag) IOPL هذه العلامة عبارة عن رقمين ثنائيين لتعريف المستوي الأدنى للحماية الذي يحتاجه أي عمل يجريه المعالج للوصول لفراغ عنوان الـ1/0 أثناء التشغيل بأسلوب الـ.Protected Mode

11-العلامة ( Nested Task Flag ) NT تستخدم هذه العلامة لتبين إن كان المعالج يقوم بتشغيل عدة برامج في وقت واحد Multitask وإن كان أحد هذه البرامج قد تمت مقاطعة .

12-العلامة R وهي علامة الاستئناف ( Resume Flag ) 14-VM وهي علامة التشغيل بأسلوب الـ Virtual Mode  .

13-العلامة (Alignment Check) AC العلامة ( Virtual Interruat Flag ) VI. المقاطعة الاعتبارية .

14-العلامة . ( Virtual Interrupt Pending ) VIP

15-العلامة . ( Identification Flag ) ID

العلامات من (1) حتي (9) لهم نفس الوظائف للعلامات المناظرة في المعالج 8088 او 8086 . العلامتين IOPL و NT لهم نفس الوظائف للعلامات المناظرة في المعالج 80286 , بينما العلامتين R و VM لهم نفس الوظائف للعلامات المناظرة في المعالج 80386 . العلامة AC موجود مثلها في المعالج 80486 ولها نفس الوظيفة . بينما العلامتين VI و VIP غير موجودين إلافي معالج النتنيوم فقط . يبين الشكل 4-9 المسجلات الداخلية لوحدة النقطة العائمة .

وهي تتكون من أربعة مجموعات هي مجموعة مسجلات مرصوصة Register Stack ومجموعة العلامات Tags ومجموعة مسجلات التحكم والحالية Control And Status Registers ومجموعة المؤشرات وهي تحتوي علي مؤشرين ,مؤشر الامر Instruction Pointer ومؤشر البيانات Data Pointer تقوم وحدة النقطة العائمة بعمل المعالج الحسابي , حيث تنفذ الأوامر الحسابية باسلوب المسار الانبوبي Pipelining بثمانية مراحل . تشارك هذه الوحدة المسار الأنبوبي U في المراحل الخمس الأولي من العمليات الأنبوبية . و تنفذ هذه الوحدة عمليات الجمع و عمليات الضرب وكذالك عمليات القسمة عن طريق وحدات Hardware هي ضمن مكونات وحدة النقطة العائمة .

سرعـــــــــة المعالـــــــج

هل تساءلت يومًا عن مدى سرعة معالج بنتيوم للكمبيوتر الخاص بك؟ تستشهد Intel سرعات المعالج في جيجا هيرتز، ولكن هذه هيhttp://www.startimes.com/?t=2314425 سرعة الساعة. تستغرق معظم العمليات عدة دورات على مدار الساعة ، وبالتالي فإن سرعة الساعة ليست مؤشرا حقيقيا على السرعة التي يمكن لجهاز الكمبيوتر القيام بها من خلال العمل المفيد. نحن نستخدم الجهاز الذي يستند إلى Pentium  لإجراء العمليات الحسابية العلمية ، ولهذا النوع من العمل ، يتمثل مقياس السرعة ذي الصلة في عدد ملايين عمليات الفاصلة العائمة التي يمكن للمعالج القيام بها في الثانية. أنشأنا برنامج اختبار بسيط ، مكتوب في مجمّع C و Intel ، والذي ينفذ مجموعة من الحسابات الفاصلة العائمة ويبلغ السرعة مباشرة. تم تصميم البرنامج ليتم تشغيله على نظام Linux ، لأن هذا هو نظام التشغيل الذي نستخدمه. يختبر البرنامج رموز شفرة النقطة العائمة الرئيسية لـ Pentium في دورة تخزين الجلب التي تحاكي نوع العمل الذي يمكن أن يؤديه تطبيق علمي حقيقي. بالإضافة إلى الإضافة والضرب والقسمة ، يختبر البرنامج العديد من الوظائف الخاصة: الجذر التربيعي وجيب التمام وجزء التماس العكسي ذو الحجة اللوغاريتمية والأسية والرمز الشفهي لـFSINCOS ، الذي يحسب كل من جيب التمام وجيب التمام.

 السرعات الذي يوفرها معالج  Pentium

This document provides electrical, mechanical, and thermal specifications for the Intel® Pentium® M processor.

 The Intel Pentium M processor is offered at the following core frequencies:

• 1.30 GHz

• 1.40 GHz

 • 1.50 GHz

• 1.60 GHz

• 1.70 GHz

The Low Voltage Intel Pentium M processor is offerred at the following core frequencies:

 • 1.10 GHz

 • 1.20 GHz

 • 1.30 GHz

 The Ultra-Low Voltage Intel Pentium M processor is offered at the following core frequencies:

• 900 MHz

• 1.00 GHz

• 1.10 GHz

معنى الرمز GHZ  في سرعة المعالج :

اذا  المعالج يعمل بتردد 1 جيحا هرتز بشكل بسيط جدا  معناه ان المعالج دا سرعته واحد جيجا هيرتز يعني سرعة معالجته للأوامر وتنفيذها في الثانية الواحدة تساوي 1000000000اي 1000000000 نبضة في الثانية الواحدة او بعني اخر هذا يعني سرعة تبادل المعلومات داخل المعالج نفسه وبين وحداته التي تم ذكرها من قبل.

خامساً: النواقل ونوعيتها في المعالج

الذاكرة المستخدمة سعتها وتقنياتها

3.4.2 تنظيم الذاكرة

في معالج بنتيوم لديه مساحة ذاكرة 4 GB 2 ³² بايت ومساحة I / O منفصل مع 64 KB من المواقع عنونة. يتم تنظيم مساحة الذاكرة كسلسلة من كميات 64 بت. يحتوي كل موقع 64 بت على ثماني بايتات يمكن التعامل معها بشكل فردي في عناوين ذاكرة متتالية. يتم تنظيم مساحة I / O كسلسلة من كميات 32 بت. تحتوي كل كمية 32 بت على أربع وحدات بايت يمكن التعامل معها بشكل فردي في عناوين ذاكرة متتالية.

يوضح الشكل 3.21 كيفية تفاعل معالج Pentium مع ذاكرة ذات عرض مختلف:

الشكل 3.21 . تعيين ذاكرة بنتيوم.

يتم تنظيم ذكريات 64 بت كصفائف للكلمات المفتاحية (كلمة رئيسية عبارة عن كتلة مكونة من 8 بايتات). الكلمات الرئيسية تبدأ من عناوين قابلة للقسمة بالتساوي على 8.يتم استخدام خطوط العناوين A31 - A3 للوصول إلى الكلمات الرئيسية ، وBE7¯-BE0¯ يتم استخدامها للوصول إلى وحدات البايت الفردية داخل كلمة رئيسية.

الخلاصة

Pentium هي علامة تجارية مستخدمة لسلسلة من المعالجات الدقيقة المتوافقة مع x86architecture التي تنتجها Intel منذ عام 1993. في شكلها اعتبارًا من نوفمبر 2011، تُعتبر معالجات Pentium منتجات ذات مستوى مبتدئ تعتبره Intel "نجمتين"، مما يعني أنها أعلى سلسلة Atom وCeleron المنخفضة النهاية، ولكن أسفل سلسلة Core i3 و i5 و i7 و i9 و workstation Xeon.

 اعتبارًا من عام 2017، أصبح لمعالجات Pentium أكثر من اسمهم بشكل مشترك مع Pentiums السابقة، والتي كانت المعالج الرئيسي لشركة Intel لأكثر من عقد حتى تقديم خط Intel Core في عام 2006. وهي تستند إلى كل من الهندسة المعمارية المستخدمة في Atom والتي من المعالجات الأساسية. في حالة بنيات Atom، تعد Pentiums بمثابة أعلى تطبيقات الأداء للعمارة. تم تمييز معالجات Pentium التي تحتوي على بنيات Core قبل عام 2017 عن معالجات i-series الأسرع والأعلى سرعة عن طريق خفض معدلات الساعة وتعطيل بعض الميزات، مثل الترابط الفائق للخيوط، والمحاكاة الافتراضية، وأحيانًا التخزين المؤقت L3.

 اسم Pentium مشتق أصلاً من الكلمة اليونانية penta (πεντα) ، بمعنى "خمسة" ، في إشارة إلى اتفاقية التسمية الرقمية السابقة لمعالجات Intel 80x86 (8086–80486) ، مع انتهاء اللاتينية -ium.

 في عام 2017، قسمت Intel Pentium إلى خطين. يهدف Pentium Silver للأجهزة منخفضة الطاقة ويشترك في الهندسة المعمارية مع Atom وCeleron. يهدف Pentium Gold لسطح المكتب الخاص بالمبتدئين واستخدام الهندسة المعمارية الحالية، مثل بحيرة Kaby أو Coffee Lake.