لماذا لا يوجد معالج 128 بت؟

لعلك تتسائل، كان هناك معالجات 4 بت و 8 بت و 16 بت و 32 بت والآن 64 بت. ولوقت طويل جدا، لا زلنا نستخدم معالجات 64 بت. لماذا لم نتقدم إلى 128 بت أو 256 بت؟ هل هناك سبب فيزيائي لم نتمكن من خرقه، أم أن هناك سبب آخر يمنعنا من ذلك؟

للإجابة عن هذه الأسئلة، دعنا أولا نقوم بعمل تعريف لبعض المصطلحات.

التعريفات

هذا القسم قابل للتخطي من قبلك في حال كنت تعلم ماهية المصطلحات.

المعالج (وحدة المعالجة الرئيسية)

وحدة المعالجة المركزية (CPU) أو Central Processing Unit هي جزء أساسي في الكمبيوتر يؤدي دورًا حيويًا في تنفيذ العمليات والتحكم في وظائف الجهاز. تعمل وحدة المعالجة المركزية كدماغ ومحرك للحاسوب، حيث تقوم بتنفيذ الأوامر البرمجية وإجراء العمليات الحسابية والتحكم في تدفق البيانات.

تقوم وحدة المعالجة المركزية بأخذ البيانات من الذاكرة وتحويلها إلى عمليات حسابية منطقية تفهمها الكمبيوتر وتُنفّذ بسرعة فائقة. كما تحتوي الوحدة المركزية على مجموعة من المسارات والوحدات الداخلية التي تمكنها من تنفيذ مهام متعددة في الوقت نفسه.

وحدات المعالجة المركزية تتنوع في القوة والسرعة حسب نموذج الكمبيوتر واحتياجاته، وتتكون من عدة مكونات مثل الوحدة الحسابية والوحدة التحكمية والذاكرة المؤقتة والعديد من الدارات الداخلية الأخرى.

البِتّ

البت (Bit) هو أصغر وحدة لقياس وتخزين المعلومات في المعالجة الرقمية وعلوم الحاسوب. يُمكن أن يكون البت إما قيمتين: 0 أو 1. وهذه القيمتين تُمثّلان حالتين مختلفتين، مثل تمكين/تعطيل أو صحيح/خطأ.

تتكون جميع البيانات التي يتعامل بها الكمبيوتر من مجموعة من البتات المرتبة بتسلسل معين، وتُعبر هذه التسلسلات الثنائية عن الأحرف والأرقام والألوان والصور والمعلومات الأخرى التي نشاهدها ونتعامل معها في الحواسيب والأجهزة الرقمية بشكل عام.

إذا كان لديك مجموعة من س بت، يمكن تمثيل س^2 قيمة مختلفة باستخدام هذه البتات. على سبيل المثال، مع بت واحد، يمكن تمثيل قيمتين (0 أو 1)، ومع اثنين من البتات، يمكن تمثيل أربع قيم (00، 01، 10، 11)، وهكذا.

تُعدّ قدرة الكمبيوتر على معالجة البتات والتحويل بين القيم الثنائية هي الأساس الذي يجعل الحواسيب قادرة على القيام بالحسابات المعقدة وتنفيذ البرامج والتطبيقات المختلفة.

دورة المعالج

في سياق وحدة المعالجة المركزية (CPU)، الدورة هي عملية تتكرر بشكل دوري ومتكرر لتنفيذ التعليمات البرمجية والعمليات الحسابية. تُعرف الدورة أيضًا باسم دورة الساعة أو Clock cycle.

العمليات الأساسية للدورة تتضمن تحميل التعليمات من الذاكرة، فك ترميزها، تنفيذها وتخزين النتائج في الذاكرة. تبدأ الدورة بنبضة ساعة (Clock Pulse) وتستغرق فترة زمنية محددة، وتعتبر سرعة الدورة أحد المعايير الهامة في أداء المعالج.

سرعة الدورة يتم قياسها بوحدة تُسمى هرتز (Hertz)، وهي عدد الدورات التي يمكن للمعالج تنفيذها في ثانية واحدة. على سبيل المثال، إذا كان لدينا معالج بتردد 3.5 جيجاهرتز (3.5 غيغاهرتز)، فإن ذلك يعني أن المعالج ينفذ حوالي 3.5 مليار دورة في الثانية الواحدة.

تكون الدورة أساسية في تحديد أداء المعالج وسرعته، حيث تعتمد قدرة المعالج على قدرته على تنفيذ أكبر عدد من الدورات في وقت قصير لمعالجة المهام وتنفيذ البرامج بسرعة وكفاءة. بالطبع، بجانب سرعة الدورة، هناك أيضًا عوامل أخرى مثل عدد النوى وذاكرة المعالج المؤقتة والتقنيات المستخدمة في بناء المعالج نفسه، التي تؤثر على أداء المعالج وقوته الحسابية.

التعريفات السابقة مهمة جدا لكي تفهم التالي وبدونها لن تتمكن من فهم المحتوى بشكل صحيح. في حال لم تفهم أي شيء في الأسفل، قم بمراجعة التعريفات السابقة، أو أكتب لنا حتى نقوم بتصحيح المقال وإضافة توضيحات أفضل.

لماذا نحتاج معالجات 64 بت؟

معالجات 64 بت هي أنواع من وحدات المعالجة المركزية (CPU) التي تستخدم البت الثنائي (bit) بعرض 64 بت لتمثيل البيانات وتنفيذ العمليات الحسابية. وبالتالي، فإن هذه المعالجات تعمل بتحليل وتنفيذ الأوامر والعمليات بتشغيل 64 بت في كل دورة.

الميزة الرئيسية لمعالجات 64 بت هي قدرتها على التعامل مع مساحات أكبر من الذاكرة والبيانات بفضل توسيع حجم البت من 32 بت إلى 64 بت. هذا يعني أنها قادرة على التعامل مع العديد من العناوين الذاكرة والتطبيقات بشكل أكثر كفاءة، مما يؤدي إلى أداء أفضل وأكثر قوة.

بالإضافة إلى ذلك، تعزز المعالجات 64 بت أداء الحسابات العددية الكبيرة والعمليات الحسابية المعقدة، مما يجعلها مفيدة للتطبيقات والألعاب ذات الاحتياجات المتطورة.

إليك بعض الأسباب التي تجعل معالجات 64 بت ضرورية:

1. دعم ذاكرة أكبر: معالجات 64 بت تمكن الكمبيوتر من الوصول إلى مساحات ذاكرة أكبر من معالجات 32 بت. هذا يعني أنه يمكن للكمبيوتر تحميل وتشغيل تطبيقات أكبر وأكثر تعقيدًا دون مشاكل في الذاكرة.
2. قوة الحساب الأعلى: المعالجات 64 بت تمكن من تنفيذ العمليات الحسابية الأكثر تعقيدًا والتعامل مع الأعداد الكبيرة بشكل أفضل. هذا يسهل تشغيل التطبيقات المتطورة مثل برامج تحرير الفيديو والجرافيك والمحاكاة والألعاب ذات الجودة العالية.
3. دعم التطبيقات والنظم الحديثة: معظم البرمجيات والنظم الحديثة تم تطويرها لتعمل بشكل أفضل على معالجات 64 بت. بالتالي، يصبح من الضروري استخدام معالجات 64 بت للاستفادة الكاملة من أداء هذه البرامج والنظم.
4. أمان أكبر: معالجات 64 بت توفر أمانًا أكبر عن طريق دعمها لتقنيات الأمان المتقدمة، مثل تشفير الذاكرة والتحقق من السلامة، مما يحمي النظام والبيانات من الهجمات والتهديدات الأمنية.
5. تعدد المهام: تكنولوجيا المعالجات 64 بت تسمح بتنفيذ عدة مهام بشكل موازي، مما يعني أن الكمبيوتر يمكنه التعامل مع العديد من التطبيقات والمهام في نفس الوقت بدون تأثير سلبي على الأداء.

بشكل عام، معالجات 64 بت توفر أداءً أفضل وتمكن من استخدام التطبيقات والبرامج الحديثة بكفاءة أعلى، وتمثل الخيار الأمثل لأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الذكية في الوقت الحالي.

لماذا لا يوجد معالج 128 بت؟

لعلك فهمت مما سبق أن زيادة عدد البت في المعالج هو أمر ممتاز. له فوائد من ناحية الامان والجودة وسرعة المعالجة. إذا، لماذا نقف عند 64؟ لماذا لا نقوم بعمل معالجات 128 أو 256 أو حتى 1024 بت؟؟ لماذا حتى يومنا هذا، حتى أجهزة الكمبيوتر الخارقة لا زالت تستخدم 64 بت؟

في الواقع، هناك بعض المعالجات التجريبية والمخصصة للأغراض الخاصة التي تأتي بحجم 128 بت، ولكنها ليست شائعة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية والأجهزة الذكية الحالية.

معالج بقدرة 128 بت قادر على التعامل مع عنوان بحجم 2¹²⁸ أو ما يزيد عن حجم البيانات التي تم إلتقاطها، جمعها، أو نسخها في العام 2018 وهي تُقدّر بحجم 33 زيتا بايت أو ما يعادل 2⁷⁴ بايت. هذا رقم هائل جدا ليتم التعامل معه بشكل مباشر! ولكن هناك عدة أسباب تفسر عدم انتشار معالجات 128 بت بشكل واسع:

الفائدة المحدودة: معالجات 64 بت تقدم أداءً ممتازًا وتلبي احتياجات معظم التطبيقات والبرامج الحالية. الانتقال إلى معالجات 128 بت قد لا يكون له فائدة ملحوظة لأغلب المستخدمين. لاحظ أنه حتى الكمبيوتر الخارق لا تزيد حاجته عن 64 بت.

تعقيد التنفيذ: معالجات 128 بت تتطلب دقة وتكنولوجيا أعلى في التصميم والتنفيذ. هذا يزيد من التعقيد والتكلفة في تصنيع هذه المعالجات.

البنية التحتية والبرمجيات: الإنتقال إلى معالجات 128 بت يتطلب تطوير بنية تحتية جديدة تدعم هذا النوع من المعالجات وتحديث البرمجيات لتكون متوافقة معها. هذا يعتبر تحديًا بالنسبة للأنظمة الحالية.

الاحتياجات الحالية: معظم التطبيقات والبرامج الحالية لا تستفيد بشكل كبير من استخدام معالجات 128 بت، ولا تتطلب ذاكرة واسعة لتنفيذ مهامها.

على الرغم من ذلك، قد تظهر معالجات 128 بت في المستقبل عندما تتطلب التطورات التكنولوجية والبرمجية واحتياجات التطبيقات أداءً أعلى ومعالجة البيانات الكبيرة. إلا أنه في الوقت الحالي، معالجات 64 بت تكفي لمعظم الأغراض والاستخدامات اليومية.

هل معالجات 128 بت قادمة؟

نعم. مما لاشك به أن هذه المعالجات قادمة لا محالة ولكن ليس في القريب. بسبب عدم وجود سبب حقيقي لإستخدام هذه المعالجات وليس منها أي فائدة حقيقية، هناك عدد من المقترحات لتنفيذ المعالج والعمل عليه، ولكن ليس هناك أي حراك حقيقي في تصنيعة أو استخدامه بشكل تجاري. هذا النوع من المعالجات في يومنا هذا ليس أكثر من هدر للطاقة وقد يتسبب ببطء في معالجة البيانات حيث أن المعالج يجب أن ينتظر 128 بت قبل أن يقوم بالعمل و بسبب عدم توفر 128 بت، عليه أن يستقبل العدد المتوفر من الذاكرة، وملء باقي الخانات بالاصفار قبل أن يتمكن من بدء المعالجة.

حاليا، هناك اوراق عمل ومخططات هندسية لتصنيع معالج من نوع RISC-V اقدر على التعامل مع 128 بت، ولكن حتى اليوم، ليس هناك سبب حقيقي يدفع أي طرف من الأطراف بالبدء بتنفيذ هذه المخططات.