يعتمد تصميم نيومان على أساس هيكلة الحاسباتفي شكل وحدات منفردة لكل منها مهمتها الخاصة بها.
تتكون الحاسبات التقليدية من أربع وحدات رئيسية:
- وحدة المعالجة المركزية (CPU): مسؤولة عن تنفيذ التعليمات المخزنة في الذاكرة.
- الذاكرة الرئيسية (RAM): تخزن البيانات والتعليمات التي يتم استخدامها حاليًا من قبل وحدة المعالجة المركزية.
- وحدات الإدخال والإخراج (I/O): مسؤولة عن نقل البيانات بين الحاسب والمستخدم أو الأجهزة الخارجية الأخرى.
- وحدة تحكم الذاكرة (MMU): تتحكم في كيفية الوصول إلى الذاكرة الرئيسية.
تؤدي كل وحدة من هذه الوحدات مهمة محددة، مما يسمح للحاسب بالعمل بكفاءة.
وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي وحدة التحكم الرئيسية للحاسب. فهي مسؤولة عن تنفيذ التعليمات المخزنة في الذاكرة. تتكون وحدة المعالجة المركزية من عدة أجزاء، بما في ذلك:
- وحدة الحساب والمنطق (ALU): مسؤولة عن تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية الأساسية.
- وحدة التحكم (CU): مسؤولة عن تفسير التعليمات المخزنة في الذاكرة وتوجيه وحدة الحساب والمنطق لتنفيذها.
- سجلات البيانات (Registers): تستخدم لتخزين البيانات المؤقتة أثناء تنفيذ التعليمات.
الذاكرة الرئيسية (RAM) هي المكان الذي يتم فيه تخزين البيانات والتعليمات التي يتم استخدامها حاليًا من قبل وحدة المعالجة المركزية. تتكون الذاكرة الرئيسية من مجموعة من الخلايا، كل منها لها عنوان فريد. يمكن الوصول إلى البيانات والتعليمات المخزنة في الذاكرة عن طريق عنوانها.
وحدات الإدخال والإخراج (I/O) مسؤولة عن نقل البيانات بين الحاسب والمستخدم أو الأجهزة الخارجية الأخرى. تشمل وحدات الإدخال لوحة المفاتيح والماوس وجهاز التحكم عن بعد. تشمل وحدات الإخراج الشاشة والطابعات وأجهزة العرض الأخرى.
وحدة تحكم الذاكرة (MMU) تتحكم في كيفية الوصول إلى الذاكرة الرئيسية. فهي مسؤولة عن ترجمة عناوين الذاكرة الظاهرية إلى عناوين الذاكرة الفعلية.
يعتمد تصميم نيومان على مبدأ التعليمات المخزنة. هذا يعني أن التعليمات يتم تخزينها في الذاكرة الرئيسية، ويتم تنفيذها بواسطة وحدة المعالجة المركزية. يسمح هذا التصميم للحاسب بتنفيذ مجموعة واسعة من المهام، من العمليات الحسابية البسيطة إلى البرامج المعقدة.
التفسير الموسع
يمكن توسيع التفسير السابق على النحو التالي:
- أهمية هيكلة الحاسبات في شكل وحدات منفصلة:
تسمح هيكلة الحاسبات في شكل وحدات منفصلة لكل منها مهمتها الخاصة بها بالعديد من المزايا، بما في ذلك:
* **السهولة في التصميم والتطوير:** يمكن تصميم كل وحدة من الوحدات الأربعة بشكل مستقل عن الوحدات الأخرى، مما يسهل عملية التصميم والتطوير.
* **الكفاءة في التنفيذ:** يمكن لكل وحدة من الوحدات الأربعة أن تركز على مهمتها الخاصة، مما يؤدي إلى زيادة الكفاءة في التنفيذ.
* **سهولة التوسع:** يمكن بسهولة إضافة وحدات جديدة إلى الحاسب، مما يسمح بتوسيع قدراته.
- أمثلة أخرى على هيكلة الحاسبات في شكل وحدات منفصلة:
يمكن العثور على هيكلة الحاسبات في شكل وحدات منفصلة في العديد من أنواع الحاسبات الأخرى، بما في ذلك:
* **الحاسبات الدقيقة (Microprocessors)**: تتكون الحاسبات الدقيقة من وحدة المعالجة المركزية (CPU) وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ووحدات الإدخال والإخراج (I/O).
* **الحاسبات المركزية (Mainframes)**: تتكون الحاسبات المركزية من وحدة المعالجة المركزية (CPU) وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ووحدات الإدخال والإخراج (I/O) ووحدات معالجة البيانات (DPUs).
* **الحاسبات العملاقة (Supercomputers)**: تتكون الحاسبات العملاقة من العديد من وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ووحدات الذاكرة العشوائية (RAMs) ووحدات الإدخال والإخراج (I/O).
خاتمة:
يعتمد تصميم نيومان على أساس هيكلة الحاسبات في شكل وحدات منفصلة لكل منها مهمتها الخاصة بها. تسمح هذه الهيكلة بالعديد من المزايا، بما في ذلك السهولة في التصميم والتطوير والكفاءة في التنفيذ وسهولة التوسع.
