الكهرباء اللاسلكية

هل يمكن ان تتخيل انك سوف تستغنى عن الاسلاك الكهربائيه ويمكنك استخدام الكهرباء فى اى وقت وفى اى مكان دون الحاجه الى توصيل كهرباء ؟؟

فالاجابه نعم  فنحن نعيش فى عقد شهد ثورة تقنية في كافة المجالات مثل الأجهزة الطبية، التطبيقات الصناعية، فضاء الانترنت و التي أثبتت أنه لاحدود لخيال الإنسان.

فقد قام العالم اريك جلير وهو كبير التنفيذيين بشركة WiTricity بتسمية تلك الشركة نسبة الى wireless electricity

حيث ظهرت شركته من المجموعات البحثية الخاصة بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الأميركي الشهير ’MIT فقد اوضح إمكانية نقل القدرة بدون أسلاك توصيل و ذلك باستخدام خاصيه الرنين المغناطيسى او الصدى الكهرومغناطيسى. فقد طور الفريق منظومة لإضاءة مصباح قدرته 60 وات موضوع على بعد مترين من جهاز إرسال لاسلكي. كما تمكن أولئك الباحثون من تشغيل جهاز تلفاز وكذلك شحن اجهزه المحمول من على بعد متر تقريبا من مصدر الكهرباء  دون استخدام الأسلاك

إن فكرة نقل القدرة بلا أسلاك ليست مفهوما جديدا—ففي بدايات القرن الماضي (1900م) و قبل أن تطرح شبكات الكهرباء للاستخدام، قام المخترع الصربي تسلا Tesla بتصور حياة قائمة على الأجهزة الكهربية تنتقل فيها القدرة بلا أسلاك و ذلك باستخدام شبكة من “ملفات تسلا” Tesla coils(فرق جهد عالي)

ويحاول فريق جيلر التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن يجمع أحسن الأمرين وذلك عبر إيجاد أجهزة ومعدات قادرة على بث أكبر قدر من الطاقة عبر أطول مسافات ممكنة.

وتم إطلاق اسم «ربط الرنين المغناطيسى والتي تقوم بإرسال حقل مغناطيسي بهواء بتردد معين بحيث يتمكن هاتف يمتلك قدرات خاصة من التقاطها وتحويلها إلى كهرباء وفيها يتم استخدام قطعتان (واحدة على كل جهة) لهما نفس تردد الرنين مما يسمح بنقل الكهرباء بينهما، والغريب أنه يمكنك السير بينهما دون أن تقطع التيار أو أن تصعق بالكهرباء!

ويمكن إخفاء القطعة الباعثة في الجدار ووضع الأخرى في داخل الأجهزة.

وأشار إلى أنه للكهرباء اللاسلكية الكثير من المنافع للبيئة حيث ان الشركات تصنع أكثر من 40 بليون بطارية قابلة للتخلص منها سنويا ما قد يسبب الكثير من إهدار الطاقة والتلوث سوف تنهيه التقنية الجديدة فأن الكهرباء اللاسلكية يمكنها أن تنهي حاجة الناس إلى الأسلاك والبطاريات.

وأضاف أن هذا الأمر يجعل السيارات التي تعمل على الكهرباء أكثر جاذبية للمستهلكين لأنها ببساطة ممكن أن تملأ نفسها بالطاقة عبر الدخول إلى مرآب مزود بحصيرة تبث طاقة لاسلكية مبينا أن السيارات الكهربائية هي جميلة بالفعل ولكن هل يريد أي أحد بأن يدخلهم في مقبس عبر سلك ما سيحد من حركتهم .

ويتوقع جيلر أن يصبح الأمر طبيعيا خلال خمس سنوات قائلاً ” يمكن للطاقة اللاسلكية إيقاف هدر الطاقة المتمثل بشراء المستهلكين لبطاريات يمكن التخلص منها بواسطة الكهرباء اللاسلكية “.

وبالرغم من تفاؤل جيلر وغيره من القائمين على المشروع هناك بعض الشكوك حول تقنية “ربط الرنين المغناطيسي”، حيث يرى بعض الخبراء مخاطر صحية مرتبطة بالحقول المغناطيسية والتي تم صنعها من قبل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

 

أ ب هاردوير "المعالج" الجزء الثاني

بعد أن تحدثنا في المقال الماضي عن المعالج بشكل العام اليوم سنكمل الحديث عن المعالجات , و سيكون محور الحديث حول التقنيات الحديثة التي نراها في المعالجات الحالية.

 

تقسم هذه التقنيات الحديثة للمعالجات إلى عائلتين:

الأولى هي الأجزاء الثابتة أو ما تسمى بال Function Blocks حيث يتم إضافة دارات إلكترونية على شريحة المعالج و يتخصص هذا الجزء بالقيام بوظيفة معينة و محددة و تتميز هذه الطريقة بالسرعة العالية في التنفيذ فهي مخصصة , تستطيع أن تنفذ المطلوب منها فقط , لا يمكن إعادة استخدامها في أمور جديدة بدون تعديلات في بنيتها , ومن أشهرها الأجزاء المسؤولة عن تخفيض تردد المعالج ال CQ لدى AMD و C1E لدى Intel 
الثانية هي إضافة تعليمات و أوامر جديدة إلى قلب المعالج هذه التعليمات تسمح للمعالج بالقيام بمهامه بشكل أسرع , يمكن أن تستخدمها البرامج المختلفة للقيام بمختلف الأمور و التطبيقات و منها إضافة التعليمات التي تسمح بالتعامل مع ذواكر RAM أكبر من 3GB وهي ما يسمى بتعليمات ال64bit فأنظمة ال64بت تتطلب أن يدعم المعالج تعليمات ال64بت للعمل عليها.

من أشهر التقنيات التي تندرج ضمن النوع الأول و الموجودة في المعالجات الحديثة :

1-Intel Quick Sync

تمت إضافة هذه التقنية إلى معالجات Intel Core I الجيل الثاني و تتلخص مهمة هذه التقنية في تحويل الفيديو لا تفيد في التشفير و فك التشفير و يعتبر تحويل الفيديو بواسطة هذه الطريقة الأسرع مقارنة باستخدام أنوية المعالج أو تقنيات البطاقات الرسومية كالCUDA و الStream و تستطيع التعامل مع الملفات المشفرة باستخدام H.264 و باستخدام برامج محددة والتي تدعم هذه الميزة.

2-AMD UVD (Unified Video Decoder) 3.0

معظمنا شاهد ذكر هذه الميزة على بطاقته الرسومية إن كانت من صنع شركة AMD أو ATI سابقا ولكن ما دخلها في المعالجات ؟
تم إضافة هذا المشفر إلى معالجات AMD Llano المسماة بالAPUوتحديدا إلى المعالج الرسومي فيه مما يسمح بالتعامل مع العديد من صيغ الفيديو و تشغيلها بدون وضع حملها على المعالج مما يعني المزيد في التوفير وهذا المشفر يدعم DivX و Xvid عبر MPEG-4 بالإضافة إلى Bule-ray 3d

 

3-Intel TurboBoost,AMD TurboCore

هذه التقنيات و رغم اختلاف طريقة العمل ولكنهما يخدمان الفكرة نفسها, زيادة تردد عدد من الأنوية على حساب عددها تبعا للبرنامج , فإن كان البرنامج يستطيع العمل على نصف أنوية المعالج مثلا فستقوم هذه التقنيات بإغلاق أو تخفيض تردد الأنوية الغير مستخدمة و زيادة تردد البقية مما يعني استغلال أفضل للموارد الخاصة بالحاسب.

هناك الكثير من الأجزاء الأخرى ولكن هذه هي الأهم 

ومن الميزات التي تأتي من النوع الثاني دعم الأنظمة التخيلية Visualization و تحسين التعامل مع الصور و الفيديو مع تعليمات الAVX و الكثير غيرهم
لذلك عليك قبل أن تقرر شراء معالج ما أن تتأكد من دعمه لأحدث التعليمات , وحاليا تم توحيد التعليمات ما بين معالجات Intel و AMD اعتبارا من الBulldozer

المستقبل 1+1 = 1
هناك الكثير من متابعي أخبار الحاسب بدأ يتوقع أختفاء البطاقات الرسومية في الأعوام القادمة , فهم يتوقعون دمج البطاقات الجبارة على شريحة المعالج نفسها , وهو الأمر الذي بدأته كل من AMD و Intel و Nvidia رغم أن الأخيرة لا تملك معالجات خاصة بها بل تعتمد على أنوية ARM 
الفكرة التي لدى الشركات هو استغلال قوة البطاقات الرسومية في عمليات الحسابية الخاصة بالألعاب و الفيديو والتي تعتمد على الأرقام ذات الفاصلة العائمة و التي تعني أن موقع الفاصلة العشرية في الرقم غير ثابت و يمكن أن يزاح لجعل العدد كبير أو صغير بالإضافة إلى الاستفادة من قوة المعالجات المركزية الحديثة و طبعا مثل هذا الموضوع يحتاج إلى الكثير من العمل و التصميم. هناك اختلاف في بنية الأنوية الرسومية و أنوية المعالج من المصادر من ذواكر الCache و الRAM و أيضا كيفية تنسيق العمليات ما بين الأنوية , ككل الموضوع بحاجة إلى الكثير من الوقت ولكن البوادر موجودة على أرض الواقع

 

أ ب هاردوير – المعالج

الحديث عبر هذه السلسلة سيكون عن بعض المصطلحات البسيطة و الأولية في مجال الهاردوير “بالعربية الفصحى نقول عنه عتاد ولكن نادرا ما نسخدم هذه الكلمة” و الموضوع مفيد للمبتدئين في هذا المجال و من لم يتابع آخر الأخبار و الأحداث و التغييرات التي طرأت في السنوات الأخيرة

1- الشريحة أو ما يسمى الدارة المتكاملة “Chip or IC integrated circuit “

كثيرا ما نسمع كلمة IC عند مختصي صيانة الإلكترونية أو نسمع ان هناك Chip قد احترق ويجب تبديله. في الحقيقة الIC ما هي إلا دارة الكترونية تم تجميعها و توصيلها بشكل كامل على رقاقة من مادة السيليكون “تسمى Wafer” وتكون لها مهمة محددة تعتمد على تصميمها الداخلي الذي يدعم هذه المهمة

2- وحدة المعالجة المركزية “CPU Central Processor Unit”

هي عبارة عن شريحة الكترونية تعتبر أساس أي نظام رقمي له العديد من المهام من العمليات الحسابية كالجمع و الطرح و المنطقية كالAND و الOR و المقارنة بالإضافة إلى أنه المسؤول عن التخاطب و التعامل مع الذواكر و أجهزة الإدخال و الإخراج .

المعالج “اختصار لوحدة المعالجة المركزية” له عدد من الخصائص التي تحدد قوته “و بالتالي تحدد قوة الحاسب” و سأذكرهم حسب الأولوية

1- معمارية المعالج :

وهي البنية الداخلية للمعالج و تحدد كيفية تعامله و تنفيذه للعمليات المطلوبة منه وهي دائما تعمل على تحسين ما يسمى IPC Instruction Per Clock أي عدد التعليمات التي يستطيع المعالج تنفيذها خلال نبضة واحدة “سنشرحها في القسم التالي” لذلك نرى معالجات Intel دائما ما تكون أسرع من AMD عند نفس التردد و نفس المواصفات الأخرى.شركة Intel تقوم بطرح معمارية جديدة تقريبا كل سنة أو أقل و تعتمد على مبدأ سمته Tic-Toc وهو ان تقوم الشركة بتطوير معماريتين على التوازي الأولى مخصصة للأجهزة العادية البسيطة المكتبية إلى الأجهزة المخصصة بالألعاب و عمليات الRender أما المعمارية الثانية فهي مخصصة للأشخاص الذين يهتمون بالأداء بغض النظر عن المبالغ التي سيدفعونها فتصل معالجات هذه الفئة إلى 1000$ ولا تنزل تحت 350$ إلا فيما ندر

2- تردد المعالج :

وهي مانسميها في العامية سرعة المعالج و تقاس بعدد النبضات في الثانية أو ال Hz وحاليا لا توجد معالجات تردداتها أقل من ال1Ghz و بعض المعالجات القادمة ستعمل على ال3.9Ghz كتردد أساسي وكلما كان هذا الرقم أعلى كلما كان أفضل “بعض الأشياء تعتمد عليه أكثر من غيرها فالألعاب تعتمد عليه على حساب عدد الأنوية على عكس الRendering”
وبالطبع لفهم ماهي هذه الأرقام يجب أن يكون هناك معرفة بسيطة في الالكترونيات لذلك يكفي ما تم ذكره

3- أنوية المعالج :

أول من طرح فكرة تعدد أنوية المعالج هي شركة AMD و تعتبر فكرة تعدد أنوية الحل الرخيص مقارنة بالأجهزة متعددة المعالجات “حيث أن اللوحة الأم تتسع إلى أكثر من معالج” و حيث أن الشركة لاحظت أن زيادة التردد فقط لم تعد تعطي الأداء المرجو من الحاسب.

حاليا أصبحت كل شركة من الشركات المنتجة لمعالجات الحاسب الشخصي “وهم Intel , AMD , VIA” تحاول أن تضع أكبر عدد من الأنوية داخل الشريحة الواحدة فهناك معالجات تحتوي على 6 أنوية “هذا في الحاسب الشخصي أما المخدمات فهناك اكثر من هذا” حسب أخر الأخبار فهناك معالجات جديدة بثمان أنوية “تختلف في بنيتها قليلا عن بقية الأنوية” من AMD قبل نهاية هذا العام إن شاء الله.هناك
ويمكننا أن نعتبر أن كل نواة عبارة عن معالج مستقل , و لا تتم الأستفادة الكاملة من تعدد الأنوية إلا في حال كان البرنامج و النظام يدعم عدد الانوية فمثلا معظم الألعاب تحتاج نواتين فقط إلا نوادر تستفيد من اربع انوية اما عملية الRender فمن الممكن أن تدعم مئات الأنوية و كذلك عملية الطي.

4- الذاكرة المخبئية Cache :

وهي عبارة عن ذاكرة موجودة داخل المعالج ولها مستويات وكلما كان المستوى أقل كلما كان حجمها أقل و سرعتها أكبر حاليا هناك ثلاثة مستويات من هذه الذاكرة L1,L2,L3 غالبا الذاكرة من المستوى الأول لا تتخطى الـ 64KB وتعمل بسرعة عالية جدا “تساوي تردد المعالج” بينما الـL2 ممكن أن تصل إلى 8MB مقسمة على أنوية المعالج أي أن كل نواة تحصل على جزء و بالعادة يكون هناك 2MB من الذاكرة مخصصة لكل نواة بينماالـL3 بدأ استخدامها بكثرة بعد دخول مفهوم تعدد الأنوية “قبلها كان هناك L1,L2 فقط” وتكون مشتركة بين جميع الانوية ” لذلك يعتمد عليها بكثرة في عمليات نقل البيانات في البرامج متعددة المسارات“

 

3- مقبس المعالج CPU Socket

وهي مكان تركيب المعالج على اللوحة اﻷم و يختلف من جيل من المعالجات لأخر أكثر ما يهمنا من المقبس هو “هل المعالج X سيركب على المقبس Y”
طبعا يتم ذكر مقبس المعالج المتوافق مع المعالج في الصفحة المخصصة له على الانترنت في الشركة المصنعة
بشكل عام معالجات Intel لا تملك أي توافق سوى مع المقبس المخصص لها
فمثلا معالجات ال Intel Core 2 Due/Quad تركب على مقبس LGA775
معالجات Intel Core I7 9XX حيث XX رقم المعالج “فمثلا 950, 920 , 980″ على مقبس LGA 1366
معالجات Intel Core I3/I5/I7 8XX على المقبس LGA 1156
معالجات Intel Core I3/I5/I7 2Generation و التي تبدأ أرقامها بالرقم 2 كالCore I5 2500K على المقبس LGA 1155
وحاليا هناك عائلتين جديدتين من Intel الاولى ستكون على مقبس LGA 1155 “وهذه تعتبر سابقة ولكن هناك اسباب لن أضعها هنا” و الثانية على مقبس LGA 2011
بينما بالنسبة AMD فالوضع أبسط قليلا
هناك ثلاثة مقابس حاليا وهي
مقبس AM3 وهو مخصص لمعالجات Phenom/Athlon يدعم جيليه الأول و الثاني و أيضا سيدعم الجيل الجديد المبني على المعمارية المسماة Bulldozer ولكن مع إلغاء بعض الخصائص
مقبس +AM3 و هو أحدث ما لدى AMD ويدعم معالجات Phenom II / Athlon II بالإضافة إلى الجيل الجديد مع كامل خصائصه
و اخيرا المقبس الجديد FM1 المخصص للمعالجات المبنية على Llano “معمارية تندرج تحت مشروع Fusion الذي سيتم التحدث عنه في نهاية الموضوع” وهذه المعالجات أطلقت عليهم AMD اسم APU accelerated processing unit

 

4- المعالج في عصر النهضة “الحالي“

هذه الأيام أصبح المعالج اكثر من وحدة حساب منطقية حيث تمت إضافة العديد من الخصائص و الميزات الجديدة لأسباب عدة أهمها تقليل التأخيرات الناتجة عن نقل البيانات بين المعالج و الأحزاء المسؤولة عن المهام المضافة ومنها
1- متحكم الذواكر : وهي الدارة المسؤولة عن التواصل و التخاطب بين المعالج و الذواكر “RAM” فهي تحدد كمية الذواكر التي يستطيع المعالج التعامل معها و هل المعالج سيدعم الECC أم لا و عدد قطع الذاكرة التي نستطيع ان نركبها …حاليا معالجات AMD و Intel جميعها تملك متحكم ذواكر مدمج بداخلها “معالجات Intel ما بعد الCore 2 لتوقف تصنيعها”
2- الجسر الشمالي : يوجد على اللوحة الام القديمة ثلاثة نقاط علام وهم مقبس المعالج و الجسر الشمالي الواقع أسفل المقبس و الجسر الجنوبي الواقع أسفل سابقه
الجسر الشمالي هو المسؤول عن منافذ التوسعة “مثل الPCI-E و PCI و AGP” و الجنوبي مسؤول عن الطرفيات كمنافذ الIDE و الSATA و USB ….
حاليا تم دمج هذا الجسر في كل من معالجات Intel Core I 2 Generation و AMD APU بشكل كامل.
3- المعالج الرسومي المدمج : صاحبة هذه الفكرة هي AMD “رغم أن Intel طرحتها قبل AMD” ولكن الأهداف مختلفة بين الشركتين لذلك سأدع شرح هذه النقطة لاحقا

انتظروا باقي أجزاء السلسلة قريبا عن: عن AMD APU و معمارية الBulldozer الجديدة من AMD وما المميز فيها بالإضافة إلى نظرة سريعة على أطقم التعليمات ISA Instruction Set Architecture