ПРИСТРОЇ ОБРОБКИ: ЕВОЛЮЦІЯ, ТИПИ, ПРИКЛАДИ - ТЕХНОЛОГІЯ - 2025

Комп'ютер пристроїв обробки - це блоки, які відіграють важливу роль в операціях з обробки комп'ютера. Вони використовуються для обробки даних, дотримуючись вказівок програми.

Обробка - найважливіша функція комп’ютера, оскільки на цій фазі здійснюється перетворення даних у корисну інформацію, використовуючи багато пристроїв комп'ютерної обробки.

Джерело: pixabay.com

Основна функція пристроїв обробки - відповідальність за отримання красномовної інформації з даних, що перетворюються за допомогою декількох з цих пристроїв.

Обробка аудіо та відео полягає в тому, щоб очистити дані таким чином, щоб вони були більш приємними для вуха та ока, роблячи це більш реалістичним.

Ось чому це можна побачити краще з деякими відеокартами, ніж інші, адже відеокарта обробляє дані для покращення реалізму. Те саме відбувається із звуковими картами та якістю звуку.

Процесор

Щоразу, коли інформація надходить до комп'ютера від пристрою введення, наприклад клавіатури, ця інформація повинна пройти проміжний шлях, перш ніж її можна буде використовувати для пристрою виводу, наприклад, монітора.

Пристроєм обробки є будь-який пристрій чи прилад у комп’ютері, який відповідає за управління цим проміжним шляхом. Вони виконують функції, виконують різні обчислення, а також керують іншими апаратними пристроями.

Пристрої обробки перетворюють між різними типами даних, а також маніпулюють та виконують завдання з даними.

Зазвичай термін CPU відповідає процесору, а точніше його обчислювальному блоку та блоку управління, тим самим відрізняючи ці елементи від зовнішніх компонентів комп'ютера, таких як основна пам'ять та схеми введення / виводу.

Процесор працює в тісній координації з основною пам'яттю та периферійними пристроями зберігання даних.

Можуть існувати й інші системи та периферійні пристрої, які допомагають збирати, зберігати та поширювати дані, але завдання обробки унікальні для процесора.

Еволюція від першого до сьогодення

Початковий етап

Ранні комп’ютери, як і ENIAC, повинні були бути підключені фізично під час кожного іншого виконання завдання.

У 1945 році математик фон Нойман поширив ескіз для комп'ютера із збереженою програмою під назвою EDVAC, який нарешті буде завершений у 1949 році.

Перші пристрої, які можна було б правильно назвати процесорами, з'явилися з приходом цього комп'ютера із збереженою програмою.

Програми, створені для EDVAC, зберігалися в основній пам’яті комп'ютера, а не встановлюватись через електропроводку.

Тому програма, якою працює EDVAC, може бути замінена простою зміною вмісту пам'яті.

Перші процесори являли собою унікальні конструкції, які використовувались в межах конкретного комп'ютера. Згодом цей метод індивідуального проектування процесорів для конкретного додатку дозволив розробити багатозадачні процесори у великій кількості.

Реле та вакуумні трубки

Вони зазвичай використовувались як комутаційні пристрої. Комп'ютеру були потрібні тисячі цих пристроїв. Трубні комп'ютери, такі як EDVAC, в середньому розбивалися кожні вісім годин.

Врешті-решт, процесорні процесори стали незамінними, оскільки переваги значної швидкості переважали над проблемою їх надійності.

Ці ранні синхронні процесори працювали з низькою тактовою частотою порівняно з діючими мікроелектронними конструкціями, значною мірою завдяки повільній швидкості перемикаючих елементів, що використовуються для їх виготовлення.

Транзистори

Протягом 1950-х і 1960-х процесори більше не доводилося будувати на основі комутаційних пристроїв як великих, так і несправних, а також крихких, таких як реле та вакуумні трубки.

Оскільки різні технології давали можливість виготовляти менші, більш надійні електронні пристрої, складність у дизайні процесора також зростала. Перше вдосконалення у своєму роді було досягнуто з появою транзистора.

Завдяки цьому заздалегідь можна було зробити процесори більшої складності, які вийшли з ладу набагато менше в одній або декількох платах. Комп'ютери, засновані на транзисторах, запропонували ряд удосконалень порівняно з попередніми.

Окрім того, що пропонували меншу енергоспоживання та були набагато надійнішими, транзистори дали можливість процесорам працювати швидше, завдяки малому часу перемикання, який транзистор мав порівняно з вакуумною трубкою.

Інтегральні схеми

MOS-транзистор був винайдений Bell Labs у 1959 р. Він має високу масштабованість, а також використовує набагато менше електроенергії та є набагато більш конденсованим, ніж біполярні транзистори. Це дозволило побудувати інтегральні схеми високої щільності.

Таким чином, був розроблений спосіб виготовлення багатьох взаємопов’язаних транзисторів у компактній області. Інтегральна схема дозволила виготовити велику кількість транзисторів в єдиній формі або "мікросхемі" на основі напівпровідників.

Стандартизація розпочалася на стадії транзисторних макрокомп'ютерів та мінікомп'ютерів і різко прискорилася завдяки широкому розповсюдженню інтегральної мікросхеми, що дозволило проектувати та виготовляти все більш складні процесори.

У міру прогресування мікроелектронної технології все більше транзисторів можна було розмістити в інтегральних схемах, таким чином зменшивши кількість інтегральних мікросхем, необхідних для завершення процесора.

Інтегральні схеми збільшили кількість транзисторів до сотень, а пізніше до тисяч. До 1968 року кількість інтегральних мікросхем, необхідних для побудови повноцінного процесора, скоротилася до 24, кожен з яких містив близько 1000 МОП транзисторів.

Мікропроцесор

До появи сьогоднішнього мікропроцесора комп'ютери використовували декілька все менших інтегральних мікросхем, які були розкидані по всій платі.

Процесор, як відомо сьогодні, вперше був розроблений в 1971 році Intel для функціонування в рамках персональних комп'ютерів.

Першим мікропроцесором став 4-розрядний процесор під назвою Intel 4004. Згодом його замінили новіші конструкції з 8-бітовою, 16-бітною, 32-бітовою та 64-бітовою архітектурою.

Мікропроцесор - це мікросхема інтегральної мікросхеми з напівпровідникового кремнієвого матеріалу з мільйонами електричних компонентів у своєму просторі.

Врешті-решт він став центральним процесором для комп'ютерів четвертого покоління 1980-х та пізніших десятиліть.

Сучасні мікропроцесори з'являються в електронних пристроях, починаючи від автомобілів до стільникових телефонів і навіть іграшок.

Типи

Раніше комп'ютерні процесори використовували номери в якості ідентифікації, таким чином допомагаючи ідентифікувати найшвидші процесори. Наприклад, процесор Intel 80386 (386) був швидшим, ніж процесор 80286 (286).

Після виходу на ринок процесора Intel Pentium, який слід було логічно називати 80586, інші процесори почали носити такі імена, як Celeron і Athlon.

Наразі, крім різних назв процесорів, існують різні потужності, швидкості та архітектури (32-бітні та 64-бітні).

Багатоядерні пристрої для обробки

Незважаючи на зростаючі обмеження у розмірі чіпів, бажання виробляти більше енергії від нових процесорів продовжує мотивувати виробників.

Одним з таких нововведень було впровадження багатоядерного процесора, єдиного мікропроцесорного мікросхеми, здатного мати багатоядерний процесор. У 2005 році Intel та AMD випустили прототипові мікросхеми з багатоядерними конструкціями.

Intel Pentium D був двоядерним процесором, який порівнювали з подвійним процесором AMD Athlon X2, чіпом, призначеним для серверів високого класу.

Однак це був лише початок революційних тенденцій мікропроцесорних мікросхем. У наступні роки багатоядерні процесори перетворилися від двоядерних мікросхем, таких як Intel Core 2 Duo, до десятиядерних мікросхем, таких як Intel Xion E7-2850.

Взагалі багатоядерні процесори пропонують більше, ніж основи одноядерного процесора і здатні до багатозадачності та багатопроцесорності навіть в окремих програмах.

Мобільні пристрої обробки

У той час як традиційні мікропроцесори як персональних комп'ютерів, так і суперкомп'ютерів зазнали монументальної еволюції, галузь мобільних обчислень швидко розширюється і стикається з власними проблемами.

Виробники мікропроцесорів інтегрують усі види функцій для підвищення індивідуального досвіду.

Врівноваження швидшого керування швидкістю та теплом залишається головним болем, не кажучи вже про вплив цих мобільних процесорів на мобільні батареї.

Графічний процесор (GPU)

Графічний процесор також виробляє математичні обчислення, лише цього разу, з перевагою зображення, відео та інших видів графіки.

Ці завдання раніше оброблялися мікропроцесором, але в міру того, як графічно-інтенсивні CAD-програми стали поширеними, виникла потреба в спеціальному програмному забезпеченні для обробки, здатного обробляти такі завдання, не впливаючи на загальну продуктивність комп'ютера.

Типовий GPU випускається у трьох різних формах. Зазвичай він підключається окремо до материнської плати. Він інтегрований з процесором або поставляється як окрема додаткова мікросхема на материнській платі. GPU доступний для настільних, ноутбукових, а також мобільних комп'ютерів.

Intel та Nvidia є провідними наборами графічних чіпів на ринку, останній є кращим вибором для основної обробки графіки.

Приклади

- Центральний процесор (CPU)

Найважливіший пристрій обробки в комп'ютерній системі. Його ще називають мікропроцесором.

Це внутрішня мікросхема комп'ютера, яка обробляє всі операції, які отримує від пристроїв та додатків, які виконуються на комп’ютері.

Intel 8080

Введений в 1974 році, він мав 8-бітну архітектуру, 6000 транзисторів, швидкість 2 МГц, доступ до 64 Кб пам'яті та 10-кратну продуктивність 8008.

Intel 8086

Введений у 1978 році. Тут використовується 16-бітна архітектура. Він мав 29 000 транзисторів, що працюють на швидкостях від 5 МГц до 10 МГц. Він міг отримати доступ до 1 мегабайт пам'яті.

Intel 80286

Він був запущений у 1982 році. Він мав 134 000 транзисторів, що працюють на тактових частотах від 4 МГц до 12 МГц. Перший процесор, сумісний з попередніми процесорами.

Пентій

Компанія Intel представила в 1993 році. Їх можна використовувати зі швидкістю від 60 МГц до 300 МГц. Коли він був випущений, у нього було майже на два мільйони більше транзисторів, ніж процесор 80486DX, з 64-бітною шиною даних.

Основний дует

Перший двоядерний процесор Intel, розроблений для мобільних комп'ютерів, був представлений у 2006 році. Він був також першим процесором Intel, який використовується на комп'ютерах Apple.

Intel Core i7

Це серія процесорів, що охоплює 8 поколінь мікросхем Intel. Він має 4 або 6 ядер зі швидкістю між 2,6 і 3,7 ГГц, він був представлений у 2008 році.

- Материнська плата

Також призначена материнська плата. Це найбільша плата всередині комп'ютера. Тут розміщені процесор, пам'ять, шини та всі інші елементи.

Він розподіляє потужність і забезпечує форму зв'язку для всіх апаратних елементів для спілкування один з одним.

- Чіп

Група інтегральних мікросхем, які працюють разом, підтримуючи та контролюючи всю комп'ютерну систему. Таким чином, він управляє потоком даних по всій системі.

- Годинник

Він використовується, щоб не відставати від усіх обчислень комп'ютера. Це підкреслює, що всі схеми в комп'ютері можуть працювати разом одночасно.

- Слот для розширення

Розетка, розташована на материнській платі. Він використовується для підключення карти розширення, забезпечуючи тим самим додаткові функції до комп'ютера, такі як відео, аудіо, накопичувач тощо.

- Шина даних

Набір кабелів, який ЦП використовує для передачі інформації між усіма елементами комп'ютерної системи.

- адресна шина

Набір струмопровідних кабелів, які несуть лише адреси. Інформація надходить від мікропроцесора до пам'яті або до пристроїв вводу / виводу.

- шина управління

Він несе сигнали, які інформують про стан різних пристроїв. Зазвичай шина управління має лише одну адресу.

- Графічна картка

Карта розширення, що надходить на материнську плату комп'ютера. Він займається обробкою зображень та відео. Він використовується для створення зображення на екрані.

- блок графічної обробки (GPU)

Електронна схема, призначена для управління пам'яттю для прискорення створення зображень, призначених для трансляції на пристрої відображення.

Різниця між графічним процесором та графічною картою аналогічна різниці між процесором та материнською платою.

- мережева інтерфейсна карта (NIC)

Картка розширення, яка використовується для підключення до будь-якої мережі або навіть Інтернету за допомогою кабелю з роз'ємом RJ-45.

Ці картки можуть спілкуватися один з одним за допомогою мережевого комутатора або якщо вони безпосередньо підключені.

- бездротова карта

Практично всі сучасні комп’ютери мають інтерфейс для підключення до бездротової мережі (Wi-Fi), який вбудований прямо в материнську плату.

- Звукова карта

Карта розширення, яка використовується для відтворення будь-якого типу аудіо на комп’ютері, який можна чути через гучномовці.

Входить до комп'ютера, або в слот для розширення, або вбудований у материнську плату.

- Контролер масового зберігання

Він обробляє зберігання та пошук даних, які постійно зберігаються на жорсткому диску або подібному пристрої. Для виконання цих операцій є власний спеціалізований процесор.

Список літератури

1. Комп’ютерна надія (2018). Пристрій обробки Взято з: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Що таке пристрої комп'ютерної обробки? Взято з: am7s.com.
3. Соломон (2018). Види апаратного забезпечення комп’ютера - пристрої для обробки. Zig Link IT. Взято з: ziglinkit.com.
4. Сторінки Hub (2019). Пристрої обробки даних. Взято з: hubpages.com.
5. Вікіпедія, безкоштовна енциклопедія (2019). Центральний процесор. Взято з: en.wikipedia.org.
6. Комп'ютерна надія (2019). ЦП. Взято з: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019). Процесор (CPU). Techtarget. Взято з: whatis.techtarget.com.