УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ: ЭВОЛЮЦИЯ, ТИПЫ, ПРИМЕРЫ - ТЕХНОЛОГИЯ - 2024

Устройства обработки компьютер являются единицами , которые играют важную роль в обработке операций компьютера. Они используются для обработки данных в соответствии с инструкциями программы.

Обработка - самая важная функция компьютера, потому что на этом этапе выполняется преобразование данных в полезную информацию с использованием множества устройств компьютерной обработки.

Источник: pixabay.com

Основная функция устройств обработки заключается в получении убедительной информации из данных, которые преобразуются с помощью нескольких из этих устройств.

Обработка аудио и видео заключается в очистке данных таким образом, чтобы они были более приятными для уха и глаза, делая их более реалистичными.

Вот почему с некоторыми видеокартами это видно лучше, чем с другими, потому что видеокарта обрабатывает данные для повышения реалистичности. То же самое и со звуковыми картами и качеством звука.

процессор

Когда информация достигает компьютера от устройства ввода, такого как клавиатура, эта информация должна пройти промежуточный путь, прежде чем ее можно будет использовать для устройства вывода, такого как монитор.

Под устройством обработки понимается любое устройство или инструмент в компьютере, который отвечает за управление этим промежуточным путем. Они управляют функциями, выполняют различные вычисления, а также управляют другими аппаратными устройствами.

Устройства обработки преобразуют данные разных типов, а также манипулируют данными и выполняют с ними задачи.

Обычно термин ЦП соответствует процессору, а точнее его вычислительному блоку и блоку управления, таким образом отделяя эти элементы от внешних компонентов компьютера, таких как основная память и схемы ввода / вывода.

Процессор работает в тесном взаимодействии с основной памятью и периферийными запоминающими устройствами.

Могут быть другие системы и периферийные устройства, которые помогают собирать, хранить и распространять данные, но задачи обработки уникальны для процессора.

Эволюция от первого до настоящего

Начальная стадия

Ранние компьютеры, такие как ENIAC, должны были быть физически подключены каждый раз, когда выполнялась другая задача.

В 1945 году математик фон Нейман распространил эскиз для компьютера с хранимой программой под названием EDVAC, который, наконец, был завершен в 1949 году.

Первые устройства, которые можно было правильно назвать процессорами, появились с появлением этого компьютера с сохраненной программой.

Программы, созданные для EDVAC, хранились в основной памяти компьютера, и их не нужно было устанавливать через компьютерную проводку.

Следовательно, программу, в которой выполнялся EDVAC, можно было заменить простым изменением содержимого памяти.

Первые процессоры были уникальными конструкциями, которые использовались в конкретном компьютере. Впоследствии этот метод индивидуального проектирования ЦП для конкретного приложения позволил массово разрабатывать многозадачные процессоры.

Реле и электронные лампы

Они обычно использовались как коммутационные устройства. Компьютеру нужны были тысячи этих устройств. Ламповые компьютеры, такие как EDVAC, ломались в среднем каждые восемь часов.

В конце концов, ламповые процессоры стали незаменимыми, потому что преимущества заметной скорости перевешивали их проблему надежности.

Эти ранние синхронные процессоры работали с низкой тактовой частотой по сравнению с современными конструкциями микроэлектроники, в основном из-за низкой скорости переключающих элементов, используемых при их производстве.

Транзисторы

В течение 1950-х и 1960-х годов процессоры больше не нужно было строить на основе коммутационных устройств, столь же больших, отказавших и хрупких, как реле и электронные лампы.

Поскольку различные технологии позволяли изготавливать более надежные электронные устройства меньшего размера, сложность конструкции ЦП также возрастала. Первое улучшение такого рода было достигнуто с появлением транзистора.

Благодаря этому прогрессу стало возможным создавать более сложные процессоры и гораздо меньше отказов на одной или нескольких печатных платах. Компьютеры на основе транзисторов предлагали ряд улучшений по сравнению с предыдущими.

Помимо более низкого энергопотребления и большей надежности, транзисторы позволили процессорам работать быстрее благодаря очень низкому времени переключения, которое транзистор имел по сравнению с электронной лампой.

Интегральные схемы

МОП-транзистор был изобретен Bell Labs в 1959 году. Он обладает высокой масштабируемостью, а также потребляет гораздо меньше электроэнергии и является более конденсированным, чем транзисторы с биполярным переходом. Это позволило создавать интегральные схемы высокой плотности.

Таким образом, был разработан способ изготовления множества соединенных между собой транзисторов на компактной площади. Интегральная схема позволяла изготавливать большое количество транзисторов в одной пресс-форме или «чипе» на основе полупроводников.

Стандартизация началась на стадии транзисторных макрокомпьютеров и миникомпьютеров и резко ускорилась с широким распространением интегральных схем, что позволило разрабатывать и производить все более сложные процессоры.

По мере развития микроэлектронной технологии в интегральные схемы можно было разместить больше транзисторов, что уменьшило количество интегральных схем, необходимых для завершения ЦП.

Интегральные схемы увеличили количество транзисторов до сотен, а затем и до тысяч. К 1968 году количество интегральных схем, необходимых для создания полного ЦП, было сокращено до 24, каждая из которых содержала около 1000 МОП-транзисторов.

Микропроцессор

До появления современных микропроцессоров в компьютерах использовалось несколько интегральных схем все меньшего размера, которые были разбросаны по всей печатной плате.

ЦП в том виде, в каком он известен сегодня, был впервые разработан Intel в 1971 году для работы в рамках персональных компьютеров.

Первым микропроцессором стал 4-битный процессор Intel 4004. Позже он был заменен более новыми конструкциями с 8-битной, 16-битной, 32-битной и 64-битной архитектурами.

Микропроцессор представляет собой микросхему интегральной схемы, изготовленную из кремниевого полупроводникового материала, с миллионами электрических компонентов в своем пространстве.

В конечном итоге он стал центральным процессором для компьютеров четвертого поколения 1980-х и более поздних десятилетий.

Современные микропроцессоры появляются в электронных устройствах, начиная от автомобилей и заканчивая сотовыми телефонами и даже игрушками.

Типы

Раньше компьютерные процессоры использовали номера в качестве идентификатора, что помогало определять самые быстрые процессоры. Например, процессор Intel 80386 (386) был быстрее, чем процессор 80286 (286).

После того, как на рынок вышел процессор Intel Pentium, который по логике должен был называться 80586, другие процессоры стали носить такие имена, как Celeron и Athlon.

В настоящее время, помимо различных названий процессоров, существуют разные емкости, скорости и архитектуры (32-битные и 64-битные).

Устройства многоядерной обработки

Несмотря на растущие ограничения в размерах микросхем, желание увеличить мощность новых процессоров продолжает мотивировать производителей.

Одним из этих нововведений было введение многоядерного процессора, единственного микропроцессорного чипа, способного иметь многоядерный процессор. В 2005 году Intel и AMD выпустили прототипы микросхем с многоядерным дизайном.

Pentium D от Intel был двухъядерным процессором, который сравнивали с двухъядерным процессором AMD Athlon X2, чипом, предназначенным для высокопроизводительных серверов.

Однако это было только началом революционных тенденций в микропроцессорных микросхемах. В последующие годы многоядерные процессоры эволюционировали от двухъядерных процессоров, таких как Intel Core 2 Duo, до десятиъядерных процессоров, таких как Intel Xion E7-2850.

В общем, многоядерные процессоры предлагают больше, чем просто одноядерный процессор, и способны выполнять многозадачность и многопроцессорность даже в рамках отдельных приложений.

Мобильные устройства обработки

В то время как традиционные микропроцессоры как в персональных компьютерах, так и в суперкомпьютерах претерпели грандиозную эволюцию, индустрия мобильных компьютеров быстро расширяется и сталкивается с собственными проблемами.

Производители микропроцессоров интегрируют всевозможные функции, чтобы улучшить индивидуальный опыт.

Компромисс между более высокой скоростью и управлением нагревом остается головной болью, не говоря уже о влиянии этих более быстрых процессоров на мобильные батареи.

Графический процессор (GPU)

Графический процессор также производит математические вычисления, только на этот раз с предпочтением изображений, видео и других типов графики.

Эти задачи ранее выполнялись микропроцессором, но по мере того, как приложения САПР с интенсивным использованием графики стали обычным явлением, возникла потребность в выделенном аппаратном обеспечении для обработки данных, способном обрабатывать такие задачи, не влияя на общую производительность компьютера.

Типичный графический процессор бывает трех разных форм. Обычно он подключается отдельно к материнской плате. Он интегрирован с процессором или поставляется как отдельный дополнительный чип на материнской плате. Графический процессор доступен для настольных компьютеров, ноутбуков, а также мобильных компьютеров.

Intel и Nvidia являются ведущими графическими чипсетами на рынке, причем последний является предпочтительным выбором для основной обработки графики.

Примеры

- Центральный процессор (ЦП)

Самое важное устройство обработки в компьютерной системе. Его еще называют микропроцессором.

Это внутренняя микросхема компьютера, которая обрабатывает все операции, которые он получает от устройств и приложений, запущенных на компьютере.

Intel 8080

Представленный в 1974 году, он имел 8-битную архитектуру, 6000 транзисторов, частоту 2 МГц, доступ к 64 КБ памяти и в 10 раз превышал производительность 8008.

Intel 8086

Представлен в 1978 году. Использует 16-битную архитектуру. В нем было 29 000 транзисторов, работающих на частотах от 5 до 10 МГц. Он мог получить доступ к 1 мегабайту памяти.

Intel 80286

Он был запущен в 1982 году. Он имел 134 000 транзисторов, работающих с тактовой частотой от 4 МГц до 12 МГц. Первый процессор, совместимый с предыдущими процессорами.

Пентиум

Представлены Intel в 1993 году. Они могут использоваться на частотах от 60 до 300 МГц. Когда он был выпущен, он имел почти на два миллиона транзисторов больше, чем процессор 80486DX, с 64-битной шиной данных.

Core Duo

Первый двухъядерный процессор Intel, разработанный для мобильных компьютеров, представлен в 2006 году. Он также был первым процессором Intel, используемым в компьютерах Apple.

Intel Core i7

Это серия процессоров, охватывающая 8 поколений чипов Intel. Он имеет 4 или 6 ядер со скоростью от 2,6 до 3,7 ГГц. Он был представлен в 2008 году.

- Системная плата

Также обозначена материнская плата. Это самая большая плата внутри компьютера. В нем находится ЦП, память, шины и все остальные элементы.

Он распределяет мощность и обеспечивает форму связи для всех элементов оборудования для связи друг с другом.

- Чип

Группа интегральных схем, которые работают вместе, обслуживая и управляя всей компьютерной системой. Таким образом, он управляет потоком данных во всей системе.

- Часы

Он используется, чтобы успевать за всеми вычислениями компьютера. Это подтверждает, что все схемы в компьютере могут работать вместе одновременно.

- Слот расширения

Разъем находится на материнской плате. Он используется для подключения карты расширения, обеспечивая таким образом дополнительные функции для компьютера, такие как видео, аудио, хранилище и т. Д.

- Шина данных

Набор кабелей, которые ЦП использует для передачи информации между всеми элементами компьютерной системы.

- Адресная шина

Набор токопроводящих кабелей, которые несут только адреса. Информация поступает от микропроцессора в память или на устройства ввода / вывода.

- Шина управления

Он передает сигналы, информирующие о состоянии различных устройств. Обычно шина управления имеет только один адрес.

- Видеокарта

Плата расширения, которая входит в материнскую плату компьютера. Он занимается обработкой изображений и видео. Он используется для создания изображения на экране.

- Графический процессор (GPU)

Электронная схема, предназначенная для управления памятью для ускорения создания изображений, предназначенных для трансляции на устройстве отображения.

Разница между графическим процессором и видеокартой аналогична разнице между процессором и материнской платой.

- Сетевая карта (NIC)

Плата расширения, которая используется для подключения к любой сети или даже к Интернету с помощью кабеля с разъемом RJ-45.

Эти карты могут связываться друг с другом через сетевой коммутатор или при прямом подключении.

- Беспроводная карта

Практически все современные компьютеры имеют интерфейс для подключения к беспроводной сети (Wi-Fi), который встроен прямо в материнскую плату.

- Звуковая карта

Плата расширения используется для воспроизведения на компьютере любого типа звука, который можно услышать через громкоговорители.

Включен в компьютер либо в слот расширения, либо интегрирован в материнскую плату.

- Контроллер накопителя

Он занимается хранением и извлечением данных, которые постоянно хранятся на жестком диске или аналогичном устройстве. Для выполнения этих операций у него есть собственный специализированный процессор.

Ссылки

1. Компьютерная надежда (2018). Устройство обработки. Взято с: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Что такое устройства компьютерной обработки? Взято с: am7s.com.
3. Соломон (2018). Типы компьютерной техники - обрабатывающие устройства. Zig Link IT. Взято с: ziglinkit.com.
4. Hub Pages (2019). Устройства обработки данных. Взято с сайта hubpages.com.
5. Википедия, бесплатная энциклопедия (2019). Центральное процессорное устройство. Взято с: en.wikipedia.org.
6. Компьютерная надежда (2019). ЦПУ. Взято с: computerhope.com.
7. Маргарет Роуз (2019) .Процессор (ЦП). TechTarget. Взято с сайта whatis.techtarget.com.