УСТРОЙСТВА ЗА ОБРАБОТКА: ЕВОЛЮЦИЯ, ВИДОВЕ, ПРИМЕРИ - ТЕХНОЛОГИЯ - 2025

Най устройства за обработка компютъра са единици, които играят важна роля в операции по обработка на компютър. Те се използват за обработка на данни, следвайки инструкциите на програма.

Обработката е най-важната функция на компютъра, тъй като в тази фаза се извършва преобразуването на данни в полезна информация, като се използват много устройства за компютърна обработка.

Източник: pixabay.com

Основната функция на обработващите устройства е да отговарят за получаването на красноречива информация от данните, които се трансформират с помощта на няколко от тези устройства.

Обработката на аудио и видео се състои в почистване на данните по такъв начин, че да е по-приятно за ухото и окото, което го прави по-реалистично.

Ето защо може да се види по-добре с някои видеокарти от други, защото видеокартата обработва данните, за да подобри реализма. Същото се случва със звукови карти и качество на звука.

процесор

Всеки път, когато информацията пристигне на компютър от устройство за въвеждане, като клавиатурата, тази информация трябва да измине междинен път, преди да може да бъде използвана за изходно устройство, като монитора.

Под устройство за обработка се разбира всяко устройство или инструмент в компютъра, който е отговорен за управлението на този междинен път. Те изпълняват функции, извършват различни изчисления, а също така контролират други хардуерни устройства.

Устройствата за обработка преобразуват между различни видове данни, както и манипулират и изпълняват задачи с данните.

Обикновено терминът CPU съответства на процесор и по-точно на неговия изчислителен блок и управляващ блок, като по този начин разграничава тези елементи от външните компоненти на компютъра, като основната памет и схемите за вход / изход.

Процесорът работи в тясна координация с основната памет и периферните устройства за съхранение.

Може да има други системи и периферни устройства, които работят за събирането, съхраняването и разпространението на данните, но задачите за обработка са уникални за процесора.

Еволюция от първата до настоящето

Начална фаза

Ранните компютри, като ENIAC, трябваше да бъдат физически свързани всеки път, когато се изпълняваше различна задача.

През 1945 г. математикът фон Нойман разпространява скица за компютър със съхранена програма, наречен EDVAC, който най-накрая ще бъде завършен през 1949 г.

Първите устройства, които могат правилно да се нарекат процесори, дойдоха с пристигането на този компютър със запаметена програма.

Програмите, създадени за EDVAC, се съхраняват в основната памет на компютъра, вместо да се налага да се установяват чрез компютърното окабеляване.

Следователно програмата, която EDVAC стартира, може да бъде заменена с проста промяна в съдържанието на паметта.

Първите процесори бяха уникални дизайни, които се използват в рамките на конкретен компютър. Впоследствие този метод за индивидуално проектиране на процесорите за конкретно приложение даде възможност на многозадачни процесори да бъдат разработени в голям брой.

Релета и вакуумни тръби

Те обикновено се използват като превключващи устройства. Компютърът се нуждаеше от хиляди от тези устройства. Компютърни тръби като EDVAC се сриваха средно на всеки осем часа.

В крайна сметка базираните на тръби процесори станаха незаменими, тъй като предимствата на значителната скорост надвишаваха проблема им с надеждността.

Тези ранни синхронни процесори работеха с ниска тактова скорост в сравнение с настоящите микроелектронни конструкции, до голяма степен поради бавната скорост на превключващите елементи, използвани при производството им.

Транзистори

През 50-те и 60-те години на миналия век, процесорите вече не е трябвало да се изграждат на базата на превключващи устройства, както големи, така и повредени, както и чупливи, като релета и вакуумни тръби.

Тъй като различните технологии позволиха да се правят по-малки, по-надеждни електронни устройства, сложността в дизайна на процесора също се увеличи. Първото подобрение по рода си е постигнато с появата на транзистора.

С този аванс беше възможно да се направят процесори с по-голяма сложност и които не успяха много по-малко в една или повече платки. Компютрите, които бяха базирани на транзистори, предложиха редица подобрения спрямо предишните.

Освен че предлагат по-ниска консумация на енергия и са много по-надеждни, транзисторите дават възможност на процесорите да работят по-бързо, благодарение на ниското време за превключване, което един транзистор е имал в сравнение с вакуумната тръба.

Интегрални схеми

MOS транзисторът е изобретен от Bell Labs през 1959 г. Той има висока мащабируемост, както и използва много по-малко електроенергия и е много по-кондензиран от биполярните съединителни транзистори. Това направи възможно изграждането на интегрални схеми с висока плътност.

Така е разработен метод за производство на много взаимосвързани транзистори в компактна област. Интегралната схема позволи голям брой транзистори да бъдат произведени в една форма или "чип" на базата на полупроводници.

Стандартизацията започна в стадия на транзисторни макрокомпютри и миникомпютри и се ускори драматично с широкото разпространение на интегралната схема, което позволява проектирането и производството на все по-сложни процесори.

С напредването на микроелектронната технология, повече транзистори могат да бъдат поставени в интегрални схеми, като по този начин се намалява броят на интегралните схеми, необходими за завършване на процесор.

Интегралните схеми увеличават броя на транзисторите до стотици, а по-късно до хиляди. До 1968 г. броят на интегралните схеми, необходими за изграждането на пълен процесор, е намален до 24, всяка от които съдържа около 1000 MOS транзистора.

Микропроцесорна

Преди появата на днешния микропроцесор, компютрите използваха множество все по-малки интегрални схеми, които бяха разпръснати по цялата платка.

Процесорът, както е известно днес, е разработен за първи път през 1971 г. от Intel, за да функционира в рамките на личните компютри.

Този първи микропроцесор беше 4-битовият процесор, наречен Intel 4004. Впоследствие той беше заменен от по-нови дизайни с 8-битова, 16-битова, 32-битова и 64-битова архитектура.

Микропроцесорът е чип с интегрална схема, изработен от силиконов полупроводников материал, с милиони електрически компоненти в неговото пространство.

В крайна сметка се превръща в централен процесор за компютри от четвърто поколение от 80-те и по-късните десетилетия.

Съвременните микропроцесори се появяват в електронни устройства, вариращи от автомобили до мобилни телефони и дори играчки.

Видове

Преди това компютърните процесори използваха числа за идентификация, като по този начин помагаха да се идентифицират най-бързите процесори. Например процесорът Intel 80386 (386) беше по-бърз от процесора 80286 (286).

След като процесорът Intel Pentium влезе на пазара, който логично трябваше да се нарече 80586, другите процесори започнаха да носят имена като Celeron и Athlon.

В момента, освен различните имена на процесори, има различни капацитети, скорости и архитектура (32-битова и 64-битова).

Многоядрени устройства за обработка

Въпреки нарастващите ограничения в размера на чиповете, желанието да се произвежда повече енергия от новите процесори продължава да мотивира производителите.

Една от тези новости беше въвеждането на многоядрен процесор, един-единствен микропроцесорен чип, способен да има многоядрен процесор. През 2005 г. Intel и AMD пуснаха прототипни чипове с многоядрен дизайн.

Pentium D на Intel беше двуядрен процесор, сравнен с двоен процесор Athlon X2 на AMD, чип, предназначен за сървъри от висок клас.

Това обаче беше само началото на революционните тенденции в микропроцесорните чипове. В следващите години многоядрените процесори еволюират от двуядрени чипове, като Intel Core 2 Duo, до десет-ядрени чипове, като Intel Xion E7-2850.

По принцип многоядрените процесори предлагат повече от основите на едноядрен процесор и са в състояние да изпълняват много задачи и многопроцесори, дори в рамките на отделни приложения.

Мобилни устройства за обработка

Докато традиционните микропроцесори както в персонални компютри, така и в суперкомпютри са претърпели монументална еволюция, индустрията за мобилни компютри се разраства бързо и се изправя пред собствените си предизвикателства.

Производителите на микропроцесори интегрират всички видове функции, за да подобрят индивидуалното изживяване.

Компромисът между по-бързата скорост и контролирането на топлината остава главоболие, да не говорим за въздействието върху мобилните батерии на тези по-бързи процесори.

Графичен процесор (GPU)

Графичният процесор също произвежда математически изчисления, само този път, с предпочитание към изображения, видеоклипове и други видове графики.

По-рано тези задачи се обработваха от микропроцесора, но тъй като графичните интензивни CAD приложения станаха често срещани, възникна необходимост от специализиран хардуер за обработка, способен да работи с такива задачи, без да се отразява на цялостната производителност на компютъра.

Типичният GPU се предлага в три различни форми. Обикновено той е свързан отделно към дънната платка. Той е интегриран с процесора или идва като отделен добавъчен чип на дънната платка. Графичният процесор е достъпен за настолни компютри, лаптопи, както и за мобилни компютри.

Intel и Nvidia са водещите графични набори от чипове на пазара, като последният е предпочитаният избор за основна обработка на графични изображения.

Примери

- Централен процесор (CPU)

Най-важното устройство за обработка в компютърната система. Нарича се още микропроцесор.

Това е вътрешен чип на компютъра, който обработва всички операции, които получава от устройствата и приложенията, които се изпълняват на компютъра.

Intel 8080

Въведен през 1974 г., той има 8-битова архитектура, 6000 транзистора, 2MHz скорост, достъп до 64K памет и 10 пъти по-висока производителност от 8008.

Intel 8086

Въведен през 1978 г. Той използва 16-битова архитектура. Той имаше 29 000 транзистора, работещи със скорост между 5MHz до 10MHz. Той може да има достъп до 1 мегабайт памет.

Intel 80286

Той е стартиран през 1982 г. Той имаше 134 000 транзистора, работещи при тактови скорости от 4MHz до 12MHz. Първи процесор, съвместим с предишни процесори.

Pentium

Въведени от Intel през 1993 г. Те могат да се използват със скорости от 60MHz до 300MHz. Когато бе пуснат, той имаше почти два милиона повече транзистори от процесора 80486DX, с 64-битова шина за данни.

Core Duo

Първият двуядрен процесор на Intel, разработен за мобилни компютри, представен през 2006 г. Той беше и първият процесор на Intel, използван в компютри Apple.

Intel core i7

Това е серия процесори, обхващащи 8 поколения Intel чипове. Той има 4 или 6 ядра със скорости между 2,6 и 3,7 GHz.Той е въведен през 2008 г.

- Дънна платка

Също така е обозначена дънна платка. Това е най-голямата дъска вътре в компютъра. В него се намират процесорът, паметта, автобусите и всички останали елементи.

Той разпределя мощност и осигурява форма на комуникация за всички хардуерни елементи за комуникация помежду си.

- Чип

Група интегрални схеми, които работят заедно, поддържайки и контролирайки цялата компютърна система. По този начин той управлява потока от данни в цялата система.

- Часовник

Използва се, за да бъде в крак с всички изчисления на компютъра. Той подсилва, че всички вериги в компютъра могат да работят заедно едновременно.

- Разширителен слот

Гнездо, разположено на дънната платка. Използва се за свързване на разширителна карта, като по този начин предоставя допълнителни функции към компютър, като видео, аудио, съхранение и т.н.

- Шина за данни

Набор кабели, които процесорът използва за предаване на информация между всички елементи на компютърна система.

- Адресна шина

Комплект проводими кабели, които носят само адреси. Информацията тече от микропроцесора към паметта или към устройствата за вход / изход.

- Контролна шина

Той носи сигналите, които информират състоянието на различните устройства. Обикновено шината за управление има само един адрес.

- Графична карта

Разширителна карта, която влиза в дънната платка на компютър. Занимава се с обработка на изображения и видео. Използва се за създаване на изображение на екран.

- Графичен процесор (GPU)

Електронна схема, която е предназначена за управление на паметта, за да ускори създаването на изображения, предназначени за излъчване на устройство за показване.

Разликата между графичен процесор и графична карта е подобна на разликата между процесор и дънна платка.

- мрежова интерфейсна карта (NIC)

Разширителна карта, която се използва за свързване към която и да е мрежа или дори интернет, използвайки кабел с RJ-45 конектор.

Тези карти могат да комуникират помежду си чрез мрежов превключвател или ако са директно свързани.

- Безжична карта

Почти всички съвременни компютри имат интерфейс за свързване към безжична мрежа (Wi-Fi), който е вграден точно в дънната платка.

- Звукова карта

Разширителна карта, използвана за възпроизвеждане на всякакъв тип аудио на компютър, който може да бъде чут чрез високоговорители.

Включен в компютъра, или в слот за разширение или интегриран в дънната платка.

- Контролер за масово съхранение

Той обработва съхранението и извличането на данни, които трайно се съхраняват на твърд диск или подобно устройство. Той има собствен специализиран процесор за извършване на тези операции.

Препратки

1. Компютърна надежда (2018). Устройство за обработка. Взета от: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Какво представляват устройствата за компютърна обработка? Взета от: am7s.com.
3. Соломон (2018). Видове компютърен хардуер - устройства за обработка. Zig Link IT. Взета от: ziglinkit.com.
4. Страници на хъб (2019). Устройства за обработка на данни. Взета от: hubpages.com.
5. Уикипедия, безплатната енциклопедия (2019). Централен процесор. Взета от: en.wikipedia.org.
6. Компютърна надежда (2019). ПРОЦЕСОР. Взета от: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019). Процесор (CPU). TechTarget. Взета от: whatis.techtarget.com.