PROSESSOINTILAITTEET: KEHITYS, TYYPIT, ESIMERKIT - TEKNIIKKA - 2026

Käsittelylaitteita, tietokone ovat yksiköitä, joilla on tärkeä rooli käsittelyjä tietokoneen. Niitä käytetään tietojen käsittelyyn ohjelman ohjeita noudattaen.

Käsittely on tietokoneen tärkein tehtävä, koska tässä vaiheessa tietojen muuntaminen hyödylliseksi informaatioksi suoritetaan käyttämällä monia tietokoneenkäsittelylaitteita.

Lähde: pixabay.com

Käsittelylaitteiden päätehtävänä on vastuu hankkia kaunopuheista tietoa useiden näiden laitteiden avulla muunnettavasta tiedosta.

Äänen ja kuvan käsittely käsittää datan puhdistamisen siten, että se on korvalle ja silmälle miellyttävämpi, jolloin se näyttää realistisemmalta.

Siksi se voidaan nähdä paremmin joissakin näytönohjaimissa kuin toisissa, koska näytönohjain käsittelee tietoja realismin parantamiseksi. Sama tapahtuu äänikorteilla ja äänenlaadulla.

suoritin

Aina kun tiedot saapuvat tietokoneeseen syöttölaitteelta, kuten näppäimistöltä, näiden tietojen on kuljettava välitie ennen kuin sitä voidaan käyttää tulostuslaitteeseen, kuten näyttöön.

Prosessointilaitteeksi tulee mitä tahansa tietokoneen laitetta tai instrumenttia, joka vastaa tämän välipolun hallinnasta. He käyttävät toimintoja, suorittavat erilaisia ​​laskelmia ja hallitsevat myös muita laitteita.

Prosessointilaitteet muuntavat erityyppisiä tietoja ja manipuloivat ja suorittavat tehtäviä datan kanssa.

Yleensä termi CPU vastaa prosessoria ja tarkemmin sen laskentayksikköä ja ohjausyksikköä, erottaen siten nämä elementit tietokoneen ulkoisista komponenteista, kuten päämuistista ja tulo- / lähtöpiireistä.

Suoritin toimii tiiviissä yhteistyössä päämuistin ja oheislaitteiden kanssa.

Voi olla muitakin järjestelmiä ja oheislaitteita, jotka auttavat keräämään, tallentamaan ja levittämään tietoja, mutta prosessointitehtävät ovat prosessorin ainutlaatuisia.

Evoluutio ensimmäisestä nykypäivään

Alkuvaihe

Varhaiset tietokoneet, kuten ENIAC, oli johdotettava fyysisesti johdolla joka kerta, kun toinen tehtävä suoritettiin.

Vuonna 1945 matemaatikko von Neumann jakoi luonnoksen tallennetulle ohjelmistotietokoneelle, nimeltään EDVAC, joka valmistuisi lopulta vuonna 1949.

Ensimmäiset laitteet, joita voidaan oikein kutsua prosessoreiksi, saapuivat tämän tietokoneen mukana, jossa oli tallennettu ohjelma.

EDVAC: lle luodut ohjelmat tallennettiin tietokoneen päämuistiin sen sijaan, että ne olisi muodostettava tietokoneen johdotuksen kautta.

Siksi EDVACin käynnissä oleva ohjelma voitiin vaihtaa yksinkertaisella muutoksella muistisisällössä.

Ensimmäiset suorittimet olivat ainutlaatuisia malleja, joita käytettiin tietyssä tietokoneessa. Myöhemmin tämä menetelmä CPU: ien suunnittelulle erikseen tietylle sovellukselle mahdollisti monitehtäväprosessorien kehittämisen suurina määrin.

Releet ja tyhjiöputket

Niitä käytettiin yleisesti kytkentälaitteina. Tietokone tarvitsi tuhansia näitä laitteita. Putketietokoneet, kuten EDVAC, kaatuivat keskimäärin kahdeksan tunnin välein.

Lopulta putkipohjaisista suorittimista tuli välttämättömiä, koska tuntuvan nopeuden tarjoamisen edut ovat suuremmat kuin niiden luotettavuusongelma.

Nämä varhaiset synkroniset CPU: t ajoivat alhaisella kellonopeudella verrattuna nykyisiin mikroelektronisiin malleihin, johtuen suurelta osin niiden valmistuksessa käytettyjen kytkentäelementtien hitaasta nopeudesta.

transistorit

1950- ja 1960-luvuilla CPU: ita ei enää tarvinnut rakentaa niin suurten ja epäonnistuneiden kytkentälaitteiden kuin hauraiden, kuten releiden ja tyhjöputkien, perusteella.

Koska erilaiset tekniikat tekivät mahdolliseksi pienempien, luotettavien elektronisten laitteiden valmistuksen, myös prosessorisuunnittelun monimutkaisuus lisääntyi. Ensimmäinen laatuaan parannus saavutettiin transistorin tulon myötä.

Tällä edistyksellä oli mahdollista tehdä monimutkaisempia CPU: ita, jotka epäonnistuivat paljon vähemmän yhdessä tai useammassa piirilevyssä. Transistoreihin perustuvat tietokoneet tarjosivat useita parannuksia aikaisempiin verrattuna.

Sen lisäksi, että transistorit tarjosivat pienemmän virrankulutuksen ja olivat paljon luotettavampia, antoivat prosessoreille mahdollisuuden toimia nopeammin, johtuen pienestä kytkentäajasta, jota transistori oli verrannut tyhjiöputkeen.

Integroidut piirit

Bell Labs keksi MOS-transistorin vuonna 1959. Sillä on suuri skaalautuvuus, se käyttää paljon vähemmän sähköä ja on paljon kondensoituneempi kuin bipolaariset ristitransistorit. Tämän ansiosta pystyttiin rakentamaan tiheästi integroituja piirejä.

Siksi kehitettiin menetelmä monien toisiinsa kytkettyjen transistorien valmistamiseksi kompaktille alueelle. Integroitu piiri mahdollisti suuren määrän transistoreiden valmistamisen yhdeksi muotiksi tai "siruksi", joka perustuu puolijohteisiin.

Standardointi alkoi transistorien makrotietokoneiden ja pienten tietokoneiden vaiheessa ja kiihtyi dramaattisesti integroidun piirin laajalle levinneellä, mikä mahdollisti yhä monimutkaisempien prosessorien suunnittelun ja valmistuksen.

Mikroelektronisen tekniikan edetessä integroituihin piireihin voitiin sijoittaa enemmän transistoreita, mikä vähentää CPU: n suorittamiseen tarvittavien integroitujen piirien määrää.

Integroidut piirit kasvattivat transistorien lukumäärää satoihin ja myöhemmin tuhansiin. Vuoteen 1968 mennessä kokonaisen CPU: n rakentamiseen tarvittavien integroitujen piirien lukumäärä oli pienentynyt 24: ään, joista kukin sisältää noin 1 000 MOS-transistoria.

Mikroprosessori

Ennen nykyisen mikroprosessorin tuloa tietokoneet käyttivät useita yhä pienempiä integroituja piirejä, jotka olivat hajallaan koko piirilevyllä.

Intel kehitti ensimmäisen kerran vuonna 1971 prosessorin, sellaisena kuin se nykyään tunnetaan, toimimaan henkilökohtaisten tietokoneiden puitteissa.

Tämä ensimmäinen mikroprosessori oli 4-bittinen prosessori nimeltään Intel 4004. Sitä on myöhemmin korvattu uudemmissa malleissa 8-bittisillä, 16-bittisillä, 32-bittisillä ja 64-bittisillä arkkitehtuureilla.

Mikroprosessori on piin puolijohdemateriaalista valmistettu integroitu piirisiru, jonka tilassa on miljoonia sähkökomponentteja.

Siitä tuli lopulta 1980-luvun ja myöhempien vuosikymmenien neljännen sukupolven tietokoneiden keskusprosessori.

Nykyaikaiset mikroprosessorit ilmestyvät elektronisiin laitteisiin autoista matkapuhelimiin ja jopa leluihin.

Tyypit

Aikaisemmin tietokoneen prosessorit käyttivät numeroita tunnisteenaan, mikä auttoi tunnistamaan nopeimmat prosessorit. Esimerkiksi Intel 80386 (386) -prosessori oli nopeampi kuin 80286 (286) -prosessori.

Sen jälkeen kun Intel Pentium -prosessori tuli markkinoille, jota olisi pitänyt loogisesti kutsua 80586, muut prosessorit alkoivat kantaa nimiä kuten Celeron ja Athlon.

Tällä hetkellä eri prosessorien nimien lisäksi kapasiteetteja, nopeuksia ja arkkitehtuureja (32-bittinen ja 64-bittinen) on erilaisia.

Moniytimiset käsittelylaitteet

Huolimatta sirun koon rajoituksista, halu tuottaa enemmän virtaa uusista prosessoreista motivoi edelleen valmistajia.

Yksi näistä innovaatioista oli moniytimisen prosessorin, yhden mikroprosessorisirun, käyttöönotto, jolla voi olla moniytiminen prosessori. Vuonna 2005 Intel ja AMD julkaisivat prototyyppisiruja, joissa oli moniytiminen malli.

Intelin Pentium D oli kahden ytimen prosessori, jota verrattiin AMD: n kaksoisprosessoriin Athlon X2, siru, joka on tarkoitettu huippuluokan palvelimille.

Tämä oli kuitenkin vasta alku mikroprosessorin sirujen vallankumouksellisille suuntauksille. Seuraavina vuosina moniydinprosessorit kehittyivät kaksoisytimistä, kuten Intel Core 2 Duo, kymmenen ytimen siruiksi, kuten Intel Xion E7-2850.

Yleensä moniydinprosessorit tarjoavat enemmän kuin yhden ytimen prosessorin perusteet ja kykenevät monitehtäväksi ja moniprosessoimiseksi, jopa yksittäisissä sovelluksissa.

Siirrettävät prosessointilaitteet

Vaikka perinteiset mikroprosessorit sekä henkilökohtaisissa tietokoneissa että supertietokoneissa ovat kehittyneet monumentaalisesti, matkaviestintäala laajenee nopeasti ja kohtaa omat haasteensa.

Mikroprosessorien valmistajat integroivat kaikenlaisia ​​ominaisuuksia parantaakseen yksilöllistä kokemusta.

Kompromissi nopeamman nopeuden ja lämmönhallinnan välillä on edelleen päänsärky, puhumattakaan näiden nopeampien prosessorien vaikutuksista matkapuhelimiin.

Graafinen prosessointiyksikkö (GPU)

Grafiikkaprosessori tuottaa myös matemaattisia laskelmia, vain tällä kertaa, mieluummin kuvien, videoiden ja muun tyyppisten grafiikoiden kanssa.

Näitä tehtäviä hoiti aikaisemmin mikroprosessori, mutta kun grafiikkaintensiiviset CAD-sovellukset yleistyivät, syntyi tarve erilliselle prosessointilaitteelle, joka kykenee käsittelemään tällaisia ​​tehtäviä vaikuttamatta tietokoneen kokonaissuorituskykyyn.

Tyypillinen GPU on saatavana kolmessa eri muodossa. Yleensä se on kytketty erikseen emolevyyn. Se on integroitu suorittimeen tai se tulee erillisenä lisäosana emolevyllä. GPU on saatavana pöytätietokoneisiin, kannettaviin tietokoneisiin ja myös kannettaviin tietokoneisiin.

Intel ja Nvidia ovat markkinoiden johtavia grafiikkapiirisarjoja, joista jälkimmäinen on suositeltavampi valinta päägrafiikan käsittelyyn.

esimerkit

- Keskusyksikkö (CPU)

Tärkein tietokonejärjestelmän käsittelylaite. Sitä kutsutaan myös mikroprosessoriksi.

Se on tietokoneen sisäinen siru, joka käsittelee kaikki toiminnot, jotka se vastaanottaa tietokoneella toimivilta laitteilta ja sovelluksilta.

Intel 8080

Vuonna 1974 käyttöön otetulla laitteella oli 8-bittinen arkkitehtuuri, 6 000 transistoria, nopeus 2MHz, pääsy 64K: n muistiin ja 10-kertainen 8008: n suorituskykyyn.

Intel 8086

Esitelty vuonna 1978. Se käytti 16-bittistä arkkitehtuuria. Siinä oli 29 000 transistoria, jotka toimivat nopeudella 5MHz - 10MHz. Se voi käyttää 1 megatavua muistia.

Intel 80286

Se lanseerattiin vuonna 1982. Siinä oli 134 000 transistoria, jotka toimivat kellonopeudella 4MHz - 12MHz. Ensimmäinen prosessori, joka on yhteensopiva aikaisempien prosessorien kanssa.

Pentium

Intel esitteli sen vuonna 1993. Niitä voidaan käyttää nopeuksilla 60MHz - 300MHz. Kun se julkaistiin, siinä oli melkein kaksi miljoonaa transistoria enemmän kuin 80486DX-prosessorissa 64-bittinen dataväylä.

Core Duo

Intelin ensimmäinen kahden ytimen matkapuhelimille kehitetty prosessori, esitelty vuonna 2006. Se oli myös ensimmäinen Apple-tietokoneissa käytetty Intel-prosessori.

Intel ydin i7

Se on CPU-sarja, joka kattaa 8 Intel-sirujen sukupolvea. Siinä on 4 tai 6 ydintä, nopeuksilla 2,6–3,7 GHz, se otettiin käyttöön vuonna 2008.

- Emolevy

Myös emolevy. Se on suurin kortti tietokoneen sisällä. Siinä on CPU, muisti, väylät ja kaikki muut elementit.

Se varaa virran ja tarjoaa tietomuodon kaikille laitteistoelementeille kommunikoidakseen keskenään.

- Siru

Ryhmä integroituja piirejä, jotka toimivat yhdessä, ylläpitäen ja hallitseen koko tietokonejärjestelmää. Siten se hallitsee tiedonkulkua koko järjestelmässä.

- Kello

Sitä käytetään pysyäkseen kaikissa tietokoneen laskelmissa. Se vahvistaa, että kaikki tietokoneen piirit voivat toimia yhdessä samanaikaisesti.

- Laajennuspaikka

Emolevyssä oleva pistorasia. Sitä käytetään laajennuskortin kytkemiseen, jolloin tietokoneelle tarjotaan täydentäviä toimintoja, kuten video, ääni, tallennustila jne.

- Dataväylä

Johtosarja, jota CPU käyttää tietojen siirtämiseen tietokonejärjestelmän kaikkien elementtien välillä.

- Osoiteväylä

Johtavat kaapelit, jotka kuljettavat vain osoitteita. Tiedot kulkevat mikroprosessorista muistiin tai tulo- / lähtölaitteisiin.

- Ohjausväylä

Se kuljettaa signaaleja, jotka ilmoittavat eri laitteiden tilasta. Normaalisti ohjausväylällä on vain yksi osoite.

- Näytönohjain

Laajennuskortti, joka menee tietokoneen emolevyyn. Se käsittelee kuvan ja videon käsittelyä. Sitä käytetään kuvan luomiseen ruudulle.

- Graafinen prosessointiyksikkö (GPU)

Elektroninen piiri, joka on tarkoitettu muistin hallintaan näyttölaitteella lähetettävien kuvien luomisen nopeuttamiseksi.

Ero GPU: n ja näytönohjaimen välillä on samanlainen kuin CPU: n ja emolevyn välinen ero.

- Verkkokortti (NIC)

Laajennuskortti, jota käytetään yhteyden muodostamiseen mihin tahansa verkkoon tai jopa Internetiin RJ-45-liittimellä varustetulla kaapelilla.

Nämä kortit voivat olla yhteydessä toisiinsa verkkokytkimen kautta tai jos ne on kytketty suoraan.

- Langaton kortti

Lähes kaikilla nykyaikaisilla tietokoneilla on liitäntä langattomaan verkkoon (Wi-Fi), joka on rakennettu emolevyyn.

- Äänikortti

Laajennuskortti, jota käytetään minkä tahansa tyyppisen äänen toistamiseen tietokoneessa, joka voidaan kuulla kaiuttimien kautta.

Mukana tietokoneessa, joko laajennuspaikassa tai integroituna emolevyyn.

- Tallennusohjain

Se hoitaa kiintolevylle tai vastaavalle laitteelle pysyvästi tallennetun tiedon tallennuksen ja haun. Sillä on oma erikoistunut CPU näiden toimintojen suorittamiseen.

Viitteet

1. Computer Hope (2018). Käsittelylaite. Otettu: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Mitä tietokoneen prosessointilaitteet ovat? Otettu: am7s.com.
3. Solomon (2018). Tyypit tietokonelaitteita - prosessointilaitteet. Zig Link IT. Otettu: ziglinkit.com.
4. Keskittösivut (2019). Tietojenkäsittelylaitteet. Otettu: hubpages.com.
5. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja (2019). Prosessori. Kuvannut: en.wikipedia.org.
6. Computer Hope (2019). PROSESSORI. Otettu: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019).Prosessori (CPU). TechTarget. Otettu: whatis.techtarget.com.