BEHANDLINGSENHETER: EVOLUTION, TYPER, EXEMPEL - TEKNOLOGI - 2024

Den bearbetningsanordningarna dator är enheter som spelar en viktig roll när det gäller förädling av en dator. De används för att bearbeta data enligt instruktionerna från ett program.

Bearbetning är datorns viktigaste funktion, eftersom i denna fas omvandlingen av data till användbar information utförs med många datorbehandlingsenheter.

Källa: pixabay.com

Processorns huvudfunktion är att ha ansvaret för att få vältalig information från de data som transformeras med hjälp av flera av dessa enheter.

Ljud- och videobearbetning består av att rengöra uppgifterna på ett sådant sätt att det är trevligare för örat och ögat, vilket gör att det verkar mer realistiskt.

Det är därför det kan ses bättre med vissa grafikkort än andra, eftersom grafikkortet bearbetar data för att förbättra realismen. Samma sak händer med ljudkort och ljudkvalitet.

processor

När information når en dator från en inmatningsenhet, t.ex. tangentbordet, måste denna information resa en mellanliggande bana innan den kan användas för en utgångsenhet, t.ex. skärmen.

En behandlingsenhet kommer att vara vilken enhet eller instrument som helst i datorn som ansvarar för hanteringen av denna mellanväg. De använder funktioner, utför olika beräkningar och kontrollerar även andra hårdvara.

Behandlingsenheter konverterar mellan olika typer av data, samt manipulerar och utför uppgifter med data.

Vanligtvis motsvarar termen CPU en processor, och mer specifikt sin datorenhet och styrenhet, varigenom dessa element skiljs från datorns externa komponenter, såsom huvudminnet och ingångs- / utgångskretsarna.

Processorn fungerar i nära samordning med huvudminnet och kringutrymme.

Det kan finnas andra system och kringutrustning som hjälper till att samla in, lagra och sprida informationen, men bearbetningsuppgifterna är unika för processorn.

Evolution från första till nutid

Inledningsstadiet

Tidiga datorer, som ENIAC, måste fysiskt anslutas varje gång en annan uppgift utfördes.

1945 distribuerade matematikern von Neumann en skiss för en dator med lagrat program, kallad EDVAC, som slutligen skulle färdigställas 1949.

De första enheterna som kunde kallas CPU: er kom med datorns ankomst med ett lagrat program.

Programmen som skapats för EDVAC lagrades i datorns huvudminne snarare än att behöva etableras genom datorledningarna.

Därför kan programmet som EDVAC körde bytas ut med en enkel förändring i minneinnehållet.

De första CPU: erna var unika mönster som användes inom en specifik dator. Därefter utvecklade denna metod för att designa CPU: er individuellt för en viss applikation multitaskingprocessorer i stort antal.

Reläer och vakuumrör

De användes ofta som växlar. En dator behövde tusentals av dessa enheter. Tube-datorer som EDVAC kraschade varannan timme i genomsnitt.

I slutändan blev rörbaserade CPU: er nödvändiga eftersom fördelarna med att ha en märkbar hastighet uppvägde deras tillförlitlighetsproblem.

Dessa tidiga synkrona CPU: er körde med låg klockhastighet jämfört med den nuvarande mikroelektroniska konstruktionen, till stor del på grund av den långsamma hastigheten hos kopplingselementen som användes vid tillverkningen.

transistorer

Under 1950- och 1960-talet behövde CPU-maskiner inte längre byggas på grund av så stora och felaktiga switchar som spröda, såsom reläer och vakuumrör.

Eftersom olika tekniker gjorde det möjligt att göra mindre och mer pålitliga elektroniska enheter, ökade komplexiteten i CPU-designen också. Den första förbättringen i sitt slag uppnåddes med transistorns tillkomst.

Med detta framsteg var det möjligt att göra CPU: er av större komplexitet och som misslyckades mycket mindre i ett eller flera kretskort. Datorer baserade på transistorer erbjöd ett antal förbättringar jämfört med tidigare.

Förutom att erbjuda lägre effektförbrukning och vara mycket mer pålitliga gjorde transistorer det möjligt för processorer att arbeta snabbare tack vare den låga omkopplingstiden som en transistor hade jämfört med ett vakuumrör.

Integrerade kretsar

MOS-transistorn uppfanns av Bell Labs 1959. Den har hög skalbarhet, liksom att använda mycket mindre el och är mycket mer kondenserad än bipolära korsningstransistorer. Detta gjorde det möjligt att bygga integrerade kretsar med hög täthet.

Således utvecklades en metod för att tillverka många sammankopplade transistorer i ett kompakt område. Den integrerade kretsen tillät ett stort antal transistorer att tillverkas i en enda form eller "chip" baserat på halvledare.

Standardiseringen började i stadiet av transistormakrodatorer och minicomputers och accelererade dramatiskt med den utbredda spridningen av den integrerade kretsen, vilket möjliggjorde alltmer komplexa CPU: er att konstrueras och tillverkas.

När mikroelektronik utvecklades kunde fler transistorer placeras i integrerade kretsar, vilket minskar antalet integrerade kretsar som krävs för att slutföra en CPU.

Integrerade kretsar ökade antalet transistorer till hundratals och senare till tusentals. År 1968 hade antalet integrerade kretsar som behövdes för att bygga en komplett CPU minskat till 24, var och en innehållande cirka 1 000 MOS-transistorer.

Mikroprocessor

Innan dagens mikroprocessor kom, använde datorer flera och allt mindre integrerade kretsar som var spridda över kretskortet.

CPU som den är känd idag utvecklades först 1971 av Intel för att fungera inom ramen för persondatorer.

Denna första mikroprocessor var 4-bitarsprocessorn kallad Intel 4004. Den har därefter ersatts av nyare mönster med 8-bitars, 16-bitars, 32-bitars och 64-bitarsarkitekturer.

Mikroprocessorn är ett integrerat kretschip tillverkat av kiselhalvledarmaterial med miljontals elektriska komponenter i sitt utrymme.

Det blev så småningom den centrala processorn för fjärde generationens datorer på 1980-talet och senare decennier.

Moderna mikroprocessorer visas i elektroniska apparater som sträcker sig från bilar till mobiltelefoner och till och med leksaker.

typer

Tidigare använde datorprocessorer nummer som identifiering, vilket hjälpte till att identifiera de snabbaste processorerna. Exempelvis var Intel 80386 (386) -processorn snabbare än 80286 (286) -processorn.

Efter att Intel Pentium-processorn kom in på marknaden, som logiskt sett skulle ha kallats 80586, började de andra processorerna att bära namn som Celeron och Athlon.

För närvarande, förutom de olika processornamnen, finns det olika kapaciteter, hastigheter och arkitekturer (32-bitars och 64-bitars).

Multi-core processorenheter

Trots växande begränsningar i chipstorlek fortsätter önskan att producera mer kraft från de nya processorerna att motivera tillverkarna.

En av dessa innovationer var införandet av multi-core processor, ett enda mikroprocessorchip som kan ha en multi-core processor. 2005 släppte Intel och AMD prototypchips med flerkärniga mönster.

Intels Pentium D var en dual-core processor som jämfördes med AMDs Athlon X2 dual processor, ett chip avsedd för avancerade servrar.

Detta var dock bara början på de revolutionära trenderna inom mikroprocessorchips. Under de följande åren har flerkärniga processorer utvecklats från dubbelkärniga chips, som Intel Core 2 Duo, till tiokärniga chips, som Intel Xion E7-2850.

I allmänhet erbjuder flerkärniga processorer mer än grunderna för en enkärnig processor och kan multitasking och multiprocessing, även inom enskilda applikationer.

Mobila behandlingsenheter

Medan traditionella mikroprocessorer i både persondatorer och superdatorer har genomgått en monumental utveckling, expanderar den mobila datorindustrin snabbt och står inför sina egna utmaningar.

Mikroprocessortillverkare integrerar alla typer av funktioner för att förbättra den individuella upplevelsen.

Avvägningen mellan att ha snabbare hastighet och värmebehandling förblir en huvudvärk, för att inte tala om påverkan på de snabbare processorns mobilbatterier.

Grafikbearbetningsenhet (GPU)

Grafikprocessorn producerar också matematiska beräkningar, bara den här gången, med preferens för bilder, videor och andra typer av grafik.

Dessa uppgifter hanterades tidigare av mikroprocessorn, men eftersom grafikintensiva CAD-applikationer blev vanliga uppstod ett behov för dedicerad bearbetningsmaskinvara som kan hantera sådana uppgifter utan att påverka datorns totala prestanda.

Den typiska GPU finns i tre olika former. Vanligtvis ansluts det separat till moderkortet. Det är integrerat med CPU: n eller så kommer det som ett separat tilläggschip på moderkortet. GPU är tillgänglig för stationära, bärbara datorer och även mobila datorer.

Intel och Nvidia är de ledande grafikchipserna på marknaden, där det senare är det föredragna valet för huvudgrafikbearbetning.

exempel

- Central Processing Unit (CPU)

Den viktigaste behandlingsenheten i datorsystemet. Det kallas också en mikroprocessor.

Det är ett internt chip i datorn som bearbetar alla funktioner som den får från enheterna och applikationerna som körs på datorn.

Intel 8080

Introducerad 1974 hade den en 8-bitars arkitektur, 6000 transistorer, 2 MHz hastighet, åtkomst till 64K minne och 10 gånger 8008: s prestanda.

Intel 8086

Introducerades 1978. Den använde en 16-bitarsarkitektur. Den hade 29 000 transistorer som körde med hastigheter mellan 5 MHz och 10 MHz. Den fick åtkomst till 1 megabyte minne.

Intel 80286

Det lanserades 1982. Det hade 134 000 transistorer som arbetade med klockhastigheter från 4MHz till 12MHz. Första processor kompatibel med tidigare processorer.

Pentium

Introducerades av Intel 1993. De kan användas med hastigheter från 60 MHz till 300 MHz. När den släpptes hade den nästan två miljoner fler transistorer än 80486DX-processorn, med en 64-bitars databuss.

Core Duo

Intels första dual-core processor utvecklad för mobila datorer, introducerades 2006. Det var också den första Intel-processor som användes i Apple-datorer.

Intel Core i7

Det är en serie processorer som täcker åtta generationer av Intel-chips. Den har 4 eller 6 kärnor med hastigheter mellan 2,6 och 3,7 GHz och introducerades 2008.

- Moderkort

Också utsett moderkort. Det är det största kortet inuti datorn. Den innehåller CPU, minne, bussar och alla andra element.

Den fördelar ström och tillhandahåller en form av kommunikation för alla hårdvaruelement att kommunicera med varandra.

- Chip

Grupp av integrerade kretsar som arbetar tillsammans, underhåller och kontrollerar hela datorsystemet. Det hanterar således flödet av data genom systemet.

- Klocka

Det används för att hålla jämna steg med alla datorberäkningar. Det förstärker att alla kretsar i datorn kan arbeta tillsammans samtidigt.

- Utbyggnadsplats

Uttag på moderkortet. Det används för att ansluta ett expansionskort, vilket ger kompletterande funktioner till en dator, till exempel video, ljud, lagring etc.

- Databuss

En uppsättning kablar som CPU använder för att överföra information mellan alla delar av ett datorsystem.

- Adressbuss

Uppsättning ledande kablar som bara har adresser. Information flyter från mikroprocessorn till minnet eller till ingångs- / utgångsenheter.

- Kontrollbuss

Den bär signalerna som informerar om de olika enheternas status. Normalt har kontrollbussen bara en adress.

- Grafikkort

Expansionskort som går in i moderkortet till en dator. Det handlar om bild- och videobearbetning. Det används för att skapa en bild på en skärm.

- Grafikbearbetningsenhet (GPU)

Elektronisk krets som är avsedd för att hantera minne för att påskynda skapandet av bilder avsedda att sändas på en bildskärmsenhet.

Skillnaden mellan en GPU och ett grafikkort liknar skillnaden mellan en CPU och ett moderkort.

- Nätverkskort (NIC)

Expansionskort som används för att ansluta till alla nätverk, eller till och med Internet, med en kabel med en RJ-45-anslutning.

Dessa kort kan kommunicera med varandra via en nätverksomkopplare eller om de är direkt anslutna.

- Trådlöst kort

Nästan alla moderna datorer har ett gränssnitt för anslutning till ett trådlöst nätverk (Wi-Fi), som är inbyggt direkt i moderkortet.

- Ljudkort

Expansionskort som används för att återge alla typer av ljud på en dator, som kan höras via högtalare.

Ingår i datorn, antingen i en expansionsplats eller integrerad i moderkortet.

- Masslagringsstyrenhet

Den hanterar lagring och hämtning av data som lagras permanent på en hårddisk eller liknande enhet. Den har sin egen specialiserade CPU för att utföra dessa operationer.

referenser

1. Computer Hope (2018). Behandlingsenhet. Hämtad från: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Vad är datorbehandlingsenheter? Hämtad från: am7s.com.
3. Solomon (2018). Typer av maskinvara - bearbetningsenheter. Zig Link IT. Hämtad från: ziglinkit.com.
4. Hub Pages (2019). Databehandlingsenheter. Hämtad från: hubpages.com.
5. Wikipedia, gratis encyklopedi (2019). Centrala behandlingsenheten. Hämtad från: en.wikipedia.org.
6. Computer Hope (2019). CPU. Hämtad från: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019). Processor (CPU). Techtarget. Hämtad från: whatis.techtarget.com.