Центральний процесор (CPU) — це мозок комп’ютера. Він керує призначенням і обробкою завдань на додаток до функцій, які забезпечують роботу комп’ютера.
Немає способу переоцінити важливість ЦП для обчислень. Практично всі комп’ютерні системи містять, принаймні, певний тип базового ЦП. Незалежно від того, чи використовуються вони в персональних комп’ютерах (ПК), ноутбуках, планшетах, смартфонах або навіть у суперкомп’ютерах, продуктивність яких є настільки високою, що її потрібно вимірювати в операціях з плаваючою комою за секунду, процесори є єдиною частиною обладнання комп’ютерів, яка не можна принести в жертву. Незалежно від того, які технологічні досягнення відбуваються, істина залишається: якщо ви видалите центральний процесор, у вас просто більше не буде комп’ютера.
На додаток до керування діяльністю комп’ютера, процесори допомагають увімкнути та стабілізувати взаємозв’язок «натискання та витягування», який існує між сховищем даних і пам’яттю. Центральний процесор виконує роль посередника, взаємодіючи з основним сховищем (або основною пам’яттю), коли йому потрібно отримати доступ до даних із оперативної пам’яті (RAM) операційної системи. З іншого боку, постійна пам’ять (ПЗП) створена для постійного та зазвичай тривалого зберігання даних.
Компоненти ЦП
Сучасні ЦП процесори в електронно-обчислювальних машинах зазвичай містять наступні компоненти:
- Блок керування: містить інтенсивну схему, яка керує комп’ютерною системою, видаючи систему електричних імпульсів і наказуючи системі виконувати інструкції комп’ютера високого рівня.
- Арифметичний/логічний пристрій (ALU): виконує всі арифметичні та логічні операції, включаючи математичні рівняння та логічні порівняння, які пов’язані з певними діями комп’ютера.
- Блок пам’яті: керує використанням пам’яті та потоком даних між оперативною пам’яттю та ЦП. Також контролює роботу з кеш-пам'яттю.
- Кеш: містить області пам’яті, вбудовані в мікросхему процесора центрального процесора, щоб досягти швидкості отримання даних навіть швидше, ніж оперативна пам’ять.
- Реєстри: забезпечує вбудовану постійну пам'ять для постійних, повторюваних потреб у даних, які потрібно обробляти регулярно та негайно.
- Годинник: керує схемою центрального процесора шляхом передачі електричних імпульсів. Швидкість доставки цих імпульсів називається тактовою частотою, вимірюється в герцах (Гц) або мегагерцах (МГц).
- Регістр інструкцій і вказівник: відображає розташування наступного набору інструкцій, який буде виконано ЦП.
- Шини: забезпечує належну передачу даних і потік даних між компонентами комп’ютерної системи.
Як працюють процесори?
Центральні процесори функціонують за допомогою типу циклу повторюваних команд, яким керує блок керування разом із годинником комп’ютера, який забезпечує допомогу синхронізації.
Робота, яку виконує ЦП, відбувається відповідно до встановленого циклу (званого циклом інструкцій ЦП). Цикл інструкцій центрального процесора визначає певну кількість повторень, і це кількість повторень основних обчислювальних інструкцій, що дозволяє обчислювальна потужність комп’ютера.
Основні обчислювальні інструкції включають наступне:
- Вибірка: вибірка відбувається кожного разу, коли дані витягуються з пам’яті.
- Декодування: декодер у ЦП перетворює двійкові інструкції в електричні сигнали, які взаємодіють з іншими частинами ЦП.
- Виконання: Виконання відбувається, коли комп’ютери інтерпретують і виконують набір інструкцій комп’ютерної програми.
З деякими елементарними попрацюваннями годинником комп’ютера в ЦП можна маніпулювати, щоб час був швидшим, ніж зазвичай. Деякі користувачі роблять це, щоб запустити свій комп’ютер на вищій швидкості. Однак така практика («розгін») є недоцільною, оскільки це може призвести до зношування частин комп’ютера раніше, ніж зазвичай, і може навіть порушити гарантії виробника ЦП.
Стилі обробки також підлягають налаштуванню. Один із способів маніпулювати ними — реалізація конвеєрної обробки інструкцій, яка прагне прищепити паралелізм на рівні інструкцій в одному процесорі. Мета конвеєрної обробки полягає в тому, щоб кожна частина процесора була задіяна шляхом розподілу вхідних інструкцій комп’ютера та їх рівномірного розподілу між процесорними блоками. Інструкції розбиваються на менші набори інструкцій або кроків.
Інший метод досягнення паралелізму на рівні інструкцій всередині одного процесора полягає у використанні центрального процесора, який називається суперскалярним процесором. У той час як скалярні процесори можуть виконувати максимум одну інструкцію за такт, насправді немає обмежень щодо кількості інструкцій, які може відправити суперскалярний процесор. Він надсилає кілька інструкцій до різних виконавчих блоків процесора, тим самим підвищуючи пропускну здатність.
Хто винайшов центральний процесор?
Проривні технології часто мають більше одного батька. Чим складніша та карколомніша ця технологія, тим більше людей зазвичай відповідають за це народження.
У випадку центрального процесора — одного з найважливіших винаходів в історії — ми насправді говоримо про те, хто відкрив сам комп’ютер.
Антропологи використовують термін «незалежний винахід» для опису ситуацій, коли різні люди, які можуть перебувати далеко одна від одної та у відносній ізоляції, придумують подібні або додаткові ідеї чи винаходи, не знаючи про подібні експерименти, що відбуваються.
У випадку центрального процесора (або комп’ютера) незалежні винаходи відбувалися неодноразово, що призвело до різних еволюційних зрушень протягом історії ЦП.
Гіганти-близнюки обчислювальної техніки
Хоча ця стаття не може вшанувати всіх піонерів комп’ютерної техніки, є двоє людей, чиє життя та роботу потрібно висвітлити. Обидва мали прямий зв’язок з обчислювальною системою та ЦП:
Грейс Хоппер: вітання «бабусі КОБОЛ»
Американка Грейс Брюстер Хоппер (1906-1992) важила лише 105 фунтів, коли вона вступила на службу у ВМС США, що на 15 фунтів менше необхідної ваги. І в одному з наймудріших рішень у морській історії США ВМС зробили виняток і все одно взяли її.
Те, чого Грейс Хоппер не вистачало у фізичних розмірах, вона компенсувала енергією та різнобічною блискучістю. Вона була ерудитом першого порядку: талановитим математиком, озброєним подвійним доктором філософії. ступінь з математики та математичної фізики в Єльському університеті, відомий професор математики в коледжі Вассар, піонер-інформатик, якому приписують створення комп’ютерної мови та авторство першого комп’ютерного посібника, а також військово-морський командир (у той час, коли жінки рідко піднімалися вище). адміністративні ролі в армії).
Завдяки своїй роботі над провідними комп’ютерними проектами свого часу, такими як розробка суперкомп’ютера UNIVAC після Другої світової війни, Хоппер завжди здавалася в самому центрі подій, завжди в потрібному місці в потрібний час. Вона особисто була свідком більшої частини сучасної історії комп’ютерів. Саме вона спочатку ввела термін «комп’ютерна помилка», описуючи справжню моль, яка потрапила всередину комп’ютерного обладнання. (Оригінальний моль залишається на виставці в Національному музеї американської історії Смітсонівського інституту у Вашингтоні, округ Колумбія.)
Під час роботи над проектом UNIVAC (а пізніше, керуючи проектом UNIVAC для корпорації Remington Rand), Хоппер була розчарована тим, що не існує простішої мови програмування, яку можна було б використовувати. Тож вона взялася за написання власної мови програмування, яка стала відомою як COBOL (акронім від COmmon Business-Oriented Language).
Роберт Нойс: мер Кремнієвої долини
Роберт Нойс був рушієм у класичному бізнес-сенсі — людиною, яка могла зробити дивовижну діяльність початком простої появи.
Американець Роберт Нойс (1927-1990) був хлопчиком-винахідником. Пізніше він спрямував свою інтелектуальну цікавість у свою колегіальну роботу, особливо після того, як йому показали два оригінальні транзистори, створені Bell Laboratories. До 26 років Нойс отримав ступінь доктора філософії. доктор фізики в Массачусетському технологічному інституті (MIT).
У 1959 році він продовжив винахід першої гібридної інтегральної схеми Джека Кілбі в 1958 році, внісши суттєві зміни в оригінальний дизайн. Удосконалення Нойса призвели до нового виду інтегральних схем: монолітної інтегральної схеми (також називається мікрочіпом), яка була розроблена з використанням кремнію. Незабаром кремнієвий чіп став відкриттям, змінивши індустрію та сформувавши суспільство по-новому.
Протягом своєї бізнес-кар’єри Нойс став співзасновником двох надзвичайно успішних корпорацій: Fairchild Semiconductor Corporation (1957) та Intel (1968). Він був першим генеральним директором Intel, яка все ще відома у всьому світі виробництвом мікросхем.
Його партнером в обох починаннях був Гордон Мур, який прославився прогнозом щодо напівпровідникової промисловості, який виявився настільки надійним, що здавався майже алгоритмом. Він отримав назву «закон Мура», згідно з яким кількість транзисторів, які будуть використовуватися в інтегральній схемі, надійно подвоюється приблизно кожні два роки.
Поки Нойс керував компанією Intel, компанія випустила Intel 4004, який сьогодні визнано чіпом, який розпочав революцію мікропроцесорів 1970-х років. Створення Intel 4004 передбачало тристоронню співпрацю між Тедом Хоффом, Стенлі Мейзором і Федеріко Феггіном з Intel, і він став першим мікропроцесором, який коли-небудь пропонувався комерційно.
Наприкінці його правління компанія також випустила Intel 8080 — другий 8-розрядний мікропроцесор компанії, який вперше з’явився у квітні 1974 року. За кілька років після цього виробник випустив Intel 8086, 16-розрядний мікропроцесор. .
Протягом своєї видатної кар'єри Роберт Нойс накопичив 12 патентів на різні твори і був нагороджений трьома різними президентами США за свою роботу над інтегральними схемами та величезний глобальний вплив, який вони мали
ENIAC: Marching off to war
It seems overly dramatic, but in 1943, the fate of the world truly was hanging in the balance. The outcome of World War II (1939-1945) was still very much undecided, and both Allies forces and Axis forces were eagerly scouting any kind of technological advantage to gain leverage over the enemy.
Computer devices were still in their infancy when a project as monumental in its way as the Manhattan Project was created. The US government hired a group of engineers from the Moore School of Electrical Engineering at the University of Pennsylvania. The mission called upon them to build an electronic computer capable of calculating yardage amounts for artillery-range tables.
The project was led by John Mauchly and J. Presper Eckert, Jr. at the military’s request. Work began on the project in early 1943 and didn’t end until 3 years later.
The creation produced by the project—dubbed ENIAC, which stood for “Electronic Numerical Integrator and Computer”—was a massive installation requiring 1,500 sq. ft. of floor space, not to mention 17,000 glass vacuum tubes, 70,000 resistors, 10,000 capacitors, 6,000 switches and 1,500 relays. In 2024 currency, the project would have cost USD 6.7 million.
It could process up to 5,000 equations per second (depending on the equation), an amazing quantity as seen from that historical vantage point. Due to its generous size, the ENIAC was so large that people could stand within the CPU and program the machine by rewiring connections between functional units in the machine.
ENIAC was used by the US Army during the rest of WWII. But when that conflict ended, the Cold War began and ENIAC was given new marching orders. This time it would perform calculations that would help enable the building of a bomb with more than a thousand times the explosive force of the atomic weapons that ended WWII: the hydrogen bomb.
UNIVAC: Повертаючись до справи
Після Другої світової війни двоє лідерів проекту ENIAC вирішили створити магазин і принести комп’ютери в американський бізнес. Нещодавно названа Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) взялася за підготовку свого флагманського продукту — меншої та дешевшої версії ENIAC з різними вдосконаленнями, такими як додані стрічкові накопичувачі, клавіатура та конвертер, який допускає використання перфокарт.
Незважаючи на те, що UNIVAC був представлений публіці в 1951 році витонченіше ENIAC, він все ще був величезним, важив понад 8 тонн і споживав 125 кВт енергії. І це все одно було дорого: близько 11,6 мільйонів доларів США в сучасному перерахунку.
Що стосується ЦП, він містив перший ЦП — UNIVAC 1103, — який був розроблений одночасно з рештою проекту. UNIVAC 1103 використовував скляні вакуумні трубки, що робило процесор великим, громіздким і повільним.
Початкова партія UNIVAC 1 була обмежена серією з 11 машин, що означало, що лише найбільші, найкраще фінансовані та найкраще пов’язані компанії чи державні установи могли отримати доступ до UNIVAC. Майже половина з них були американськими оборонними агентствами, такими як ВПС США та Центральне розвідувальне управління (ЦРУ). Найпершу модель придбало Бюро перепису населення США.
CBS News мала одну з машин і, як відомо, використовувала її, щоб правильно передбачити результати президентських виборів у США 1952 року, незважаючи на великі шанси. Це був сміливий рекламний хід, який познайомив американську публіку з чудесами, які можуть творити комп’ютери.
Транзистори: збільшення за рахунок зменшення
У міру того, як комп’ютерна техніка дедалі більше усвідомлювалася та прославлялася, її головна слабкість стала очевидною. Процесори мали постійну проблему з використанням вакуумних ламп. Це справді була механічна проблема: скляні вакуумні трубки були надзвичайно делікатними та схильними до регулярних поломок.
Проблема була настільки помітною, що виробник доклав чимало зусиль, щоб надати обхідне рішення для своїх багатьох схвильованих клієнтів, чиї комп’ютери зупинялися без робочих трубок.
Виробник трубок регулярно тестував трубки на заводі, піддаючи трубки різному фабричному використанню та зловживанню, перш ніж вибрати «найміцніші» трубки з цих партій, щоб зберігати їх у резерві та готувати до екстрених запитів клієнтів.
Інша проблема з вакуумними лампами в процесорах пов'язана з розміром самої обчислювальної машини. Трубки були громіздкими, і дизайнери прагнули отримати обчислювальну потужність трубки від набагато меншого пристрою.
До 1953 року студент-дослідник Манчестерського університету показав, що можна побудувати повністю транзисторний комп’ютер.
З оригінальними транзисторами було важко працювати, здебільшого тому, що вони були виготовлені з германію, речовини, яку було складно очистити, і її потрібно було підтримувати в точному діапазоні температур.
У 1954 році вчені лабораторії Белла почали експериментувати з іншими речовинами, зокрема з кремнієм. Вчені Bell (Мохамед Італія та Доун Кан) продовжували вдосконалювати своє використання кремнію і до 1960 року знайшли формулу сучасного транзистора з польовим ефектом метал-оксид-напівпровідник (або MOSFET, або MOS-транзистор), який отримав популярність. як «найбільш широко виготовлений пристрій в історії» Музеєм історії комп’ютерів. За оцінками, у 2018 році було виготовлено 13 секстильйонів МОП-транзисторів.
Поява мікропроцесора
Прагнення до мініатюризації тривали до тих пір, поки комп’ютерні вчені не створили центральний процесор, настільки малий, що його можна було вмістити в маленьку інтегральну мікросхему, яка називається мікропроцесором.
Мікропроцесори позначаються кількістю ядер, які вони підтримують. Ядро процесора — це «мозок у мозку», який виконує роль фізичного процесора всередині процесора. Мікропроцесори можуть містити кілька процесорів. Тим часом фізичне ядро — це ЦП, вбудований у чіп, але займає лише одне гніздо, що дозволяє іншим фізичним ядрам підключитися до того самого обчислювального середовища.
Ось деякі інші основні терміни, які використовуються стосовно мікропроцесорів:
Одноядерні процесори: одноядерні процесори містять один процесор. Зазвичай вони відзначаються повільнішою продуктивністю, працюють в одному потоці та виконують цикл інструкцій ЦП по одній.
Двоядерні процесори: двоядерні процесори оснащені двома процесорами, які містяться в одній інтегральній схемі. Обидва ядра працюють одночасно, що фактично подвоює продуктивність.
Чотирьохядерні процесори: чотириядерні процесори містять чотири процесори в одній інтегральній схемі. Усі ядра працюють одночасно, збільшуючи продуктивність у чотири рази.
Багатоядерні процесори: багатоядерні процесори — це інтегральні схеми, обладнані щонайменше двома процесорними ядрами, тому вони можуть забезпечити найвищу продуктивність і оптимізоване енергоспоживання.
Провідні виробники ЦП
Кілька компаній зараз створюють продукти, які підтримують центральні процесори через різні лінії брендів. Однак ця ринкова ніша кардинально змінилася, враховуючи те, що раніше вона приваблювала багатьох гравців, у тому числі багатьох основних виробників (наприклад, Motorola). Зараз є лише кілька основних гравців: Intel і AMD.
Вони використовують різні архітектури набору інструкцій (ISA). Отже, у той час як процесори AMD беруть приклад з архітектури комп’ютера зі скороченим набором інструкцій (RISC), процесори Intel дотримуються архітектури комп’ютера зі складним набором інструкцій (CISC).
Advanced Micro Devices (AMD): AMD продає процесори та мікропроцесори через два типи продуктів: CPU та APU (що означає блоки прискореної обробки). У цьому випадку APU — це просто процесори, оснащені фірмовою графікою Radeon. Процесори AMD Ryzen — це високошвидкісні та високопродуктивні мікропроцесори, призначені для ринку відеоігор. Раніше процесори Athlon вважалися лінійкою AMD високого класу, але тепер AMD використовує їх як альтернативу загального призначення.
Arm: Arm насправді не виробляє обладнання, але здає в оренду свої цінні розробки процесорів та/або інші власні технології іншим компаніям, які виробляють обладнання. Apple, наприклад, більше не використовує чіпи Intel у процесорах Mac, а виготовляє власні процесори на основі дизайну Arm. Інші компанії наслідують цей приклад.
Intel: Intel продає процесори та мікропроцесори через чотири лінійки продуктів. Його лінійка преміум-класу — це Intel Core, включаючи такі моделі процесорів, як Core i3. Процесори Intel Xeon продаються офісам і компаніям. Лінійки Intel Celeron і Intel Pentium (представлені такими моделями, як одноядерні процесори Pentium 4) вважаються повільнішими та менш потужними, ніж лінійка Core.
Розуміння надійної ролі ЦП
Розглядаючи ЦП, ми можемо подумати про різні компоненти, які ЦП містять і використовують. Ми також можемо подумати про те, як дизайн ЦП перейшов від ранніх експериментів надвеликого розміру до сучасного періоду мініатюризації.
Але, незважаючи на будь-які зміни розмірів чи зовнішнього вигляду, ЦП залишається непохитним, продовжуючи працювати, тому що він дуже хороший у своїй конкретній роботі. Ви знаєте, що можете довіряти його правильній роботі кожного разу.
Розумні обчислення залежать від наявності належного обладнання, на яке можна покластися. IBM будує свої сервери потужними, щоб протистояти будь-яким проблемам, які може поставити перед ними сучасне робоче місце. Знайдіть сервери IBM, необхідні для отримання результатів, на які покладається ваша організація.
Процесори представлені у нас на сайті від найвідоміших виробників
AMD є лідером у сфері високопродуктивних і адаптивних обчислень, який розробляє продукти та послуги, які допомагають вирішувати найважливіші виклики світу. Наші технології просувають майбутнє ринків центрів обробки даних, вбудованих пристроїв, ігор і ПК.
Компанія AMD була заснована в 1969 році як стартап у Кремнієвій долині. Її шлях розпочався з десятків співробітників, які були захоплені створенням передових напівпровідникових продуктів. AMD перетворилася на глобальну компанію, яка встановлює стандарт для сучасних обчислювальних машин, з багатьма важливими новинками в галузі та великими технологічними досягненнями.
Intel має унікальні можливості для отримання прибутку, оскільки весь світ стає цифровим завдяки нашій глибині та широті програмного забезпечення, кремнієвих процесорів і платформ, а також пакетів і процесів із масштабним виробництвом. Ця перевага робить Intel унікальною компанією Intel. Понад 50 років Intel і співробітники мали глибокий вплив на світ, рухаючи бізнес і суспільство вперед, створюючи радикальні інновації.
Вибирати лише вам.
Як зв'язатися з нами?
- за телефоном (098) 676 03 29
- (098) 676 03 29 viber, telegram
- пишіть на e-mail diler.com.ua@gmail.com
Ми на зв'язку щодня з 9.00 до 18.00 неділя вихідний
Бажання та вибір клієнта завжди для нас у пріоритеті.
Замовляйте та насолоджуйтесь своїм вибором.
Щиро ваш інтернет-магазин трендових товарів Diler
Написати коментар