Evolution bearbetningsenheter, typer, exempel

4709
Anthony Golden

De bearbetningsenheter dator är enheter som spelar en viktig roll i datorns processdrift. De används för att bearbeta data enligt instruktionerna i ett program.

Bearbetning är datorns viktigaste funktion, för i denna fas utförs omvandlingen av data till användbar information med hjälp av många datorbearbetningsenheter..

Källa: Pixabay.com

Bearbetningsanordningarnas huvudsakliga funktion är att ha ansvaret för att erhålla vältalig information från data som transformeras med hjälp av flera av dessa enheter..

Ljud- och videobearbetning består i att rengöra data på ett sådant sätt att det blir trevligare för örat och för ögonen, 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. Detsamma händer med ljudkort och ljudkvalitet.

Artikelindex

  • 1 processor
  • 2 Evolution från första till nutid
    • 2.1 Inledande skede
    • 2.2 Reläer och vakuumrör
    • 2.3 Transistorer
    • 2.4 Integrerade kretsar
    • 2.5 Mikroprocessor
  • 3 typer
    • 3.1 Processorer med flera kärnor
    • 3.2 Mobila bearbetningsenheter
    • 3.3 Grafikbearbetningsenhet (GPU)
  • 4 Exempel
    • 4.1 - Central Processing Unit (CPU)
    • 4.2 - Moderkort
    • 4.3 - Chip
    • 4.4 - Klocka
    • 4.5 - Expansionsplats
    • 4.6 - Databuss
    • 4.7 - Kontrollbuss
    • 4.8 - Grafikkort
    • 4.9 - Grafikbearbetningsenhet (GPU)
    • 4.10 - Nätverkskort (NIC)
    • 4.11 - Trådlöst nätverkskort
    • 4.12 - Ljudkort
    • 4.13 - Masslagringskontroll
  • 5 Referenser

Processor

När information når en dator från en inmatningsenhet, till exempel tangentbordet, måste denna information färdas en mellanväg innan den kan allokeras till en utmatningsenhet, till exempel monitorn..

En bearbetningsenhet är vilken enhet eller ett instrument som helst som är ansvarig för hanteringen av den här mellanvägen. De använder funktioner, utför olika beräkningar och kontrollerar även andra hårdvaruenheter.

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

Vanligtvis motsvarar termen CPU en processor, och mer specifikt dess beräkningsenhet och styrenhet, vilket på så sätt skiljer dessa element från datorns externa komponenter, såsom huvudminne och in- / utgångskretsar..

Processorn fungerar i nära samordning med huvudminnet och kringutrustningen.

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

Evolution från första till nutid

Inledande skede

Tidiga datorer, som ENIAC, var tvungna att kopplas fysiskt varje gång en annan uppgift utfördes.

1945 distribuerade matematikern von Neumann en skiss för en lagrad programdator, kallad EDVAC, som äntligen skulle slutföras 1949..

De första enheterna som kunde kallas CPU: er kom med den här datorn med ett lagrat program.

De program som skapats för EDVAC lagrades i datorns huvudminne i stället för att behöva upprättas via datorkablarna.

Programmet som EDVAC körde kunde därför bytas ut med en enkel förändring av minnesinnehållet.

De första processorerna var unika mönster som användes inom en specifik dator. Därefter möjliggjorde denna metod för att individuellt utforma processorer för en viss applikation multitasking-processorer att utvecklas i stort antal..

Reläer och vakuumrör

De användes ofta som växlingsenheter. En dator behövde tusentals av dessa enheter. Rördatorer som EDVAC kraschade i genomsnitt var åttonde timme.

I slutändan blev rörbaserade processorer oumbärliga eftersom fördelarna med att ha märkbar hastighet uppvägde deras tillförlitlighetsproblem..

Dessa tidiga synkrona processorer körde med låg klockhastighet jämfört med nuvarande mikroelektroniska konstruktioner, till stor del på grund av den låga hastigheten hos de växlingselement som användes vid tillverkningen..

Transistorer

Under 1950- och 1960-talet behövde processorer inte längre byggas på grundval av växlingsenheter som är så stora och sviktande som spröda, såsom reläer och vakuumrör..

Eftersom olika tekniker gjorde det möjligt att tillverka mindre och mer tillförlitliga elektroniska enheter, ökade också komplexiteten i CPU-design. Den första förbättringen av denna typ uppnåddes med tillkomsten av transistorn.

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

Förutom att erbjuda lägre strömförbrukning och vara mycket mer tillförlitlig, gjorde transistorerna det möjligt för processorerna att arbeta snabbare tack vare den låga omkopplingstid som en transistor hade jämfört med ett vakuumrör.

Integrerade kretsar

MOS-transistorn uppfanns av Bell Labs 1959. Den har hög skalbarhet, förutom att den använder mycket mindre el och är mycket mer kondenserad än bipolära övergångstransistorer. Detta gjorde det möjligt att bygga integrerade kretsar med hög densitet.

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 transistormakrodatorer och minidatorer och accelererade dramatiskt med den utbredda spridningen av den integrerade kretsen, vilket gjorde att allt mer komplexa processorer kunde designas och tillverkas..

När mikroelektronik-tekniken 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 IC: er som behövdes för att bygga en komplett CPU minskat till 24, var och en innehållande cirka 1000 MOS-transistorer..

Mikroprocessor

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

Processorn som den kallas idag utvecklades först av Intel 1971 för att fungera inom ramen för persondatorer..

Den första mikroprocessorn var 4-bitarsprocessorn Intel 4004. Den har sedan ersatts av nyare konstruktioner med 8-bitars, 16-bitars, 32-bitars och 64-bitars arkitekturer..

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 enheter som sträcker sig från bilar till mobiltelefoner och till och med i leksaker.

Typer

Tidigare använde datorprocessorer nummer som identifikation, 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 borde ha kallats 80586, började de andra processorerna ha namn som Celeron och Athlon.

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

Processorer med flera kärnor

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

En av dessa innovationer var introduktionen av multikärnprocessorn, ett enda mikroprocessorchip som kan ha en flerkärnig processor. 2005 släppte Intel och AMD prototypchips med flerkärniga mönster.

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

Detta var dock bara början på de revolutionära trenderna inom mikroprocessorchips. Under de följande åren utvecklades processorer med flera kärnor från chips med dubbla kärnor, till exempel Intel Core 2 Duo, till tiokärniga chips, som Intel Xion E7-2850..

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

Mobila bearbetningsenheter

Medan de traditionella mikroprocessorerna i både persondatorer och superdatorer har genomgått en monumental utveckling expanderar den mobila datorbranschen snabbt och står inför sina egna utmaningar..

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

Balansen mellan att ha snabbare hastighet och att kontrollera värme är fortfarande en huvudvärk, för att inte tala om påverkan på mobilbatterierna hos dessa snabbare processorer..

Grafikbearbetningsenhet (GPU)

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

Dessa uppgifter hanterades tidigare av mikroprocessorn, men när grafikintensiva CAD-applikationer blev vanliga uppstod ett behov av dedikerad bearbetningshårdvara som kunde hantera sådana uppgifter utan att påverka datorns totala prestanda..

Den typiska GPU finns i tre olika former. Vanligtvis är den ansluten separat till moderkortet. Den är integrerad med processorn eller så kommer den som ett separat tilläggschip på moderkortet. GPU: n finns för stationära, bärbara datorer och även mobila datorer.

Intel och Nvidia är de ledande grafikkretsuppsättningarna på marknaden, med den senare som det föredragna valet för huvudgrafikbehandling..

Exempel

- Central Processing Unit (CPU)

Den viktigaste bearbetningsenheten i datorsystemet. Kallas också mikroprocessor.

Det är ett internt chip på datorn som behandlar alla operationer den får från enheter och applikationer som körs på datorn..

Intel 8080

Den introducerades 1974 och hade en 8-bitars arkitektur, 6 000 transistorer, 2 MHz-hastighet, tillgång till 64 kb minne och 10 gånger prestandan för 8008..

Intel 8086

Introducerades 1978. Den använde en 16-bitars arkitektur. Den hade 29 000 transistorer, som körde med hastigheter mellan 5 MHz och 10 MHz. Kunde få åtkomst till 1 megabyte minne.

Intel 80286

Den lanserades 1982. Den hade 134 000 transistorer som arbetade med klockhastigheter från 4 MHz till 12 MHz. Första processorn 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-processorn som användes i Apples datorer..

Intel Core i7

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

- Moderkort

Även utsett moderkort. Det är det största kortet inuti datorn. Inrymmer processor, minne, bussar och alla andra element.

Tilldelar kraft och ger ett kommunikationssätt för alla hårdvarulement att kommunicera med varandra.

- Chip

Grupp av integrerade kretsar som arbetar tillsammans, underhåller och kontrollerar hela datorsystemet. Hanterar därmed flödet av data i hela systemet.

- Klocka

Den används för att hålla jämna steg med datorns beräkningar. Förstärker att alla kretsar i datorn kan fungera samtidigt.

- Expansionsplats

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

- Databuss

Uppsättning kablar som CPU använder för att överföra information mellan alla element i ett datorsystem.

- Adressbuss

Uppsättning av ledande kablar som bara har adresser. Information flyter från mikroprocessorn till minnet eller till in- / utmatningsenheter.

- Kontrollbuss

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

- Grafikkort

Expansionskort som går in i datorns moderkort. Den behandlar bild- och videobearbetning. 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 som är avsedda att sändas på en displayenhet.

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

- Nätverksgränssnittskort (NIC)

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

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

- 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). Bearbetningsenhet. Hämtad från: computerhope.com.
  2. Am7s (2019). Vad är datorbearbetningsenheter? Hämtad från: am7s.com.
  3. Solomon (2018). Typer av datorhårdvara - bearbetningsenheter. Zig Link IT. Hämtad från: ziglinkit.com.
  4. Hub Pages (2019). Databehandlingsenheter. Hämtad från: hubpages.com.
  5. Wikipedia, den fria encyklopedin (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.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.