DISPOZITIVE DE PROCESARE: EVOLUȚIE, TIPURI, EXEMPLE - TEHNOLOGIE - 2025

Dispozitivele de procesare a computerului sunt unități care joacă un rol important în operațiunile de prelucrare a unui calculator. Acestea sunt utilizate pentru procesarea datelor, urmând instrucțiunile unui program.

Prelucrarea este cea mai importantă funcție a computerului, deoarece în această fază se realizează transformarea datelor în informații utile, folosind multe dispozitive de procesare a computerului.

Sursa: pixabay.com

Principala funcție a dispozitivelor de procesare este de a avea responsabilitatea obținerii de informații elocvente din datele care sunt transformate cu ajutorul mai multor dintre aceste dispozitive.

Prelucrarea audio și video constă în curățarea datelor în așa fel încât să fie mai plăcută pentru ureche și pentru ochi, făcându-l să pară mai realist.

Acesta este motivul pentru care poate fi văzut mai bine cu unele plăci video decât altele, deoarece placa video prelucrează datele pentru a îmbunătăți realismul. La fel se întâmplă și cu plăcile de sunet și calitatea audio.

Procesor

Ori de câte ori informațiile ajung la un computer de la un dispozitiv de intrare, cum ar fi tastatura, aceste informații trebuie să parcurgă o cale intermediară înainte de a putea fi utilizate pentru un dispozitiv de ieșire, cum ar fi monitorul.

Un dispozitiv de procesare este orice dispozitiv sau instrument din computer care este responsabil de gestionarea acestei căi intermediare. Ele funcționează, efectuează diferite calcule și controlează și alte dispozitive hardware.

Dispozitivele de procesare se convertesc între diferite tipuri de date, precum și manipulează și execută sarcini cu datele.

De obicei, termenul CPU corespunde unui procesor și mai exact unității de calcul și unității sale de control, distingând astfel aceste elemente de componentele externe ale computerului, cum ar fi memoria principală și circuitele de intrare / ieșire.

Procesorul funcționează în strânsă coordonare cu memoria principală și dispozitivele de stocare periferice.

Pot exista și alte sisteme și periferice care să ajute la colectarea, stocarea și diseminarea datelor, dar sarcinile de procesare sunt unice procesorului.

Evoluție din prima până în prezent

Stadiul inițial

Calculatoarele timpurii, precum ENIAC, trebuiau să fie cablate fizic de fiecare dată când s-a efectuat o sarcină diferită.

În 1945, matematicianul von Neumann a distribuit o schiță pentru un computer cu program stocat, numit EDVAC, care va fi finalizat în 1949.

Primele dispozitive care ar putea fi numite corect CPU au venit odată cu sosirea acestui computer cu un program memorat.

Programele create pentru EDVAC au fost stocate în memoria principală a computerului, mai degrabă decât trebuind să fie stabilite prin cablarea computerului.

Prin urmare, programul pe care îl desfășura EDVAC ar putea fi schimbat cu o simplă modificare a conținutului memoriei.

Primele procesoare au fost modele unice care au fost utilizate într-un anumit computer. Ulterior, această metodă de proiectare a procesoarelor individual pentru o anumită aplicație a permis procesoarelor multitasking să fie dezvoltate în număr mare.

Relee și tuburi de vid

Au fost utilizate în mod obișnuit ca dispozitive de comutare. Un computer avea nevoie de mii de aceste dispozitive. În medie, computerele cu tuburi precum EDVAC se prăbușeau în fiecare opt ore.

În final, procesoarele bazate pe tub au devenit indispensabile, deoarece avantajele unei viteze apreciabile au depășit problema fiabilității lor.

Aceste procesoare sincrone timpurii au rulat cu o viteză de ceas scăzută în comparație cu proiectele microelectronice actuale, în mare parte datorită vitezei lente a elementelor de comutare utilizate la fabricarea lor.

tranzistori

În anii 1950 și 1960, procesoarele nu mai trebuiau construite pe baza dispozitivelor de comutare atât de mari și de avarie, cât și de fragile, precum releele și tuburile de vid.

Deoarece tehnologiile diferite au permis crearea de dispozitive electronice mai mici, mai fiabile, complexitatea în proiectarea procesorului a crescut de asemenea. Prima îmbunătățire de acest fel a fost obținută odată cu apariția tranzistorului.

Cu acest avans a fost posibil să se facă procesoare cu o complexitate mai mare și care a eșuat mult mai puțin pe una sau mai multe plăci de circuit. Calculatoarele bazate pe tranzistoare au oferit o serie de îmbunătățiri față de cele anterioare.

Pe lângă faptul că oferă un consum mai mic de energie și sunt mult mai fiabile, tranzistoarele au făcut posibilă funcționarea mai rapidă a procesoarelor, datorită timpului de comutare scăzut pe care un tranzistor l-a comparat cu un tub de vid.

Circuite integrate

Tranzistorul MOS a fost inventat de Bell Labs în 1959. Are scalabilitate ridicată, precum și folosind mult mai puțină energie electrică și este mult mai condensat decât tranzistoarele de joncțiune bipolară. Acest lucru a făcut posibilă construirea de circuite integrate de înaltă densitate.

Astfel, a fost dezvoltată o metodă pentru fabricarea multor tranzistoare interconectate într-o zonă compactă. Circuitul integrat a permis unui număr mare de tranzistoare să fie fabricate într-o singură matriță sau „cip” pe bază de semiconductori.

Standardizarea a început în stadiul de macrocomputere tranzistor și minicomputere și a accelerat dramatic cu difuzarea răspândită a circuitului integrat, permițând proiectarea și fabricarea procesoarelor din ce în ce mai complexe.

Pe măsură ce tehnologia microelectronică a progresat, mai multe tranzistoare ar putea fi plasate în circuite integrate, reducând astfel numărul de circuite integrate necesare pentru a completa un procesor.

Circuitele integrate au crescut numărul tranzistoarelor la sute și mai târziu la mii. Până în 1968, numărul de circuite integrate necesare construirii unui procesor complet a fost redus la 24, fiecare conținând aproximativ 1.000 de tranzistoare MOS.

cu microprocesor

Înainte de apariția microprocesorului de astăzi, calculatoarele foloseau mai multe circuite integrate din ce în ce mai mici, care erau împrăștiate pe toată placa de circuit.

CPU, așa cum este cunoscut astăzi, a fost dezvoltat pentru prima dată în 1971 de Intel, pentru a funcționa în cadrul computerelor personale.

Acest prim microprocesor a fost procesorul pe 4 biți numit Intel 4004. Ulterior a fost înlocuit de proiecte mai noi cu arhitecturi pe 8 biți, 16 biți, 32 biți și 64 biți.

Microprocesorul este un cip integrat din material semiconductor cu siliciu, cu milioane de componente electrice în spațiul său.

În cele din urmă a devenit procesorul central pentru computerele a patra generație din anii 1980 și deceniile ulterioare.

Microprocesoarele moderne apar în dispozitivele electronice care variază de la mașini până la telefoane mobile și chiar jucării.

Tipuri

Anterior, procesoarele de calculator foloseau numere ca identificare, contribuind astfel la identificarea celor mai rapide procesoare. De exemplu, procesorul Intel 80386 (386) a fost mai rapid decât procesorul 80286 (286).

După ce procesorul Intel Pentium a intrat pe piață, care logic ar fi trebuit să fie numit 80586, celelalte procesoare au început să poarte nume precum Celeron și Athlon.

În prezent, în afară de diferitele denumiri ale procesorului, există diferite capacități, viteze și arhitecturi (32 biți și 64 biți).

Dispozitive de procesare cu mai multe nuclee

În ciuda limitărilor crescânde ale dimensiunii cipului, dorința de a produce mai multă putere de la noile procesoare continuă să motiveze producătorii.

Una dintre aceste inovații a fost introducerea procesorului cu mai multe nuclee, un singur cip de microprocesor capabil să aibă un procesor multi-core. În 2005, Intel și AMD au lansat cipuri de prototipuri cu design multi-core.

Intel Pentium D a fost un procesor dual core, comparativ cu procesorul dual Athlon X2 de la AMD, un cip destinat serverelor high-end.

Cu toate acestea, acesta a fost doar începutul tendințelor revoluționare ale cipurilor cu microprocesor. În anii următori, procesoarele multicore au evoluat de la cipuri dual-core, cum ar fi Intel Core 2 Duo, la cipuri cu zece nuclee, precum Intel Xion E7-2850.

În general, procesoarele multicore oferă mai mult decât elementele de bază ale unui procesor cu un singur nucleu și sunt capabile de multitasking și multiprocesare, chiar și în cadrul aplicațiilor individuale.

Dispozitive mobile de procesare

În timp ce microprocesoarele tradiționale atât în ​​computere personale, cât și în supercomputere au trecut printr-o evoluție monumentală, industria computerelor mobile se extinde rapid și se confruntă cu propriile provocări.

Producătorii de microprocesoare integrează tot felul de caracteristici pentru a îmbunătăți experiența individuală.

Compensarea dintre a avea o viteză mai rapidă și gestionarea căldurii rămâne o durere de cap, fără să mai vorbim de impactul asupra bateriilor mobile ale acestor procesoare mai rapide.

Unitatea de procesare grafică (GPU)

De asemenea, procesorul de grafică produce calcule matematice, doar de această dată, cu preferință pentru imagini, videoclipuri și alte tipuri de grafică.

Aceste sarcini au fost gestionate anterior de microprocesor, dar pe măsură ce aplicațiile CAD cu intensitate grafică au devenit comune, a apărut o nevoie pentru hardware-ul de procesare dedicat, capabil să gestioneze astfel de sarcini fără a afecta performanța generală a computerului.

GPU tipic vine în trei forme diferite. De obicei este conectat separat la placa de bază. Este integrat cu procesorul sau vine ca un cip separat pe placa de bază. GPU este disponibil pentru desktop, laptop și, de asemenea, computere mobile.

Intel și Nvidia sunt principalele chipset-uri grafice de pe piață, aceasta din urmă fiind alegerea preferată pentru procesarea grafică principală.

Exemple

- Unitate centrală de procesare (CPU)

Cel mai important dispozitiv de procesare din sistemul informatic. Se mai numește microprocesor.

Este un cip intern al computerului care procesează toate operațiunile pe care le primește de la dispozitivele și aplicațiile care rulează pe computer.

Intel 8080

Introdus în 1974, avea o arhitectură pe 8 biți, 6.000 de tranzistoare, viteză de 2 MHz, acces la 64 K de memorie și de 10 ori performanța a 8008.

Intel 8086

Introducere în 1978. A folosit o arhitectură pe 16 biți. Avea 29.000 de tranzistoare, care circula cu viteze cuprinse între 5 MHz și 10 MHz. Acesta ar putea accesa 1 megabyte de memorie.

Intel 80286

A fost lansat în 1982. Avea 134.000 de tranzistoare, care funcționau la viteze de ceas de 4MHz la 12MHz. Primul procesor compatibil cu procesoarele anterioare.

Pentium

Introduceți de Intel în 1993. Pot fi folosiți cu viteze de la 60 MHz la 300 MHz. Când a fost lansat, avea aproape două milioane de tranzistoare mai mult decât procesorul 80486DX, cu un magistralu de date pe 64 de biți.

Core Duo

Primul procesor Intel dual-core dezvoltat pentru computere mobile, introdus în 2006. A fost, de asemenea, primul procesor Intel utilizat în calculatoarele Apple.

Intel core i7

Este o serie de procesoare care acoperă 8 generații de cipuri Intel. Are 4 sau 6 nuclee, cu viteze cuprinse între 2,6 și 3,7 GHz. A fost introdus în 2008.

- Placa de baza

De asemenea, desemnată placă de bază. Este cea mai mare placă din interiorul computerului. Găzduiește procesorul, memoria, autobuzele și toate celelalte elemente.

Alocă putere și oferă o formă de comunicare pentru ca toate elementele hardware să comunice între ele.

- Chip

Grup de circuite integrate care lucrează împreună, menținând și controlând întregul sistem informatic. Astfel gestionează fluxul de date în întregul sistem.

- Ceas

Este folosit pentru a ține pasul cu toate calculele calculatorului. Acesta consolidează faptul că toate circuitele din computer pot funcționa simultan.

- Slot de expansiune

Priză amplasată pe placa de bază. Este utilizat pentru a conecta o placă de expansiune, oferind astfel funcții complementare unui computer, cum ar fi video, audio, stocare etc.

- Magistrala de date

Un set de cabluri pe care CPU le folosește pentru a transmite informații între toate elementele unui sistem informatic.

- Autobuzul de adrese

Set de cabluri conductoare care transportă doar adrese. Informațiile curg de la microprocesor la memorie sau la dispozitivele de intrare / ieșire.

- Autobuzul de control

Poartă semnale care informează starea diferitelor dispozitive. În mod normal, magistrala de control are o singură adresă.

- Placă grafică

Card de expansiune care se duce în placa de bază a unui computer. Se ocupă de procesarea imaginilor și a videoclipurilor. Este folosit pentru a crea o imagine pe un ecran.

- Unitatea de procesare grafică (GPU)

Circuit electronic care este dedicat gestionării memoriei pentru a accelera crearea de imagini destinate a fi transmise pe un dispozitiv de afișare.

Diferența dintre un GPU și o placă grafică este similară cu diferența dintre un procesor și o placă de bază.

- Card de interfață de rețea (NIC)

Card de expansiune care este utilizat pentru a vă conecta la orice rețea sau chiar la Internet, folosind un cablu cu conector RJ-45.

Aceste carduri pot comunica între ele printr-un comutator de rețea sau dacă sunt conectate direct.

- Card fără fir

Aproape toate computerele moderne au o interfață pentru conectarea la o rețea wireless (Wi-Fi), care este încorporată chiar pe placa de bază.

- Placă de sunet

Card de expansiune folosit pentru a reproduce orice tip de audio pe un computer, care poate fi auzit prin difuzoare.

Inclus în computer, fie într-un slot de expansiune, fie integrat în placa de bază.

- Controler de stocare în masă

Gestionează stocarea și regăsirea datelor care sunt stocate permanent pe un hard disk sau un dispozitiv similar. Are propriul procesor specializat pentru a efectua aceste operații.

Referințe

1. Computer Hope (2018). Dispozitiv de procesare. Luat de la: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Ce sunt dispozitivele de procesare a computerului? Luat de la: am7s.com.
3. Solomon (2018). Tipuri de hardware de calculator - dispozitive de procesare. Zig Link IT. Luat de la: ziglinkit.com.
4. Pagini Hub (2019). Dispozitive de prelucrare a datelor. Luat de la: hubpages.com.
5. Wikipedia, enciclopedia gratuită (2019). Unități centrale de procesare. Preluat de la: en.wikipedia.org.
6. Computer Hope (2019). PROCESOR. Luat de la: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019) .Procesor (procesor). TechTarget. Luat de la: whatis.techtarget.com.