SPRACOVATEĽSKÉ ZARIADENIA: VÝVOJ, TYPY, PRÍKLADY - TECHNOLÓGIE - 2026

Počítač spracovateľských zariadení sú jednotky, ktoré hrajú dôležitú úlohu pri spracovaní počítačov. Používajú sa na spracovanie údajov podľa pokynov programu.

Spracovanie je najdôležitejšou funkciou počítača, pretože v tejto fáze sa uskutočňuje transformácia údajov na užitočné informácie pomocou mnohých zariadení na počítačové spracovanie.

Zdroj: pixabay.com

Hlavnou funkciou spracovateľských zariadení je zodpovednosť za získanie výrečných informácií z údajov, ktoré sa transformujú pomocou niekoľkých z týchto zariadení.

Zvukové a obrazové spracovanie spočíva v vyčistení údajov takým spôsobom, aby bolo príjemnejšie pre ucho a oko, čím sa javí realistickejším.

To je dôvod, prečo sa dá vidieť s niektorými grafickými kartami lepšie ako iné, pretože grafická karta spracováva údaje na zlepšenie realizmu. To isté sa deje so zvukovými kartami a kvalitou zvuku.

procesor

Vždy, keď informácie prídu k počítaču z nejakého vstupného zariadenia, napríklad z klávesnice, musia tieto informácie prejsť prechodnou cestou, aby sa mohli použiť pre výstupné zariadenie, ako je napríklad monitor.

Spracovateľské zariadenie je akékoľvek zariadenie alebo nástroj v počítači, ktorý je zodpovedný za správu tejto prechodnej cesty. Ovládajú funkcie, vykonávajú rôzne výpočty a tiež ovládajú ďalšie hardvérové ​​zariadenia.

Spracovateľské zariadenia konvertujú medzi rôznymi typmi údajov, manipulujú s nimi a vykonávajú s nimi úlohy.

Termín CPU obvykle zodpovedá procesoru a konkrétnejšie jeho výpočtovej jednotke a riadiacej jednotke, čím sa tieto prvky odlišujú od vonkajších komponentov počítača, ako je hlavná pamäť a vstupné / výstupné obvody.

Procesor pracuje v úzkej koordinácii s hlavnou pamäťou a periférnymi úložnými zariadeniami.

Môžu existovať aj iné systémy a periférne zariadenia, ktoré pomáhajú zhromažďovať, ukladať a šíriť údaje, ale spracovateľské úlohy sú pre spracovateľa jedinečné.

Vývoj od prvého do súčasnosti

Počiatočné štádium

Počiatočné počítače, rovnako ako ENIAC, museli byť fyzicky zapojené zakaždým, keď sa vykonala iná úloha.

V roku 1945 matematik von Neumann distribuoval skicu pre počítač s uloženým programom s názvom EDVAC, ktorý by mal byť dokončený v roku 1949.

Prvé zariadenia, ktoré by sa dali správne nazvať CPU, prišli s príchodom tohto počítača s uloženým programom.

Programy vytvorené pre EDVAC boli uložené skôr v hlavnej pamäti počítača, než aby sa museli zakladať prostredníctvom počítačových prepojení.

Program, ktorý bol spustený EDVAC, sa preto dal zameniť za jednoduchú zmenu obsahu pamäte.

Prvé CPU boli jedinečné návrhy, ktoré boli použité v konkrétnom počítači. Následne táto metóda navrhovania CPU jednotlivo pre konkrétnu aplikáciu umožnila vývoj vo viacerých počtoch procesorov multitaskingu.

Relé a vákuové trubice

Bežne sa používali ako spínacie zariadenia. Počítač potreboval tisíce týchto zariadení. Trubicové počítače ako EDVAC v priemere padali každých osem hodín.

Nakoniec, CPU na báze elektrónok sa stali nevyhnutnými, pretože výhody značnej rýchlosti prevážili ich problém so spoľahlivosťou.

Tieto skoré synchrónne procesory bežali pri nízkych rýchlostiach hodín v porovnaní so súčasnými mikroelektronickými návrhmi, a to najmä v dôsledku nízkej rýchlosti prepínacích prvkov používaných pri ich výrobe.

tranzistory

Počas päťdesiatych a šesťdesiatych rokov už nemuseli byť CPU budované na základe spínacích zariadení tak veľkých a zlyhávajúcich, ako aj krehkých, ako sú relé a vákuové trubice.

Keďže rôzne technológie umožnili výrobu menších a spoľahlivejších elektronických zariadení, zvýšila sa aj zložitosť návrhu CPU. Prvé zlepšenie tohto druhu bolo dosiahnuté príchodom tranzistora.

S týmto pokrokom bolo možné vyrobiť CPU s väčšou zložitosťou, ktorá zlyhala oveľa menej v jednej alebo viacerých doskách s plošnými spojmi. Počítače, ktoré boli založené na tranzistoroch, ponúkli v porovnaní s predchádzajúcimi radom vylepšení.

Okrem ponúkania nižšej spotreby energie a väčšej spoľahlivosti tranzistory umožnili procesorom pracovať rýchlejšie, vďaka nízkemu času spínania, ktorý má tranzistor v porovnaní s vákuovou trubicou.

Integrované obvody

Tranzistor MOS bol vynájdený firmou Bell Labs v roku 1959. Má vysokú škálovateľnosť, rovnako ako spotrebuje oveľa menej elektriny a je oveľa kondenzovanejší ako bipolárne tranzistory. To umožnilo vybudovanie integrovaných obvodov s vysokou hustotou.

Bol teda vyvinutý spôsob výroby mnohých vzájomne prepojených tranzistorov v kompaktnej oblasti. Integrovaný obvod umožnil výrobu veľkého počtu tranzistorov v jedinej forme alebo v „čipe“ na báze polovodičov.

Normalizácia sa začala vo fáze tranzistorových makropočítačov a minipočítačov a dramaticky sa zrýchlila s rozšíreným rozšírením integrovaného obvodu, čo umožnilo navrhovať a vyrábať čoraz zložitejšie CPU.

Ako mikroelektronická technológia postupovala, do integrovaných obvodov bolo možné umiestniť viac tranzistorov, čím sa znížil počet integrovaných obvodov potrebných na dokončenie CPU.

Integrované obvody zvýšili počet tranzistorov na stovky a neskôr na tisíce. Do roku 1968 sa počet integrovaných obvodov potrebných na vybudovanie úplného CPU znížil na 24, z ktorých každý obsahoval asi 1 000 tranzistorov MOS.

mikroprocesor

Pred príchodom dnešného mikroprocesora používali počítače viac integrovaných obvodov, ktoré boli rozptýlené po doske plošných spojov.

CPU, ako je známe dnes, bol prvýkrát vyvinutý v roku 1971 spoločnosťou Intel, aby fungoval v rámci osobných počítačov.

Týmto prvým mikroprocesorom bol 4-bitový procesor s názvom Intel 4004. Následne ho nahradili novšie návrhy s 8-bitovými, 16-bitovými, 32-bitovými a 64-bitovými architektúrami.

Mikroprocesor je čip s integrovaným obvodom vyrobený z kremíkového polovodičového materiálu s miliónmi elektrických komponentov vo svojom priestore.

Nakoniec sa stal ústredným procesorom pre počítače štvrtej generácie 80. a neskorších desaťročí.

Moderné mikroprocesory sa objavujú v elektronických zariadeniach, od automobilov po mobilné telefóny a dokonca aj hračky.

druhy

Doteraz používali počítačoví spracovatelia čísla ako svoju identifikáciu, čo pomáha identifikovať najrýchlejších spracovateľov. Napríklad procesor Intel 80386 (386) bol rýchlejší ako procesor 80286 (286).

Po vstupe procesora Intel Pentium na trh, ktorý sa mal logicky nazývať 80586, začali ostatní spracovatelia niesť mená ako Celeron a Athlon.

V súčasnosti okrem rôznych názvov procesorov existujú rôzne kapacity, rýchlosti a architektúry (32-bitové a 64-bitové).

Viacjadrové spracovateľské zariadenia

Napriek rastúcim obmedzeniam vo veľkosti čipov túžba vyrábať viac energie od nových procesorov naďalej motivuje výrobcov.

Jednou z týchto inovácií bolo zavedenie viacjadrového procesora, jedného mikroprocesorového čipu schopného mať viacjadrový procesor. V roku 2005 Intel a AMD vydali prototypové čipy s viacjadrovými návrhmi.

Intel Pentium D bol dvojjadrový procesor, ktorý bol porovnávaný s dvojitým procesorom AMD Athlon X2, čipom určeným pre špičkové servery.

Bol to však iba začiatok revolučných trendov v mikroprocesorových čipoch. V nasledujúcich rokoch sa viacjadrové procesory vyvinuli z dvojjadrových čipov, napríklad Intel Core 2 Duo, na desaťjadrové čipy, napríklad Intel Xion E7-2850.

Vo všeobecnosti viacjadrové procesory ponúkajú viac ako len základy jednojadrového procesora a sú schopné multitaskingu a multiprocesingu, dokonca aj v rámci jednotlivých aplikácií.

Mobilné spracovateľské zariadenia

Zatiaľ čo tradičné mikroprocesory osobných počítačov aj superpočítačov prešli obrovským vývojom, priemysel mobilných počítačov sa rýchlo rozširuje a čelí vlastným výzvam.

Výrobcovia mikroprocesorov integrujú všetky druhy funkcií, aby zlepšili individuálny zážitok.

Rovnováha medzi vyššou rýchlosťou a reguláciou tepla zostáva bolesťou hlavy, nehovoriac o vplyve týchto rýchlejších procesorov na mobilné batérie.

Grafická jednotka (GPU)

Grafický procesor vytvára iba matematické výpočty, ale tentoraz s preferenciou obrázkov, videí a iných typov grafiky.

Tieto úlohy boli predtým riadené mikroprocesorom, ale ako sa bežné CAD aplikácie náročné na grafiku stali bežnými, vyvstala potreba špecializovaného hardvéru na spracovanie schopného zvládnuť takéto úlohy bez ovplyvnenia celkového výkonu počítača.

Typický GPU má tri rôzne formy. Zvyčajne je pripojený osobitne k základnej doske. Je integrovaný s procesorom alebo je dodávaný ako samostatný prídavný čip na základnej doske. GPU je k dispozícii pre stolné, prenosné aj mobilné počítače.

Intel a Nvidia sú poprednými grafickými čipovými sadami na trhu, pričom druhá z nich je preferovanou voľbou pre hlavné grafické spracovanie.

Príklady

- Centrálna procesorová jednotka (CPU)

Najdôležitejšie spracovateľské zariadenie v počítačovom systéme. Nazýva sa aj mikroprocesor.

Je to interný čip počítača, ktorý spracováva všetky operácie, ktoré prijíma zo zariadení a aplikácií spustených v počítači.

Intel 8080

Bola predstavená v roku 1974 a mala 8-bitovú architektúru, 6 000 tranzistorov, rýchlosť 2 MHz, prístup k 64 kB pamäte a 10-násobok výkonu 8008.

Intel 8086

Bola uvedená v roku 1978. Používa 16-bitovú architektúru. Má 29 000 tranzistorov, ktoré bežia pri rýchlostiach medzi 5 MHz a 10 MHz. Mohol by mať prístup k 1 megabajtu pamäte.

Intel 80286

Bola uvedená na trh v roku 1982. Mala 134 000 tranzistorov, pracujúcich pri hodinových rýchlostiach od 4 MHz do 12 MHz. Prvý procesor kompatibilný s predchádzajúcimi procesormi.

Pentium

Spoločnosť Intel bola predstavená v roku 1993. Môžu sa používať s rýchlosťami od 60 MHz do 300 MHz. Keď bol prepustený, mal takmer o dva milióny viac tranzistorov ako procesor 80486DX so 64-bitovou dátovou zbernicou.

Core Duo

Prvý dvojjadrový procesor Intel vyvinutý pre mobilné počítače, uvedený na trh v roku 2006. Bol to tiež prvý procesor Intel používaný v počítačoch Apple.

Intel Core i7

Je to séria CPU pokrývajúca 8 generácií čipov Intel. Má 4 alebo 6 jadier s rýchlosťami medzi 2,6 a 3,7 GHz a bol predstavený v roku 2008.

- základná doska

Tiež označená základná doska. Je to najväčšia doska vo vnútri počítača. Obsahuje procesor, pamäť, zbernice a všetky ostatné prvky.

Prideluje výkon a poskytuje formu komunikácie pre všetky hardvérové ​​prvky na vzájomnú komunikáciu.

- Čip

Skupina integrovaných obvodov, ktoré spolupracujú, udržiavajú a kontrolujú celý počítačový systém. Riadi tak tok údajov v systéme.

- Hodiny

Používa sa na udržanie tempa so všetkými výpočtami počítača. Posilňuje to, aby všetky obvody v počítači mohli spolupracovať súčasne.

- rozširujúci slot

Zásuvka umiestnená na základnej doske. Používa sa na pripojenie rozširujúcej karty, čím poskytuje doplnkové funkcie k počítaču, ako je video, zvuk, úložisko atď.

- Dátová zbernica

Sada káblov, ktoré CPU používa na prenos informácií medzi všetkými prvkami počítačového systému.

- Adresový autobus

Sada vodivých káblov, ktoré nesú iba adresy. Informácie tečú z mikroprocesora do pamäte alebo do vstupných / výstupných zariadení.

- Riadiaca zbernica

Prenáša signály, ktoré informujú o stave rôznych zariadení. Riadiaca zbernica má obvykle iba jednu adresu.

- Grafická karta

Rozširujúca karta, ktorá ide do základnej dosky počítača. Zaoberá sa spracovaním obrazu a videa. Používa sa na vytvorenie obrázka na obrazovke.

- Grafická jednotka (GPU)

Elektronický obvod, ktorý je určený na správu pamäte na urýchlenie vytvárania obrázkov určených na vysielanie na zobrazovacom zariadení.

Rozdiel medzi grafickým procesorom a grafickou kartou je podobný rozdielu medzi procesorom a základnou doskou.

- Karta sieťového rozhrania (NIC)

Rozširovacia karta, ktorá sa používa na pripojenie k akejkoľvek sieti alebo dokonca k internetu pomocou kábla s konektorom RJ-45.

Tieto karty môžu navzájom komunikovať prostredníctvom sieťového prepínača alebo ak sú priamo pripojené.

- Bezdrôtová karta

Takmer všetky moderné počítače majú rozhranie na pripojenie k bezdrôtovej sieti (Wi-Fi), ktorá je zabudovaná priamo do základnej dosky.

- Zvuková karta

Rozširujúca karta slúži na reprodukciu akéhokoľvek typu zvuku v počítači, ktorý je počuť prostredníctvom reproduktorov.

Zahrnuté v počítači, buď v rozširujúcom slote, alebo integrované do základnej dosky.

- Ovládač hromadného ukladania

Zaoberá sa ukladaním a získavaním údajov, ktoré sú trvalo uložené na pevnom disku alebo podobnom zariadení. Na vykonávanie týchto operácií má vlastný špecializovaný procesor.

Referencie

1. Počítačová nádej (2018). Spracovateľské zariadenie. Prevzaté z: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Čo sú to zariadenia na počítačové spracovanie? Prevzaté z: am7s.com.
3. Solomon (2018). Druhy počítačového hardvéru - zariadenia na spracovanie. Zig Link IT. Prevzaté z: ziglinkit.com.
4. Hubové stránky (2019). Zariadenia na spracovanie údajov. Prevzaté z: hubpages.com.
5. Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2019). Centrálna procesorová jednotka. Prevzaté z: en.wikipedia.org.
6. Počítačová nádej (2019). CPU. Prevzaté z: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019). Procesor (CPU). TechTarget. Prevzaté z: whatis.techtarget.com.