FELDOLGOZÓ ESZKÖZÖK: EVOLÚCIÓ, TÍPUSOK, PÉLDÁK - TECHNOLÓGIA - 2025

A számítógép feldolgozó eszközei olyan egységek, amelyek fontos szerepet játszanak a számítógép feldolgozási műveleteiben. Az adatok feldolgozására szolgálnak, a program utasításait követve.

A feldolgozás a számítógép legfontosabb funkciója, mivel ebben a szakaszban az adatok hasznos információkké történő átalakítása sok számítógépes feldolgozó eszköz segítségével történik.

Forrás: pixabay.com

A feldolgozó eszközök fő funkciója az, hogy felelõsséggel jár az ékesszerû információk beszerzése az adatokból, amelyeket több ilyen eszköz segítségével átalakítottak.

A hang- és képfeldolgozás az adatok tisztításából áll, oly módon, hogy kellemesebb legyen a fülnek és a szemnek, ezáltal reálisabbnak tűnik.

Ez az oka annak, hogy egyes videokártyákkal jobban látható, mint másokkal, mert a videokártya feldolgozza az adatokat a realizmus javítása érdekében. Ugyanez történik a hangkártyákkal és az audio minőséggel.

feldolgozó

Ha valamely információ bemeneti eszközről, például a billentyűzetről érkezik a számítógépre, ennek az információnak átmeneti úton kell eljutnia, mielőtt felhasználható egy kimeneti eszközhöz, például a monitorhoz.

A feldolgozó eszköz bármilyen eszköz vagy eszköz a számítógépben, amely felelős ezen közbenső útvonal kezeléséért. Funkciókat működtetnek, különböző számításokat végeznek, és más hardver eszközöket is irányítanak.

A feldolgozó eszközök különféle típusú adatok között konvertálnak, valamint az adatokkal manipulálnak és végrehajthatnak feladatokat.

Általában a CPU kifejezés egy processzorra vonatkozik, pontosabban annak számítási egységére és vezérlőegységére, ily módon megkülönböztetve ezeket az elemeket a számítógép külső alkotóelemeitől, mint például a fő memória és a bemeneti / kimeneti áramkörök.

A processzor szorosan együttműködik a fő memóriával és a perifériás tároló eszközökkel.

Lehet, hogy más rendszerek és perifériák is működnek az adatok gyűjtésének, tárolásának és terjesztésének elősegítésében, de a feldolgozási feladatok a processzorra jellemzőek.

Az evolúció az elsőtől a jelenig

Kezdeti szakasz

A korai számítógépeket, mint például az ENIAC-t, minden feladat elvégzésekor fizikailag be kell vezetni.

1945-ben von Neumann matematikus vázlatot adott el az EDVAC nevű tárolt programszámítógép számára, amelyet végül 1949-ben készítenek el.

Az első olyan eszközök, amelyeket helyesen lehetne CPU-knak nevezni, a tárolt programmal rendelkező számítógép megérkezésekor jöttek létre.

Az EDVAC számára létrehozott programokat a számítógép fő memóriájában tárolták, ahelyett, hogy a számítógép vezetékein keresztül kellett volna létrehozniuk.

Ezért az EDVAC által futtatott programot fel lehet cserélni a memóriatartalom egyszerű megváltoztatásával.

Az első processzorok egyedi tervek voltak, amelyeket egy adott számítógépen használtak. Ezt követően ez a CPU-k egyedi tervezésének egy módszere egy adott alkalmazás számára lehetővé tette a multitasking processzorok nagyszámú fejlesztését.

Relék és vákuumcsövek

Általában kapcsolóként használták őket. Egy számítógépnek ezer eszközre volt szüksége. Az olyan csőszámítógépek, mint az EDVAC, átlagosan nyolc óránként összeomlanak.

Végül a csőalapú CPU-k nélkülözhetetlenek voltak, mert az érzékelhető sebesség előnyei meghaladták a megbízhatóság problémáját.

Ezek a korai szinkron CPU-k alacsony órasebességgel futtak a jelenlegi mikroelektronikai konstrukciókhoz képest, nagyrészt a gyártásuk során használt kapcsolóelemek lassú sebessége miatt.

tranzisztorok

Az 1950-es és 1960-as években a CPU-kat már nem kellett nagyméretű és hibás, valamint törékeny kapcsolóberendezések, például relék és vákuumcsövek alapján építeni.

Mivel a különböző technológiák lehetővé tették kisebb, megbízhatóbb elektronikus eszközök gyártását, a CPU tervezésének bonyolultsága is növekedett. Az első javulás a tranzisztor megjelenésével történt.

Ezzel az előrehaladással lehetett nagyobb bonyolultságú CPU-kat készíteni, amelyek egy vagy több áramköri kártyán sokkal kevésbé buktak le. A tranzisztorokon alapuló számítógépek számos fejlesztést kínáltak az előzőekhöz képest.

Amellett, hogy alacsonyabb fogyasztású és sokkal megbízhatóbb, a tranzisztorok lehetővé tették a processzorok számára, hogy gyorsabban működjenek, köszönhetően a tranzisztor alacsony kapcsolási idejének, amelyet a vákuumcsőhöz képest.

Integrált áramkörök

A MOS tranzisztorot a Bell Labs találta ki 1959-ben. Nagy skálázhatóságú, sokkal kevesebb energiát fogyaszt és sokkal kondenzáltabb, mint a bipoláris csomópontú tranzisztorok. Ez lehetővé tette nagy sűrűségű integrált áramkörök felépítését.

Így kifejlesztettek egy módszert sok összekapcsolt tranzisztor gyártására egy kompakt területen. Az integrált áramkör lehetővé tette sok tranzisztor előállítását egyetlen sablonban vagy félvezetőn alapuló "forgácsban".

A szabványosítás a tranzisztoros makro- és a mini számítógépek szakaszában kezdődött, és drámai módon felgyorsult az integrált áramkör széles körű elterjedésével, lehetővé téve az egyre összetettebb CPU-k tervezését és gyártását.

A mikroelektronikai technológia fejlődésével több tranzisztor helyezhető el az integrált áramkörökben, ezáltal csökkentve a processzor kitöltéséhez szükséges integrált áramkörök számát.

Az integrált áramkörök több százra, később pedig több ezerre növelték a tranzisztorok számát. 1968-ra a teljes CPU felépítéséhez szükséges integrált áramkörök számát 24-re csökkentették, mindegyik mintegy 1000 MOS tranzisztort tartalmaz.

mikroprocesszor

A mai mikroprocesszor megjelenése előtt a számítógépek több egyre kisebb méretű integrált áramkört használtak, amelyek szétszórták az áramkört.

A ma ismert CPU-t először az Intel fejlesztette ki 1971-ben, hogy személyi számítógépek keretén belül működjön.

Ez az első mikroprocesszor az Intel 4004 elnevezésű 4-bites processzor volt. Később új, 8-bites, 16-bites, 32-bites és 64-bites architektúrákkal helyettesítették.

A mikroprocesszor egy szilikon félvezető anyagból készült integrált áramköri lap, milliónyi elektromos alkatrészekkel együtt.

Végül a nyolcvanas évek és későbbi évtizedek negyedik generációs számítógépeinek központi processzorává vált.

A modern mikroprocesszorok megjelennek az elektronikus eszközökben, autóktól mobiltelefonokig, sőt játékokig is.

típusai

Korábban a számítógépes processzorok számokat használtak azonosításukhoz, így elősegítve a leggyorsabb processzorok azonosítását. Például az Intel 80386 (386) processzor gyorsabb volt, mint a 80286 (286) processzor.

Miután az Intel Pentium processzor belépett a piacra, amelyet logikusan 80586-nak kellett volna nevezni, a többi processzor olyan neveket kezdett hordozni, mint a Celeron és az Athlon.

Jelenleg a különféle processzorneveken kívül különböző kapacitások, sebességek és architektúrák is vannak (32-bites és 64-bites).

Többmagos feldolgozó eszközök

A chip méretének növekvő korlátozása ellenére az a vágy, hogy az új processzorokból több energiát nyerjenek, továbbra is motiválja a gyártókat.

Az egyik ilyen újítás a többmagos processzor bevezetése volt, egy egyetlen mikroprocesszoros chip, amely képes többmagos processzorra. 2005-ben az Intel és az AMD többmagos kivitelű prototípus chipeket adott ki.

Az Intel Pentium D kétmagos processzora volt, összehasonlítva az AMD Athlon X2 kettős processzorával, a csúcskategóriás szerverek számára szánt chiptel.

Ez azonban csak a mikroprocesszor-chipek forradalmi trendeinek kezdete volt. A következő években a többmagos processzorok a kétmagos chipektől (például az Intel Core 2 Duo) tízmagos chipekké fejlődtek, mint például az Intel Xion E7-2850.

Általában véve, a többmagos processzorok többet kínálnak, mint az egymagos processzorok, és képesek több feladatra és többprocesszálásra, még az egyes alkalmazásokon belül is.

Mobil feldolgozó eszközök

Míg a hagyományos mikroprocesszorok mind a személyi számítógépekben, mind a szuperszámítógépekben monumentális fejlődésen mentek keresztül, a mobil számítástechnikai ipar gyorsan bővül, és saját kihívásokkal néz szembe.

A mikroprocesszor gyártói mindenféle funkciót integrálnak, hogy fokozza az egyéni élményt.

A gyorsabb sebesség és a hőkezelés közötti kompromisszum továbbra is fejfájást jelent, nem is beszélve a gyorsabb processzorok mobil akkumulátorokra gyakorolt ​​hatásáról.

Grafikus feldolgozó egység (GPU)

A grafikus processzor matematikai számításokat is készít, csak ezúttal, előnyben részesítve a képeket, videókat és más típusú grafikákat.

Ezeket a feladatokat korábban a mikroprocesszor kezeli, de ahogy a grafikusigényes CAD alkalmazások egyre gyakoribbak lettek, szükség volt olyan dedikált feldolgozó hardverre, amely képes az ilyen feladatok kezelésére anélkül, hogy a számítógép teljes teljesítményét befolyásolná.

A tipikus GPU háromféle formában jelenik meg. Általában külön csatlakozik az alaplaphoz. Integrálva van a CPU-val, vagy külön bővítményként érkezik az alaplapon. A GPU asztali, laptop és mobil számítógépekhez is elérhető.

Az Intel és az Nvidia a piac vezető grafikus lapkakészlete, utóbbi az előnyben részesített választás a fő grafikai feldolgozáshoz.

Példák

- központi feldolgozó egység (CPU)

A számítógépes rendszer legfontosabb feldolgozó eszköze. Mikroprocesszornak is nevezik.

Ez a számítógép belső chipe, amely feldolgozza az összes műveletet, amelyet a számítógépen futó eszközökről és alkalmazásokból kap.

Intel 8080

Az 1974-ben bevezetett 8 bites architektúrával, 6000 tranzisztorral, 2MHz-es sebességgel, 64K memóriához való hozzáféréssel és a 8008-as teljesítményének tízszeresével rendelkezik.

Intel 8086

1978-ban mutatták be. 16 bites architektúrát használt. 29 000 tranzisztorral rendelkezik, amelyek 5MHz és 10MHz közötti sebességgel futnak. 1 megabájt memóriát tud elérni.

Intel 80286

1984-ben indították el. 134 000 tranzisztorral volt ellátva, 4 és 12 MHz közötti sebességgel működve. Az első processzor kompatibilis a korábbi processzorokkal.

Pentium

Az Intel vezette be 1993-ban. Használhatók 60MHz és 300MHz közötti sebességgel. Kiadásakor majdnem kétmillióval több tranzisztorral rendelkezett, mint a 80486DX processzornál, 64 bites adat busszal.

Core Duo

Az Intel első kétmagos processzorát fejlesztették ki a mobil számítógépek számára, amelyet 2006-ban vezettek be. Ez volt az első Intel processzor, amelyet az Apple számítógépekben használtak.

Intel core i7

Ez egy CPU sorozat, amely az Intel chipek 8 generációját foglalja magában. 4 vagy 6 maggal rendelkezik, 2,6 és 3,7 GHz közötti sebességgel, 2008-ban mutatták be.

- Alaplap

Alaplapnak is nevezik. Ez a legnagyobb tábla a számítógép belsejében. A CPU-t, a memóriát, a buszokat és az összes többi elemet tartalmazza.

Elosztja az energiát, és biztosít egyfajta kommunikációt az összes hardver elem számára, hogy egymással kommunikálhassanak.

- Forgács

Integrált áramkörök csoportja, amelyek együtt dolgoznak, karbantartják és irányítják a teljes számítógépes rendszert. Így kezeli az adatáramlást az egész rendszeren.

- Óra

Arra szolgál, hogy lépést tartson a számítógép összes számításával. Megerősíti, hogy a számítógépen belüli összes áramkör egyszerre működhet együtt.

- Bővítő nyílás

Az alaplapon található aljzat. Egy bővítőkártya csatlakoztatására szolgál, így kiegészítő funkciókat biztosít a számítógéphez, például videó, hang, tárolás stb.

- Adatbusz

Kábelkészlet, amelyet a CPU használ az információ továbbítására a számítógépes rendszer összes eleme között.

- Cím busz

Vezető kábelkészlet, amely csak címeket hordoz. Az információ a mikroprocesszorról a memóriába vagy a bemeneti / kimeneti eszközökre áramlik.

- Vezérlő busz

Ez a jel továbbítja a különböző eszközök állapotát. A vezérlő busznak általában csak egy címe van.

- Grafikus kártya

Bővítőkártya, amely bemegy a számítógép alaplapjába. A kép és a videó feldolgozása foglalkozik. A képernyőn egy kép létrehozására használják.

- Grafikus feldolgozó egység (GPU)

Elektronikus áramkör, amely a memória kezelésére szolgál, hogy felgyorsítsa a megjelenítő eszközön sugározandó képek létrehozását.

A GPU és a grafikus kártya közötti különbség hasonló a CPU és az alaplap közötti különbséghez.

- Hálózati interfész kártya (NIC)

Bővítőkártya, amelyet bármilyen hálózathoz vagy akár az internethez is csatlakoztatunk egy RJ-45 csatlakozóval ellátott kábel segítségével.

Ezek a kártyák hálózati kapcsolón keresztül, vagy közvetlenül csatlakoztatva képesek kommunikálni egymással.

- Vezeték nélküli kártya

Szinte minden modern számítógép rendelkezik felülettel a vezeték nélküli hálózathoz (Wi-Fi) való csatlakozáshoz, amely közvetlenül az alaplapba van beépítve.

- Hangkártya

Bővítőkártya bármilyen típusú hang lejátszására a számítógépen, amely hangszórón keresztül hallható.

A számítógép részét képezi, akár bővítő nyílásban, akár az alaplapba integrálva.

- Tároló vezérlő

A merevlemezen vagy hasonló eszközön véglegesen tárolt adatok tárolását és visszakeresését kezeli. Saját speciális CPU-val rendelkezik ezeknek a műveleteknek a végrehajtására.

Irodalom

1. Computer Hope (2018). Feldolgozó eszköz. Forrás: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Mik azok a számítógépes feldolgozó eszközök? Forrás: am7s.com.
3. Salamon (2018). Típusú számítógépes hardver - feldolgozó eszközök. Zig Link IT. Forrás: ziglinkit.com.
4. Hub Pages (2019). Adatfeldolgozó eszközök. Forrás: hubpages.com.
5. Wikipedia, a szabad enciklopédia (2019). Központi feldolgozó egység. Forrás: en.wikipedia.org.
6. Számítógépes remény (2019). PROCESSZOR. Forrás: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019), processzor (CPU). TechTarget. Forrás: whatis.techtarget.com.