BEHANDLINGSENHEDER: EVOLUTION, TYPER, EKSEMPLER - TEKNOLOGI - 2025

Den behandling enheder computer er enheder, som spiller en vigtig rolle i behandlingen af driften af en computer. De bruges til at behandle data ved at følge instruktionerne fra et program.

Behandling er computerens vigtigste funktion, fordi i denne fase udføres transformation af data til nyttig information ved hjælp af mange computerbehandlingsenheder.

Kilde: pixabay.com

Hovedfunktionen for behandlingsapparatet er at have ansvaret for at indhente veltalende information fra de data, der transformeres ved hjælp af flere af disse enheder.

Audio- og videobearbejdning består af at rense dataene på en sådan måde, at de er mere behagelige for øret og for øjet, så de ser mere realistiske ud.

Derfor kan det ses bedre med nogle videokort end andre, fordi videokortet behandler dataene for at forbedre realismen. Det samme sker med lydkort og lydkvalitet.

Processor

Hver gang information ankommer til en computer fra en eller anden inputenhed, f.eks. Tastaturet, skal disse oplysninger køre en mellemsti, før den kan bruges til en outputenhed, f.eks. Skærmen.

En behandlingsenhed kommer til at være enhver enhed eller instrument på computeren, der er ansvarlig for styring af denne mellemsti. De betjener funktioner, udfører forskellige beregninger og styrer også andre hardwareenheder.

Behandlingsenheder konverterer mellem forskellige typer data samt manipulerer og udfører opgaver med dataene.

Normalt svarer udtrykket CPU til en processor og mere specifikt sin beregningsenhed og kontrolenhed, hvorved disse elementer adskilles fra de eksterne komponenter på computeren, såsom hovedhukommelsen og input / output-kredsløbene.

Processoren fungerer tæt sammen med hovedhukommelsen og perifere lagerenheder.

Der kan være andre systemer og perifere enheder, der arbejder for at hjælpe med at indsamle, gemme og sprede dataene, men behandlingsopgaverne er unikke for processoren.

Evolution fra første til nutid

Indledende fase

Tidlige computere, ligesom ENIAC, måtte tilsluttes fysisk hver gang en anden opgave blev udført.

I 1945 distribuerede matematikeren von Neumann en skitse til en computer med lagret program, kaldet EDVAC, som endelig ville være færdig i 1949.

De første enheder, der korrekt kunne kaldes CPU'er kom med ankomsten af ​​denne computer med et gemt program.

De programmer, der blev oprettet til EDVAC, blev gemt i computerens hovedhukommelse i stedet for at skulle etableres gennem computerforbindelserne.

Derfor kunne det program, EDVAC kørte, udskiftes med en simpel ændring i hukommelsesindhold.

De første CPU'er var unikke design, der blev brugt på en bestemt computer. Efterfølgende udviklede denne metode til design af CPU'er individuelt til en bestemt applikation multitasking-processorer i stort antal.

Relæer og vakuumrør

De blev ofte brugt som skifteindretninger. En computer havde brug for tusinder af disse enheder. Tube-computere som EDVAC styrtede gennemsnitligt hver otte time.

I sidste ende blev rørbaserede CPU'er uundværlige, fordi fordelene ved at have en betydelig hastighed opvejer deres pålidelighedsproblem.

Disse tidlige synkrone CPU'er kørte med en lav urhastighed sammenlignet med den nuværende mikroelektroniske konstruktion, hovedsageligt på grund af den langsomme hastighed af de skifteelementer, der blev brugt til deres fremstilling.

Transistorer

I løbet af 1950'erne og 1960'erne var det ikke længere nødvendigt at opbygge CPU'er på basis af skifteanordninger, der var så store og svigtende såvel som sprøde, som relæer og vakuumrør.

Da forskellige teknologier gjorde det muligt at fremstille mindre og mere pålidelige elektroniske enheder, steg kompleksiteten i CPU-designen også. Den første forbedring af sin art blev opnået med fremkomsten af ​​transistoren.

Med dette fremskridt var det muligt at fremstille CPU'er med større kompleksitet, og det mislykkedes meget mindre i et eller flere kredsløbskort. Computere, der var baseret på transistorer, tilbød en række forbedringer i forhold til tidligere.

Ud over at tilbyde lavere strømforbrug og være meget mere pålidelige gjorde transistorer det muligt for processorer at arbejde hurtigere takket være den lave skiftetid, som en transistor havde sammenlignet med et vakuumrør.

Integrerede kredsløb

MOS-transistoren blev opfundet af Bell Labs i 1959. Den har høj skalerbarhed samt bruger meget mindre elektricitet og er meget mere kondenseret end bipolære kryds transistorer. Dette gjorde det muligt at bygge integrerede kredsløb med høj densitet.

Således blev der udviklet en metode til fremstilling af mange sammenkoblede transistorer i et kompakt område. Det integrerede kredsløb gjorde det muligt at fremstille et stort antal transistorer i en enkelt form eller "chip" baseret på halvledere.

Standardisering begyndte i fasen af ​​transistormakrocomputere og minicomputere og accelererede dramatisk med den udbredte diffusion af det integrerede kredsløb, hvilket gjorde det muligt at udvikle og fremstille stadig mere komplekse CPU'er.

Efterhånden som mikroelektronisk teknologi skred frem, kunne flere transistorer placeres i integrerede kredsløb, hvilket reducerer antallet af integrerede kredsløb, der kræves for at fuldføre en CPU.

Integrerede kredsløb øgede antallet af transistorer til hundreder og senere til tusinder. I 1968 var antallet af integrerede kredsløb, der var nødvendigt for at opbygge en komplet CPU, reduceret til 24, der hver indeholdt ca. 1.000 MOS-transistorer.

Mikroprocessor

Før fremkomsten af ​​dagens mikroprocessor brugte computere flere og stadig mindre integrerede kredsløb, der var spredt over kredsløbskortet.

CPU'en, som den er kendt i dag, blev først udviklet i 1971 af Intel til at fungere inden for rammerne af personlige computere.

Denne første mikroprocessor var 4-bit-processoren kaldet Intel 4004. Den er efterfølgende blevet erstattet af nyere design med 8-bit, 16-bit, 32-bit og 64-bit arkitekturer.

Mikroprocessoren er en integreret kredsløbschip lavet af silicium halvledermateriale med millioner af elektriske komponenter i dets rum.

Det blev til sidst den centrale processor til fjerde generation af computere i 1980'erne og senere årtier.

Moderne mikroprocessorer vises i elektroniske enheder, der spænder fra biler til mobiltelefoner og endda legetøj.

typer

Tidligere brugte computerprocessorer numre som deres identifikation, hvilket hjalp med til at identificere de hurtigste processorer. For eksempel var Intel 80386 (386) processor hurtigere end 80286 (286) processor.

Efter at Intel Pentium-processoren kom ind på markedet, som logisk skulle have været kaldet 80586, begyndte de andre processorer at bære navne som Celeron og Athlon.

I øjeblikket er der bortset fra de forskellige processornavne forskellige kapaciteter, hastigheder og arkitekturer (32-bit og 64-bit).

Multi-core behandlingsenheder

På trods af voksende begrænsninger i chipstørrelse fortsætter ønsket om at producere mere strøm fra de nye processorer at motivere producenterne.

En af disse innovationer var introduktionen af ​​multi-core processor, en enkelt mikroprocessorchip, der er i stand til at have en multi-core processor. I 2005 frigav Intel og AMD prototype chips med multi-core designs.

Intels Pentium D var en dual-core processor, der blev sammenlignet med AMDs Athlon X2 dual processor, en chip beregnet til avancerede servere.

Dette var dog kun begyndelsen på de revolutionerende tendenser inden for mikroprocessorchips. I de følgende år udviklede multicore-processorer sig fra dual-core-chips, såsom Intel Core 2 Duo, til ti-core-chips, såsom Intel Xion E7-2850.

Generelt tilbyder multicore-processorer mere end det grundlæggende i en enkelt-core processor og er i stand til multitasking og multiprocessing, selv inden for individuelle applikationer.

Mobilbehandlingsenheder

Mens de traditionelle mikroprocessorer i både personlige computere og supercomputere har gennemgået en monumental udvikling, udvides den mobile databehandlingsindustri hurtigt og står over for sine egne udfordringer.

Mikroprocessorproducenter integrerer alle slags funktioner for at forbedre den individuelle oplevelse.

Afvejningen mellem at have hurtigere hastighed og varmestyring er fortsat en hovedpine, for ikke at nævne indflydelsen på disse hurtigere processors mobilbatterier.

Grafikbehandlingsenhed (GPU)

Grafikprocessoren producerer også matematiske beregninger kun denne gang med en præference for billeder, videoer og andre typer grafik.

Disse opgaver blev tidligere håndteret af mikroprocessoren, men da grafikintensive CAD-applikationer blev almindelige, opstod der et behov for dedikeret behandlingshardware, der var i stand til at håndtere sådanne opgaver uden at påvirke computerens samlede ydelse.

Den typiske GPU findes i tre forskellige former. Normalt er det forbundet separat til bundkortet. Det er integreret med CPU'en, eller det kommer som en separat add-on-chip på bundkortet. GPU'en er tilgængelig til stationære, bærbare computere og også mobile computere.

Intel og Nvidia er de førende grafikchipsæt på markedet, hvor sidstnævnte er det foretrukne valg til hovedgrafikbehandling.

eksempler

- Central Processing Unit (CPU)

Den vigtigste behandlingsenhed i computersystemet. Det kaldes også en mikroprocessor.

Det er en intern chip på computeren, der behandler alle de operationer, den modtager fra enheder og applikationer, der kører på computeren.

Intel 8080

Introduceret i 1974 havde den en 8-bit arkitektur, 6.000 transistorer, 2 MHz hastighed, adgang til 64K hukommelse og 10 gange 8008'ernes ydelse.

Intel 8086

Introduceret i 1978. Den brugte en 16-bit arkitektur. Den havde 29.000 transistorer, der kørte i hastigheder mellem 5MHz og 10MHz. Det kunne få adgang til 1 megabyte hukommelse.

Intel 80286

Det blev lanceret i 1982. Det havde 134.000 transistorer, der arbejdede med urhastigheder fra 4MHz til 12MHz. Første processor kompatibel med tidligere processorer.

Pentium

Introduceret af Intel i 1993. De kan bruges med hastigheder fra 60 MHz til 300 MHz. Da den blev frigivet, havde den næsten to millioner flere transistorer end 80486DX-processoren med en 64-bit databus.

Core Duo

Intels første dual-core-processor udviklet til mobile computere, introduceret i 2006. Det var også den første Intel-processor, der blev brugt i Apple-computere.

Intel core i7

Det er en serie CPU'er, der dækker 8 generationer af Intel-chips. Den har 4 eller 6 kerner med hastigheder mellem 2,6 og 3,7 GHz.Den blev introduceret i 2008.

- Bundkort

Også udpeget bundkort. Det er det største kort inde i computeren. Den huser CPU, hukommelse, busser og alle de andre elementer.

Det tildeler strøm og giver en form for kommunikation for alle hardwareelementer til at kommunikere med hinanden.

- Chip

Gruppe af integrerede kredsløb, der arbejder sammen, vedligeholder og kontrollerer hele computersystemet. Det styrer således strømmen af ​​data i hele systemet.

- Ur

Det bruges til at holde trit med alle beregninger af computeren. Det forstærker, at alle kredsløb i computeren kan arbejde sammen samtidig.

- Udvidelsesplade

Stik placeret på bundkortet. Det bruges til at forbinde et udvidelseskort, hvilket giver komplementære funktioner til en computer, såsom video, lyd, opbevaring osv.

- Databus

Et sæt kabler, som CPU'en bruger til at overføre information mellem alle elementerne i et computersystem.

- Adressebus

Sæt ledende kabler, der kun har adresser. Information flyder fra mikroprocessoren til hukommelsen eller til input / output enheder.

- Kontrol bus

Det bærer de signaler, der informerer status for de forskellige enheder. Normalt har kontrolbussen kun en adresse.

- Grafikkort

Udvidelseskort, der går ind i bundkortet på en computer. Det omhandler billed- og videobehandling. Det bruges til at oprette et billede på en skærm.

- Grafikbehandlingsenhed (GPU)

Elektronisk kredsløb, der er dedikeret til at styre hukommelse for at fremskynde oprettelsen af ​​billeder beregnet til at blive sendt på en skærmenhed.

Forskellen mellem en GPU og et grafikkort ligner forskellen mellem en CPU og et bundkort.

- Netværkskort (NIC)

Udvidelseskort, der bruges til at oprette forbindelse til ethvert netværk eller endda Internettet ved hjælp af et kabel med et RJ-45-stik.

Disse kort kan kommunikere med hinanden via en netværksafbryder, eller hvis de er direkte tilsluttet.

- Trådløst kort

Næsten alle moderne computere har en grænseflade til forbindelse til et trådløst netværk (Wi-Fi), der er indbygget direkte i bundkortet.

- Lyd kort

Udvidelseskort, der bruges til at gengive enhver type lyd på en computer, som kan høres gennem højttalere.

Inkluderet i computeren, enten i et udvidelsesstik eller integreret i bundkortet.

- Masselagercontroller

Det håndterer lagring og hentning af data, der er permanent gemt på en harddisk eller lignende enhed. Det har sin egen specialiserede CPU til at udføre disse operationer.

Referencer

1. Computer Hope (2018). Behandlingsenhed. Taget fra: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Hvad er computerbehandlingsenheder? Taget fra: am7s.com.
3. Solomon (2018). Typer af computerhardware - behandlingsenheder. Zig Link IT. Taget fra: ziglinkit.com.
4. Hub Pages (2019). Databehandlingsenheder. Taget fra: hubpages.com.
5. Wikipedia, gratis encyklopædi (2019). Centralenhed. Taget fra: en.wikipedia.org.
6. Computer Hope (2019). CPU. Taget fra: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019). Processor (CPU). TechTarget. Taget fra: whatis.techtarget.com.