У якім прыладзе кампутара вырабляецца апрацоўка інфармацыі, якую ён атрымлівае? Як гэты працэс ажыццяўляецца? Што за прылада выкарыстоўваецца? Якія ёсць перспектывы яго развіцця?
Што такое працэсар кампутара?
Гэта мікрапрацэсар (інтэгральная схема) або электронны блок, выконваючы машынныя інструкцыі (папросту кажучы, код праграм). Ён з'яўляецца галоўнай часткай апаратнага забеспячэння кампутара. Часам да яго назве дадаюць прэфікс «мікра-». Гэта адмысловая прылада кампутара, прызначанае для апрацоўкі інфармацыі. Давайце трохі зайдём ў гісторыю. Першапачаткова тэрмінам «працэсарнае прыладу» апісвалі спецыяльны клас лагічных машын, якія былі патрэбныя для таго, каб выконваць складаныя кампутарныя праграмы. Паступова адбылося перанясенне назвы цэлага прылады на яго частка. Рэалізацыя, архітэктура і выкананне працэсараў з часу іх узнікнення не раз мяняліся. Але функцыянал застаўся той жа, што і раней. Пры ацэнцы кожнага прыбора неабходна прымаць да ўвагі наступныя параметры: прадукцыйнасць, тактавую частату, энергаспажыванне, архітэктуру, нормы літаграфічных працэсу. Вось у якім прыладзе кампутара вырабляецца апрацоўка інфармацыі.
перспектывы
Кампутар як універсальная прылада апрацоўкі інфармацыі пастаянна ўдасканальваецца. Усё часцей гавораць, што хутка сучасныя працэсары дасягнуты сваіх фізічных межаў, таму іх матэрыяльная частка зменіцца кардынальным чынам. Адрозніваюць такія варыянты:
- Малекулярныя кампутары. Гэта вылічальныя сістэмы, якія будуць карыстацца магчымасцямі малекул (тэарэтычна - арганічных). Яны выкарыстоўваюць ідэю рэалізацыі магчымасцяў атамаў і іх размяшчэння ў прасторы.
- Аптычныя кампутары. У іх разам электронаў для перадачы сігналаў будуць прымяняцца фатоны.
- Квантавыя кампутары. Тэарэтычна іх праца будзе грунтавацца на квантавых эфектах. Цяпер актыўна распрацоўваюцца рабочыя версіі падобных працэсараў. Даная тэхналогія апрацоўкі інфармацыі кампутарам лічыцца самай перспектыўнай.
Міф пра мегагерца
Трохі пра прынцыпы апрацоўкі інфармацыі кампутарам. Сярод звычайных карыстальнікаў шырокае распаўсюджванне атрымала зацвярджэнне, што чым большую тактавую частату мае працэсар, тым значнай прадукцыйнасцю ён можа пахваліцца. На самай справе гэта не зусім дакладна. Такое сцвярджэнне можна прымяніць толькі да тых працэсарам, якія з'яўляюцца ўладальнікамі аднолькавых архітэктур і микроархитектур.
Што ў Расійскай Федэрацыі?
Ці можа яна зараз пахваліцца нечым? Цяпер большасць навукова-даследчых цэнтраў і прадпрыемстваў электроннай прамысловасці кансалідаваны ў холдынгу «Росэлектроника». Ён быў заснаваны ў 1997 годзе. На момант стварэння ў яго ўваходзілі 33, а цяпер 123 прадпрыемствы. Яны спецыялізуюцца на распрацоўцы і прамысловым вытворчасці электроннай тэхнікі, абсталявання і матэрыялаў. Таксама могуць стварацца паўправадніковыя прыборы і тэхнічныя сродкі сувязі. У большасці сваёй яны вырабляюць спецыфічныя вырабы, але ёсць спробы выйсці на масавы рынак (няхай і не вельмі паспяховыя).
энергаспажыванне працэсараў
Часта гэта называюць іх ахілесавай пятай. Так, самыя першыя працэсары з архітэктурай х86 спажывалі надзвычай малая колькасць энергіі (параўнальна з сучаснымі ўзорамі), аб'ём якой звычайна складаў долі вата. З павелічэннем колькасці транзістараў і тактавай частоты гэты параметр істотна ўзрос. Цяпер можна сустрэць прадстаўнікоў, якіх неабходна забяспечваць 130 Ват, і няма сумневу, што ў канструктарскіх бюро ўжо цяпер распрацоўваюцца «монстры», якім неабходна яшчэ больш. Раней фактар энергаспажывання быў неістотным. Але з тых часоў прынцыпы апрацоўкі інфармацыі кампутарам змяніліся, узрасла магутнасць прылад. Зараз жа працэсар аказвае значна ўплыў на эвалюцыйныя працэсы:
- Неабходна ўдасканальваць тэхналогіі вытворчасці, каб паменшыць спажыванне працэсарам энергіі.
- Варта шукаць новыя матэрыялы, якія будуць зніжаць токі ўцечкі.
- Неабходна працаваць над паніжэннем напружання для запитывания ядра працэсара.
- З'явіліся сокеты, якія валодаюць значным колькасцю кантактаў, колькасць якіх больш 1000. Яны неабходны, каб забяспечваць харчаванне працэсараў.
- Змяняецца кампаноўка прылад. Так, крышталь перамясціўся на вонкавы бок з унутранага, каб аблегчыць працэс адводу цяпла.
- З'явіліся інтэлектуальныя сістэмы, якія дынамічна мяняюць напружанне харчавання. Яны могуць уплываць на частату ядраў і асобных блокаў працэсара, каб часова адключаць тое, што не выкарыстоўваецца.
- У крышталь інтэгруюцца тэмпературныя датчыкі, а таксама сістэмы недапушчэння перагрэваў. Яны зніжаюць частату працэсара, а таксама могуць наогул спыніць яго, калі будзе пяройдзем пэўная грань.
- З'явіліся энергазберагальныя рэжымы, якія «ўсыпляюць» працэсары пры наяўнасці нізкай нагрузкі.
Прылада працэсара кампутара з'яўляецца складаным, і энергаспажыванне кідае яшчэ адзін выклік разам з пабочнымі эфектамі. Вось пра іх і будзе размова цяпер.
Працоўная тэмпература працэсара
Яшчэ адна важная характарыстыка. Яна пазначае максімальна дапушчальнае тэмпературны значэнне, якое можа быць на паверхні працэсара або паўправадніковага крышталя, калі магчымай з'яўляецца нармальная працаздольнасць. Яно знаходзіцца ў прамой залежнасці ад якасці цеплаадводу і загружанасці. Калі тэмпература перавышае рэкамендаваны максімум, то няма ніякіх гарантый нармальнай працы. Большасць працэсараў функцыянуюць нармальна, калі яна менш 85 ˚С. Калі тэмпература больш, то ствараюцца падставы для памылак пры працы праграм або магчыма завісанне кампутара. У асобных выпадках могуць адбыцца незваротныя змены ў самым працэсары. Сучасныя мадэлі звычайна адсочваюць перагрэў і абмяжоўваюць свае характарыстыкі. Вось у якім прыладзе кампутара вырабляецца апрацоўка інфармацыі.
Цеплавыдзяленне працэсараў і адвод цяпла
Як паменшыць негатыўныя наступствы павышэння градусаў? Для цеплаадводу прымяняюцца актыўныя кулеры і пасіўныя радыятары. Кожны са спосабаў мае свае перавагі і недахопы.
Вымярэнне і адлюстраванне тэмпературы працэсара
А вось як прылады даведаюцца, што ім неабходна памяняць гэтую сваю характарыстыку? У цэнтры вечка усталёўваюць адмысловы датчык тэмпературы, у якасці якога можа выступаць термодиод, тэрмарэзістара або транзістар з замкнёнымі калектарам і базай.
заключэнне
Такім чынам, якая прылада выкарыстоўваецца для апрацоўкі інфармацыі ў кампутары? Дакладна, працэсар кампутара. Цяпер вы ведаеце адказ не толькі на гэтае пытанне, але таксама і асаблівасці дадзенага прыбора і існуючыя праблемы і перспектывы. А значыць, ёсць інфармацыя пра тое, як дзейнічае такая важная складнік складанай тэхнічнай сістэмы і ў якім прыладзе кампутара вырабляецца апрацоўка інфармацыі.