icon-star icon-cart icon-close icon-heart icon-info icon-pause icon-play icon-podcast icon-question icon-refresh icon-tile icon-users icon-user icon-search icon-lock icon-comment icon-like icon-not-like icon-plus article-placeholder article-plus-notepad article-star man-404 icon-danger icon-checked icon-article-edit icon-pen icon-fb icon-vk icon-tw icon-google
Юрий Пономаренко
Техника и Интернет

Процессор. Что такое процессор?

  • 3655
  • 4

Процессор. Что такое процессор?

Н
Ни один компьютер не может работать без процессора. Да и не только он – процессорная техника сегодня так глубоко вошла в нашу жизнь, что это устройство можно обнаружить чуть ли не везде – и в игрушках, и в телевизорах, и в DVD-плеерах, в мобильниках и даже в сим-карте… Что это за штука такая хитрая?

Процессор – это электронное устройство, способное выполнять логические и арифметические операции. Он имеет очень сложное устройство. Его задача – выполнять команды сложения, вычитания, умножения, деления и некоторые другие. Для этого в составе процессора имеется множество логических элементов и ячеек памяти – собственной скоростной оперативной памяти. Кроме того, имеется несколько ячеек памяти, в которых непосредственно происходит преобразование данных – их называют регистрами. Современный процессор имеет и встроенный собственный арифметический сопроцессор, способный выполнять сложные математические действия очень быстро.

Первые процессоры имели хотя и примитивное по нынешним временам устройство, но зато отличались огромными размерами и потреблением энергии. Ведь в 40-50-х годах прошлого века не было не то что микросхем, но и транзисторов. Процессоры пытались сделать из электромеханических реле и электронных ламп. Поэтому такие устройства занимали очень много места, потребляли очень много энергии и выделяли огромное количество тепла. Для охлаждения первого компьютера ENIAC применяли авиационные двигатели!

Но техника не стоит на месте. Сначала изобрели транзисторы, а потом их стали размещать компактно, на одной кремниевой пластине – появились микросхемы. С развитием технологий в одной микросхеме стали размещать все больше транзисторов и даже других электронных элементов. В современном процессоре компьютера размером в несколько сантиметров находятся десятки миллионов транзисторов, и все они образуют очень сложную схему.

С появлением микросхем, когда процессоры стали изготовлять в виде одного самостоятельного устройства - микросхемы, они получили и еще одно название – микропроцессор. Уже само название говорит о его микроскопическом устройстве. Хотя некоторое время понятия процессора и микропроцессора означали несколько разные устройства. Процессором могло быть и составное устройство, из нескольких соединенных вместе микросхем или блоков. Хотя постепенно любые процессоры стали выпускаться в виде микросхем. Сегодня слова «процессор» и «микропроцессор» - синонимы.

Первый микропроцессор был выпущен фирмой Intel в 1971 году. Он назывался просто – 4004, и применялся в микрокалькуляторах. В его устройстве было 2300 транзисторов, что по тем временам было большим достижением. Последующее развитие этого микропроцессора привело к созданию модели 8080 и 8086. Последний стал прародителем всех последующих популярных процессоров. В процессе совершенствования от него пошли модели 80186, затем очень популярный 80286, и процессоры довольно серьезных уже персональных компьютеров – 386 и 486. Дальнейшие модели имели в названии уже не номера, а собственные имена, например 586-я модель процессора называлась «Пентиум».

Размер транзистора в современном транзисторе составляет считанные нанометры. Это сравнимо с размерами атомов, поэтому дальнейшее развитие процессорной техники уже почти зашло в тупик. Уменьшать размеры транзисторов скоро станет просто невозможно – начнут действовать совсем другие физические законы на столь микроскопическом уровне. Это уже территория квантовой физики. Поэтому сейчас в основном идут по пути увеличения тактовой частоты процессора – чем она больше, тем быстрее он работает. Это позволяет пока производителям получать все более мощные процессоры, но просто за счет их ускорения, а не новых технологий. Другой путь – увеличение числа ядер, тоже не является перспективным. Это просто означает, что в одной микросхеме расположено несколько похожих взаимосвязанных процессоров, которые могут выполнять несколько задач одновременно или объединять свои усилия на одной сложной. Этот путь тоже скоро упрется в ограничения на миниатюризацию транзисторов.

По этой причине ученые сейчас в спешном порядке пытаются разработать процессор совершенно иного типа. Есть наработки по квантовым, оптическим, молекулярным процессорам, где используются совершенно другие физические законы обработки информации.

Интересны в этом плане попытки создания нейрокомпьютера. Уже создан опытный процессор, содержащий порядка 100 тысяч искусственных «нейронов» и пока работы идут успешно. Здесь реализован принцип устройства живого мозга – в нейропроцессоре нет готовых связей между элементами. Он сам способен их создавать в процессе обучения, а это значит, кроме всего прочего, что ему не нужны специальные сложные программы – он может принимать решения в ходе решения задачи в зависимости от разных условий, притом самостоятельно. Он может «учиться» и сам себя «программировать», напоминая этим ребенка. Такому процессору предрекают большое будущее, а в перспективе довольно скоро мы сможем иметь «искусственный интеллект» в самом прямом смысле у себя на столе. Лишь бы пресловутый SkyNet с его «Терминаторами» потом не увидеть, что будет очень даже реально…

deb
Николай Мартынов

Да, и при этом все процессоры работали и работают по одним и тем же математическим схемам. Вот когда придумают что-то действительно новое, тогда это будет прорыв.

tra
Денис Садыков

Да, статья хорошая. Все написано понятным для читателя языком, однако, молодое поколение вряд ли поймет ее

Вам необходимо или зарегистрироваться, чтобы оставлять комментарии
выбор читателя

Выбор читателя

16+