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…
