BEHANDLINGSENHETER: EVOLUSJON, TYPER, EKSEMPLER - TEKNOLOGI - 2026

Den behandlingsinnretninger Datamaskinen er enheter som spiller en viktig rolle i behandlingen av driften av en datamaskin. De brukes til å behandle data, etter instruksjonene fra et program.

Bearbeiding er den viktigste funksjonen til datamaskinen, fordi i denne fasen blir transformasjonen av data til nyttig informasjon utført ved bruk av mange datamaskinbehandlingsenheter.

Kilde: pixabay.com

Hovedfunksjonen til behandlingsapparatene er å ha ansvaret for å innhente veltalende informasjon fra dataene som transformeres ved hjelp av flere av disse enhetene.

Audio- og videobehandling består av å rense dataene på en slik måte at det er mer behagelig for øret og for øyet, slik at det virker mer realistisk.

Dette er grunnen til at det kan sees bedre med noen skjermkort enn andre, fordi skjermkortet behandler dataene for å forbedre realismen. Det samme skjer med lydkort og lydkvalitet.

prosessor

Hver gang informasjon kommer til en datamaskin fra en inndataenhet, for eksempel tastaturet, må denne informasjonen reise en mellomliggende bane før den kan brukes til en utgangsenhet, for eksempel skjermen.

En prosesseringsenhet kommer til å være enhver enhet eller instrument i datamaskinen som er ansvarlig for å administrere denne mellomstien. De betjener funksjoner, utfører forskjellige beregninger og kontrollerer også andre maskinvareenheter.

Behandlingsenheter konverterer mellom forskjellige typer data, samt manipulerer og utfører oppgaver med dataene.

Vanligvis tilsvarer begrepet CPU en prosessor, og mer spesifikt sin beregningsenhet og kontrollenhet, og skiller således disse elementene fra datamaskinens eksterne komponenter, for eksempel hovedminnet og inngangs- / utgangskretsene.

Prosessoren fungerer i tett koordinering med hovedminne og perifere lagringsenheter.

Det kan være andre systemer og periferiutstyr som jobber med å samle inn, lagre og spre dataene, men prosesseringsoppgavene er unike for prosessoren.

Evolusjon fra første til nåtid

Det første stadiet

Tidlige datamaskiner, som ENIAC, måtte tilkobles fysisk hver gang en annen oppgave ble utført.

I 1945 distribuerte matematikeren von Neumann en skisse til en datamaskin med lagret program, kalt EDVAC, som endelig skulle være ferdig i 1949.

De første enhetene som riktig kunne kalles CPU-er kom med ankomsten av denne datamaskinen med et lagret program.

Programmene som ble laget for EDVAC, ble lagret i datamaskinens hovedminne, i stedet for å måtte etableres gjennom datamaskinledningen.

Derfor kunne programmet som EDVAC kjørte byttes med en enkel endring i minneinnholdet.

De første CPU-ene var unike design som ble brukt på en spesifikk datamaskin. Deretter muliggjorde denne metoden for å designe prosessorene individuelt for en bestemt applikasjon multitasking-prosessorer i stort antall.

Reléer og vakuumrør

De ble ofte brukt som koblingsenheter. En datamaskin trengte tusenvis av disse enhetene. Tube-datamaskiner som EDVAC krasjet hver åttende time i gjennomsnitt.

Til slutt ble rørbaserte CPU-er uunnværlige fordi fordelene med å ha betydelig hastighet oppveide deres pålitelighetsproblem.

Disse tidlige synkrone prosessorene kjørte med lav klokkehastighet sammenlignet med dagens mikroelektroniske design, hovedsakelig på grunn av den lave hastigheten til bryterelementene som ble brukt i deres fremstilling.

transistorer

I løpet av 1950- og 1960-årene måtte ikke lenger CPU-er bygges på basis av svitsjeanordninger som var så store og sviktende, så vel som sprø, for eksempel reléer og vakuumrør.

Ettersom forskjellige teknologier gjorde det mulig å lage mindre og mer pålitelige elektroniske enheter, økte kompleksiteten i CPU-designen også. Den første forbedringen i sitt slag ble oppnådd med transistorens bruk.

Med dette fremskrittet var det mulig å lage CPU-er av større kompleksitet, og som mislyktes mye mindre i ett eller flere kretskort. Datamaskiner som var basert på transistorer tilbød en rekke forbedringer i forhold til tidligere.

I tillegg til å tilby lavere strømforbruk og være mye mer pålitelige, gjorde transistorer det mulig for prosessorer å jobbe raskere, takket være den lave koblingstiden som en transistor hadde sammenlignet med et vakuumrør.

Integrerte kretser

MOS-transistoren ble oppfunnet av Bell Labs i 1959. Den har høy skalerbarhet, i tillegg til at den bruker mye mindre strøm og er mye mer kondensert enn bipolare veikryss-transistorer. Dette gjorde det mulig å bygge integrerte kretser med høy tetthet.

Dermed ble en metode utviklet for å produsere mange sammenkoblede transistorer i et kompakt område. Den integrerte kretsen tillot et stort antall transistorer å bli produsert i en enkelt form eller "chip" basert på halvledere.

Standardisering begynte i trinnet med transistormakrodatamaskiner og minikomputere og akselererte dramatisk med den utbredte diffusjonen av den integrerte kretsen, slik at stadig mer komplekse prosessorer kunne designes og produseres.

Etter hvert som mikroelektronisk teknologi utviklet seg, kunne flere transistorer plasseres i integrerte kretsløp, og dermed redusere antall integrerte kretsløp som kreves for å fullføre en CPU.

Integrerte kretsløp økte antallet transistorer til hundrevis og senere til tusenvis. I 1968 var antallet integrerte kretsløp som var nødvendig for å bygge en komplett CPU redusert til 24, hver inneholdt rundt 1000 MOS-transistorer.

mikroprosessor

Før ankomsten av dagens mikroprosessor, brukte datamaskiner flere og stadig mindre integrerte kretsløp som var spredt over kretskortet.

CPU-en slik den er kjent i dag ble først utviklet i 1971 av Intel for å fungere innenfor rammen av personlige datamaskiner.

Denne første mikroprosessoren var 4-bits prosessoren kalt Intel 4004. Den har senere blitt erstattet av nyere design med 8-biters, 16-biters, 32-biters og 64-biters arkitekturer.

Mikroprosessoren er en integrert kretsbrikke laget av halvledermateriale av silisium, med millioner av elektriske komponenter på plass.

Det ble etter hvert den sentrale prosessoren for fjerde generasjons datamaskiner på 1980-tallet og senere tiår.

Moderne mikroprosessorer vises i elektroniske enheter som spenner fra biler til mobiltelefoner, og til og med leker.

typer

Tidligere brukte datamaskinprosessorer tall som identifikasjon, og hjalp dermed til å identifisere de raskeste prosessorene. For eksempel var Intel 80386 (386) prosessoren raskere enn 80286 (286) prosessoren.

Etter at Intel Pentium-prosessoren kom inn i markedet, som logisk sett skulle ha blitt kalt 80586, begynte de andre prosessorene å føre navn som Celeron og Athlon.

For tiden, bortsett fra de forskjellige prosessornavnene, er det forskjellige kapasiteter, hastigheter og arkitekturer (32-bit og 64-bit).

Multi-core prosesseringsenheter

Til tross for økende begrensninger i brikkestørrelse, fortsetter ønsket om å produsere mer kraft fra de nye prosessorene å motivere produsentene.

En av disse nyvinningene var introduksjonen av flerkjerneprosessoren, en enkelt mikroprosessorbrikke som kan ha en flerkjerneprosessor. I 2005 ga Intel og AMD ut prototypebrikker med flerkjernedesign.

Intels Pentium D var en dual-core prosessor som ble sammenlignet med AMDs Athlon X2 dual prosessor, en brikke beregnet på high-end servere.

Dette var imidlertid bare begynnelsen på de revolusjonerende trendene innen mikroprosessorbrikker. I de påfølgende årene utviklet flerkjerneprosessorer seg fra dual-core chips, som Intel Core 2 Duo, til ti-core chips, som Intel Xion E7-2850.

Generelt tilbyr flerkjerneprosessorer mer enn det grunnleggende for en enkjerneprosessor og er i stand til multitasking og flerforsyning, selv innen individuelle applikasjoner.

Mobile behandlingsenheter

Mens tradisjonelle mikroprosessorer i både personlige datamaskiner og superdatamaskiner har gjennomgått en monumental utvikling, utvider den mobile databehandlingsindustrien raskt og står overfor sine egne utfordringer.

Produsenter av mikroprosessorer integrerer alle slags funksjoner for å forbedre den individuelle opplevelsen.

Avveiningen mellom å ha raskere hastighet og varmestyring er fortsatt en hodepine, for ikke å snakke om innvirkningen på mobilbatteriene til disse raskere prosessorene.

Grafisk prosesseringsenhet (GPU)

Grafikkprosessoren produserer også matematiske beregninger, bare denne gangen, med preferanse for bilder, videoer og andre typer grafikk.

Disse oppgavene ble tidligere håndtert av mikroprosessoren, men da grafikkintensive CAD-applikasjoner ble vanlige, oppsto det et behov for dedikert prosesseringsmaskinvare som var i stand til å håndtere slike oppgaver uten å påvirke datamaskinens totale ytelse.

Den typiske GPU-en kommer i tre forskjellige former. Vanligvis kobles det separat til hovedkortet. Den er integrert med CPU, eller den kommer som en egen tilleggsbrikke på hovedkortet. GPU er tilgjengelig for stasjonære, bærbare datamaskiner og også mobile datamaskiner.

Intel og Nvidia er de ledende grafikkbrikkesettene på markedet, og sistnevnte er det foretrukne valget for hovedgrafikkbehandling.

eksempler

- Central Processing Unit (CPU)

Den viktigste prosesseringsenheten i datasystemet. Det kalles også en mikroprosessor.

Det er en intern brikke i datamaskinen som behandler alle operasjoner den mottar fra enhetene og applikasjonene som kjører på datamaskinen.

Intel 8080

Den ble introdusert i 1974, og hadde en 8-bits arkitektur, 6000 transistorer, 2 MHz hastighet, tilgang til 64K minne og 10 ganger ytelsen til 8008.

Intel 8086

Introdusert i 1978. Den brukte en 16-biters arkitektur. Den hadde 29 000 transistorer, og kjørte i hastigheter mellom 5MHz og 10MHz. Den fikk tilgang til 1 megabyte minne.

Intel 80286

Den ble lansert i 1982. Den hadde 134 000 transistorer, som opererte i klokkehastigheter fra 4MHz til 12MHz. Første prosessor kompatibel med tidligere prosessorer.

Pentium

Introdusert av Intel i 1993. De kan brukes med hastigheter fra 60MHz til 300MHz. Da den ble utgitt hadde den nesten to millioner flere transistorer enn 80486DX-prosessoren, med en 64-bits databuss.

Core Duo

Intels første dual-core prosessor utviklet for mobile datamaskiner, introdusert i 2006. Det var også den første Intel-prosessoren som ble brukt i Apple-datamaskiner.

Intel core i7

Det er en serie prosessorer som dekker åtte generasjoner Intel-brikker. Den har 4 eller 6 kjerner, med hastigheter mellom 2,6 og 3,7 GHz. Den ble introdusert i 2008.

- Hovedkort

Også utpekt hovedkort. Det er det største brettet inne i datamaskinen. Den rommer CPU, minne, busser og alle de andre elementene.

Den tildeler strøm og gir en form for kommunikasjon for alle maskinvareelementer å kommunisere med hverandre.

- Chip

Gruppe av integrerte kretsløp som jobber sammen, vedlikeholder og kontrollerer hele datasystemet. Den styrer dermed flyten av data gjennom systemet.

- Klokke

Den brukes til å holde tritt med alle beregningene av datamaskinen. Det forsterker at alle kretsene i datamaskinen kan fungere sammen samtidig.

- Utvidelsesspor

Sokkel plassert på hovedkortet. Det brukes til å koble et utvidelseskort, og dermed gi komplementære funksjoner til en datamaskin, for eksempel video, lyd, lagring, etc.

- Data buss

Et sett med kabler som CPU bruker for å overføre informasjon mellom alle elementene i et datasystem.

- Adressebuss

Sett med ledende kabler som bare har adresser. Informasjon flyter fra mikroprosessoren til minnet eller til inngangs- / utgangsenheter.

- Kontrollbuss

Den bærer signalene som informerer status for de forskjellige enhetene. Normalt har kontrollbussen bare en adresse.

- Grafikkort

Utvidelseskort som går inn i hovedkortet til en datamaskin. Den omhandler bilde- og videobehandling. Det brukes til å lage et bilde på en skjerm.

- Grafisk prosesseringsenhet (GPU)

Elektronisk krets som er dedikert til å styre minne for å fremskynde opprettelsen av bilder som er ment å sendes på en skjermenhet.

Forskjellen mellom en GPU og et grafikkort er lik forskjellen mellom en CPU og et hovedkort.

- Nettverkskort (NIC)

Ekspansjonskort som brukes til å koble til ethvert nettverk, eller til og med Internett, ved å bruke en kabel med en RJ-45-kontakt.

Disse kortene kan kommunisere med hverandre via en nettverksbryter, eller hvis de er direkte koblet til.

- Trådløst kort

Nesten alle moderne datamaskiner har et grensesnitt for tilkobling til et trådløst nettverk (Wi-Fi), som er innebygd rett i hovedkortet.

- Lydkort

Ekspansjonskort som brukes til å reprodusere alle typer lyd på en datamaskin, som kan høres gjennom høyttalere.

Inkludert i datamaskinen, enten i et utvidelsesspor eller integrert i hovedkortet.

- Masselagerkontroll

Den håndterer lagring og gjenfinning av data som er permanent lagret på en harddisk eller lignende enhet. Den har sin egen spesialiserte CPU for å utføre disse operasjonene.

referanser

1. Computer Hope (2018). Behandler enhet. Hentet fra: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Hva er datamaskinbehandlingsenheter? Hentet fra: am7s.com.
3. Solomon (2018). Typer datamaskinvare - prosesseringsenheter. Zig Link IT. Hentet fra: ziglinkit.com.
4. Hub Pages (2019). Databehandlingsenheter. Hentet fra: hubpages.com.
5. Wikipedia, gratis leksikon (2019). Sentralenhet. Hentet fra: en.wikipedia.org.
6. Computer Hope (2019). PROSESSOR. Hentet fra: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019). Prosessor (CPU). Techtarget. Hentet fra: whatis.techtarget.com.