ZAŘÍZENÍ PRO ZPRACOVÁNÍ: VÝVOJ, TYPY, PŘÍKLADY - TECHNOLOGIE - 2025

Počítač zpracovatelských zařízení jsou jednotky, které hrají důležitou roli při zpracování počítače. Používají se ke zpracování dat podle pokynů programu.

Zpracování je nejdůležitější funkcí počítače, protože v této fázi se provádí transformace dat na užitečné informace pomocí mnoha zařízení pro počítačové zpracování.

Zdroj: pixabay.com

Hlavní funkcí zpracovatelských zařízení je odpovědnost za získávání výmluvných informací z dat, která jsou transformována pomocí několika z těchto zařízení.

Zpracování zvuku a videa spočívá v čištění dat takovým způsobem, aby bylo příjemnější pro ucho a oko, což je činí realističtějším.

To je důvod, proč je u některých grafických karet vidět lépe než u jiných, protože grafická karta zpracovává data pro zlepšení realismu. Totéž se děje se zvukovými kartami a kvalitou zvuku.

Procesor

Kdykoli informace dorazí do počítače ze vstupního zařízení, jako je klávesnice, musí tato informace cestovat po mezilehlé cestě, než se může použít pro výstupní zařízení, jako je monitor.

Zpracovávací zařízení je jakékoli zařízení nebo nástroj v počítači, který je zodpovědný za správu této mezilehlé cesty. Provozují funkce, provádějí různé výpočty a také ovládají jiná hardwarová zařízení.

Zpracovatelská zařízení převádějí mezi různými typy dat a také s nimi manipulují a provádějí úkoly.

Termín CPU obvykle odpovídá procesoru a konkrétněji jeho výpočetní jednotce a řídicí jednotce, čímž se tyto prvky odlišují od vnějších součástí počítače, jako je hlavní paměť a vstupní / výstupní obvody.

Procesor pracuje v úzké koordinaci s hlavní pamětí a periferními paměťovými zařízeními.

Mohou existovat další systémy a periferní zařízení, které pomáhají shromažďovat, ukládat a šířit data, ale zpracovatelské úkoly jsou pro zpracovatele jedinečné.

Evoluce od první do současnosti

Počáteční fáze

Počáteční počítače, stejně jako ENIAC, musely být fyzicky zapojeny pokaždé, když byl proveden jiný úkol.

V roce 1945 matematik von Neumann distribuoval skicu pro počítač s uloženým programem nazvaný EDVAC, který by měl být dokončen v roce 1949.

První zařízení, která mohla být správně nazývána CPU, přišla s příchodem tohoto počítače s uloženým programem.

Programy vytvořené pro EDVAC byly uloženy v hlavní paměti počítače, místo aby byly vytvořeny prostřednictvím počítačového vedení.

Program, na kterém byl spuštěn EDVAC, lze proto zaměnit za jednoduchou změnu obsahu paměti.

První CPU byly jedinečné návrhy, které byly použity v konkrétním počítači. Následně tato metoda individuálního navrhování CPU pro konkrétní aplikaci umožnila vývoj velkého počtu procesorů pro více úloh.

Relé a vakuové trubice

Byly běžně používány jako spínací zařízení. Počítač potřeboval tisíce těchto zařízení. Trubkové počítače jako EDVAC padaly v průměru každých osm hodin.

Nakonec se procesory založené na zkumavkách staly nepostradatelnými, protože výhody značné rychlosti převažovaly nad jejich problémem se spolehlivostí.

Tyto časné synchronní procesory běžely nízkou hodinovou rychlostí ve srovnání se současnými mikroelektronickými konstrukcemi, a to převážně kvůli nízké rychlosti spínacích prvků použitých při jejich výrobě.

Tranzistory

Během padesátých a šedesátých let už nemusely být CPU budovány na základě spínacích zařízení, jak velkých a selhávajících, tak i křehkých, jako jsou relé a vakuové trubice.

Protože různé technologie umožnily vyrábět menší a spolehlivější elektronická zařízení, zvýšila se také složitost návrhu CPU. První zlepšení tohoto druhu bylo dosaženo příchodem tranzistoru.

S tímto pokrokem bylo možné vyrobit CPU s větší složitostí, která selhala mnohem méně v jedné nebo více deskách s obvody. Počítače založené na tranzistorech nabídly řadu vylepšení oproti předchozím.

Kromě nabídky nižší spotřeby energie a mnohem spolehlivějšího, tranzistory umožnily procesorům pracovat rychleji, a to díky nízké době spínání, kterou tranzistor porovnával s vakuovou trubicí.

Integrované obvody

Tranzistor MOS byl vynalezen firmou Bell Labs v roce 1959. Má vysokou škálovatelnost, stejně jako spotřebuje mnohem méně elektřiny a je mnohem kondenzovanější než bipolární tranzistory. To umožnilo stavět integrované obvody s vysokou hustotou.

Byl tedy vyvinut způsob výroby mnoha propojených tranzistorů v kompaktní oblasti. Integrovaný obvod umožňoval výrobu velkého počtu tranzistorů v jedné formě nebo „čipu“ na bázi polovodičů.

Standardizace začala ve fázi tranzistorových makropočítačů a minipočítačů a dramaticky se zrychlila s rozšířenou distribucí integrovaného obvodu, což umožnilo navrhovat a vyrábět stále složitější CPU.

Jak mikroelektronická technologie postupovala, mohlo být do integrovaných obvodů umístěno více tranzistorů, čímž se snížil počet integrovaných obvodů potřebných k dokončení CPU.

Integrované obvody zvýšily počet tranzistorů na stovky a později na tisíce. Do roku 1968 se počet integrovaných obvodů potřebných k vytvoření úplného CPU snížil na 24, z nichž každý obsahoval asi 1 000 tranzistorů MOS.

Mikroprocesor

Před příchodem dnešního mikroprocesoru používaly počítače několik stále menších integrovaných obvodů, které byly rozptýleny po desce plošných spojů.

Procesor, jak je dnes znám, byl poprvé vyvinut společností Intel v roce 1971, aby fungoval v rámci osobních počítačů.

Tento první mikroprocesor byl čtyřbitový procesor s názvem Intel 4004. Následně byl nahrazen novějšími návrhy s 8bitovými, 16bitovými, 32bitovými a 64bitovými architekturami.

Mikroprocesor je čip s integrovanými obvody vyrobený z křemíkových polovodičových materiálů a ve svém prostoru jsou miliony elektrických součástí.

Nakonec se stal ústředním procesorem pro počítače čtvrté generace 80. a pozdějších desetiletí.

Moderní mikroprocesory se objevují v elektronických zařízeních, od automobilů přes mobilní telefony, až po hračky.

Typy

Dříve počítačoví zpracovatelé používali čísla jako svou identifikaci, což pomáhá identifikovat nejrychlejší procesory. Například procesor Intel 80386 (386) byl rychlejší než procesor 80286 (286).

Poté, co procesor Intel Pentium vstoupil na trh, který měl logicky nazvat 80586, začali ostatní procesoři nosit jména jako Celeron a Athlon.

V současné době existují kromě různých názvů procesorů různé kapacity, rychlosti a architektury (32bitové a 64bitové).

Zařízení pro vícejádrové zpracování

Přes rostoucí omezení velikosti čipů touha produkovat více energie od nových procesorů nadále motivuje výrobce.

Jednou z těchto inovací bylo zavedení vícejádrového procesoru, jediného mikroprocesorového čipu schopného mít vícejádrový procesor. V roce 2005 společnost Intel a AMD vydaly prototypové čipy s vícejádrovými designy.

Procesor Intel Pentium D byl dvoujádrový procesor, který byl porovnáván s dvoujádrovým procesorem AMD Athlon X2, čipem určeným pro špičkové servery.

To však byl pouze začátek revolučních trendů v mikroprocesorových čipech. V následujících letech se vícejádrové procesory vyvinuly z dvoujádrových čipů, jako je Intel Core 2 Duo, na desetjádrové čipy, jako je Intel Xion E7-2850.

Obecně platí, že vícejádrové procesory nabízejí více než jen základy jednojádrového procesoru a jsou schopny multitaskingu a multiprocesingu, a to i v rámci jednotlivých aplikací.

Mobilní zpracovatelská zařízení

Zatímco tradiční mikroprocesory v osobních počítačích i superpočítačích prošly monumentálním vývojem, průmysl mobilních počítačů se rychle rozšiřuje a čelí vlastním výzvám.

Výrobci mikroprocesorů integrují všechny druhy funkcí, aby vylepšili individuální zážitek.

Kompromis mezi vyšší rychlostí a řízením tepla zůstává bolestí hlavy, nemluvě o dopadu těchto rychlejších procesorů na mobilní baterie.

Grafická jednotka (GPU)

Grafický procesor také produkuje matematické výpočty, tentokrát, s preferencí pro obrázky, videa a další typy grafiky.

Tyto úkoly byly dříve řešeny mikroprocesorem, ale jak se běžné CAD aplikace náročné na grafiku staly běžnými, vyvstala potřeba specializovaného hardwaru pro zpracování schopného zvládnout takové úkoly, aniž by to ovlivnilo celkový výkon počítače.

Typický GPU má tři různé formy. Obvykle je připojen samostatně k základní desce. Je integrován s CPU nebo je dodáván jako samostatný přídavný čip na základní desce. GPU je k dispozici pro stolní, přenosné i mobilní počítače.

Intel a Nvidia jsou přední grafické čipové sady na trhu, přičemž druhá z nich je preferovanou volbou pro hlavní grafické zpracování.

Příklady

- Centrální procesorová jednotka (CPU)

Nejdůležitější zpracovatelské zařízení v počítačovém systému. Nazývá se také mikroprocesor.

Je to vnitřní čip počítače, který zpracovává všechny operace, které přijímá od zařízení a aplikací, které jsou v počítači spuštěny.

Intel 8080

Byla představena v roce 1974 a měla 8bitovou architekturu, 6 000 tranzistorů, rychlost 2MHz, přístup k 64 kB paměti a 10krát vyšší výkon než 8008.

Intel 8086

Byl představen v roce 1978. Používal 16bitovou architekturu. Měl 29 000 tranzistorů, běžících rychlostí mezi 5 MHz a 10 MHz. Mohl by mít přístup k 1 megabajtu paměti.

Intel 80286

To bylo vypuštěno v roce 1982. To mělo 134,000 tranzistorů, pracovat u hodin rychlosti 4MHz k 12MHz. První procesor kompatibilní s předchozími procesory.

Pentium

Představen společností Intel v roce 1993. Mohou být použity s rychlostmi od 60 MHz do 300 MHz. Když vyšlo, mělo téměř o dva miliony více tranzistorů než procesor 80486DX, se 64bitovou datovou sběrnicí.

Core Duo

První dvoujádrový procesor Intel vyvinutý pro mobilní počítače, představený v roce 2006. Byl to také první procesor Intel používaný v počítačích Apple.

Intel Core i7

Jedná se o řadu procesorů pokrývajících 8 generací čipů Intel. Má 4 nebo 6 jader, s rychlostmi mezi 2,6 a 3,7 GHz a byl představen v roce 2008.

- základní deska

Také označena základní deska. Je to největší deska uvnitř počítače. Obsahuje procesor, paměť, sběrnice a všechny ostatní prvky.

Přiděluje energii a poskytuje formu komunikace pro všechny hardwarové prvky, které spolu komunikují.

- Chip

Skupina integrovaných obvodů, které spolupracují, udržují a řídí celý počítačový systém. Řídí tak tok dat v systému.

- Hodiny

Používá se, aby držel krok se všemi výpočty počítače. Posiluje, aby všechny obvody v počítači mohly spolupracovat současně.

- Rozšiřující slot

Zásuvka umístěná na základní desce. Používá se pro připojení rozšiřující karty, čímž poskytuje doplňkové funkce k počítači, jako je video, audio, úložiště atd.

- Datová sběrnice

Sada kabelů, které CPU používá k přenosu informací mezi všemi prvky počítačového systému.

- Adresový autobus

Sada vodivých kabelů, které nesou pouze adresy. Informace proudí z mikroprocesoru do paměti nebo do vstupních / výstupních zařízení.

- Řídicí sběrnice

Přenáší signály, které informují o stavu různých zařízení. Řídicí sběrnice má obvykle pouze jednu adresu.

- Grafická karta

Rozšiřující karta, která jde do základní desky počítače. Zabývá se zpracováním obrazu a videa. Používá se k vytvoření obrazu na obrazovce.

- Grafická jednotka (GPU)

Elektronický obvod, který je určen pro správu paměti pro urychlení vytváření obrázků určených k vysílání na zobrazovacím zařízení.

Rozdíl mezi grafickou kartou a grafickou kartou je podobný rozdílu mezi CPU a základní deskou.

- karta síťového rozhraní (NIC)

Rozšiřující karta, která se používá pro připojení k jakékoli síti nebo dokonce k internetu pomocí kabelu s konektorem RJ-45.

Tyto karty mohou spolu komunikovat prostřednictvím síťového přepínače, nebo pokud jsou přímo připojeny.

- Bezdrátová karta

Téměř všechny moderní počítače mají rozhraní pro připojení k bezdrátové síti (Wi-Fi), která je zabudována přímo do základní desky.

- Zvuková karta

Rozšiřující karta slouží k reprodukci jakéhokoli typu zvuku v počítači, který lze slyšet prostřednictvím reproduktorů.

Zahrnuto v počítači, buď v rozšiřujícím slotu, nebo integrováno do základní desky.

- Řadič velkokapacitního úložiště

Zpracovává ukládání a vyhledávání dat, která jsou trvale uložena na pevném disku nebo podobném zařízení. K provádění těchto operací má svůj vlastní specializovaný procesor.

Reference

1. Počítačová naděje (2018). Zpracování zařízení. Převzato z: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Co jsou to zařízení pro počítačové zpracování? Převzato z: am7s.com.
3. Solomon (2018). Druhy počítačového hardwaru - zařízení pro zpracování. Zig Link IT. Převzato z: ziglinkit.com.
4. Stránky Hub (2019). Zařízení pro zpracování dat. Převzato z: hubpages.com.
5. Wikipedia, encyklopedie zdarma (2019). Centrální procesorová jednotka. Převzato z: en.wikipedia.org.
6. Počítačová naděje (2019). PROCESOR. Převzato z: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019). Procesor (CPU). Techtarget. Převzato z: whatis.techtarget.com.