В каком устройстве компьютера производится обработка информации, которую он получает? Как этот процесс осуществляется? Что за устройство используется? Какие есть перспективы его развития?
Это микропроцессор (интегральная схема) или электронный блок, исполняющий машинные инструкции (попросту говоря, код программ). Он является главной частью аппаратного обеспечения компьютера. Иногда к его названию добавляют префикс «микро-». Это специальное устройство компьютера, предназначенное для обработки информации. Давайте немного зайдём в историю. Изначально термином «процессорное устройство» описывали специальный класс логических машин, которые были нужны для того, чтобы выполнять сложные компьютерные программы. Постепенно произошло перенесение названия целого устройства на его часть. Реализация, архитектура и исполнение процессоров со времени их возникновения не раз менялись. Но функционал остался тот же, что и прежде. При оценке каждого прибора необходимо принимать во внимание следующие параметры: производительность, тактовую частоту, энергопотребление, архитектуру, нормы литографического процесса. Вот в каком устройстве компьютера производится обработка информации.
Перспективы
Компьютер как универсальное устройство обработки информации постоянно совершенствуется. Всё чаще говорят, что скоро современные процессоры достигнут своих физических пределов, поэтому их материальная часть изменится кардинальным образом. Различают такие варианты:
- Молекулярные компьютеры. Это вычислительные системы, которые будут пользоваться возможностями молекул (теоретически — органических). Они используют идею реализации возможностей атомов и их расположения в пространстве.
- Оптические компьютеры. В них вместе электронов для передачи сигналов будут применяться фотоны.
- Квантовые компьютеры. Теоретически их работа будет базироваться на квантовых эффектах. Сейчас активно разрабатываются рабочие версии подобных процессоров. Даная технология обработки информации компьютером считается самой перспективной.
Миф о мегагерцах
Немного про принципы обработки информации компьютером. Среди обычных пользователей широкое распространение получило утверждение, что чем большую тактовую частоту имеет процессор, тем значительной производительностью он может похвастаться. На самом деле это не совсем верно. Такое утверждение можно применить только к тем процессорам, которые являются обладателями одинаковых архитектур и микроархитектур.
Что в Российской Федерации?
Может ли она сейчас похвастаться чем-то? Сейчас большинство научно-исследовательских центров и предприятий
электронной промышленности консолидированы в холдинге «Росэлектроника». Он был основан в 1997 году. На момент создания в него входили 33, а сейчас 123 предприятия. Они специализируются на разработке и промышленном производстве электронной техники, оборудования и материалов. Также могут создаваться
полупроводниковые приборы и технические средства связи. В большинстве своём они изготавливают специфические изделия, но есть попытки выйти на массовый рынок (пускай и не очень успешные).
Энергопотребление процессоров
Часто это называют их
ахиллесовой пятой. Так, самые первые процессоры с архитектурой х86 потребляли чрезвычайно малое количество энергии (сравнительно с современными образцами), объем которой обычно составлял доли ватта. С увеличением количества транзисторов и тактовой частоты этот параметр существенно возрос. Сейчас можно встретить представителей, которых необходимо обеспечивать 130 ваттами, и нет сомнения, что в конструкторских бюро уже сейчас разрабатываются «монстры», которым необходимо ещё больше. Ранее фактор энергопотребления был несущественным. Но с тех пор принципы обработки информации компьютером изменились, возросла мощность устройств. Сейчас же процессор оказывает значительно влияние на эволюционные процессы:
- Необходимо совершенствовать технологии производства, чтобы уменьшить потребление процессором энергии.
- Следует искать новые материалы, которые будут снижать токи утечки.
- Необходимо работать над понижением напряжения для запитывания ядра процессора.
- Появились сокеты, обладающие значительным количеством контактов, количество которых больше 1000. Они необходимы, чтобы обеспечивать питание процессоров.
- Изменяется компоновка устройств. Так, кристалл переместился на внешнюю сторону с внутренней, чтобы облегчить процесс отвода тепла.
- Появились интеллектуальные системы, которые динамически меняют напряжение питания. Они могут влиять на частоту ядер и отдельных блоков процессора, чтобы временно отключать то, что не используется.
- В кристалл интегрируются температурные датчики, а также системы недопущения перегревов. Они снижают частоту процессора, а также могут вообще остановить его, если будет перейдена определённая грань.
- Появились энергосберегающие режимы, которые «усыпляют» процессоры при наличии низкой нагрузки.
Устройство процессора компьютера является сложным, и энергопотребление бросает ещё один вызов вместе с побочными эффектами. Вот о них и будет разговор сейчас.
Рабочая температура процессора
Ещё одна важная характеристика. Она обозначает максимально допустимое температурное значение, которое может быть на поверхности процессора или полупроводникового кристалла, когда возможной является нормальная работоспособность. Оно находится в прямой зависимости от качества теплоотвода и загруженности. Когда температура превышает рекомендованный максимум, то нет никаких гарантий нормальной работы. Большинство процессоров функционируют нормально, если она меньше 85 ˚С. Если температура больше, то создаются основания для ошибок при работе программ или возможно зависание компьютера. В отдельных случаях могут произойти необратимые изменения в самом процессоре. Современные модели обычно отслеживают перегрев и ограничивают свои характеристики. Вот в каком устройстве компьютера производится обработка информации.
Как уменьшить негативные последствия повышения градусов? Для теплоотвода применяются активные кулеры и пассивные радиаторы. Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки.
Измерение и отображение температуры процессора
А вот как устройства узнают, что им необходимо поменять эту свою характеристику? В центре крышки устанавливают специальный датчик температуры, в качестве которого может выступать термодиод, терморезистор или транзистор с замкнутыми коллектором и базой.
Заключение
Итак, какое устройство используется для обработки информации в компьютере? Верно, процессор компьютера. Теперь вы знаете ответ не только на этот вопрос, но также и особенности данного прибора и существующие проблемы и перспективы. А значит, есть информация о том, как действует такая важная составляющая сложной технической системы и в каком устройстве компьютера производится обработка информации.
