NAPRAVE ZA OBDELAVO: RAZVOJ, VRSTE, PRIMERI - TEHNOLOGIJA - 2026

Obdelavo naprave z računalnikom, so enote, ki igrajo pomembno vlogo pri oplemeniteno z računalnikom. Uporabljajo se za obdelavo podatkov po navodilih programa.

Obdelava je najpomembnejša funkcija računalnika, saj se v tej fazi s pomočjo številnih naprav za računalniško obdelavo izvede pretvorba podatkov v koristne informacije.

Vir: pixabay.com

Glavna funkcija procesnih naprav je odgovorna za pridobivanje zgovornih informacij iz podatkov, ki se transformirajo s pomočjo več teh naprav.

Avdio in video obdelava je sestavljena iz čiščenja podatkov tako, da so prijetnejši ušesu in očesu, zaradi česar so videti bolj realistični.

Zato je pri nekaterih video karticah bolje videti kot druge, saj video kartica obdeluje podatke za izboljšanje realizma. Enako se zgodi z zvočnimi karticami in kakovostjo zvoka.

Procesor

Kadar koli informacije v računalnik prihajajo z vhodne naprave, kot je tipkovnica, morajo te informacije prehoditi vmesno pot, preden se lahko uporabijo za izhodno napravo, kot je monitor.

Naprava za obdelavo je vsaka naprava ali instrument v računalniku, ki je odgovoren za upravljanje te vmesne poti. Izvajajo funkcije, izvajajo različne izračune in nadzorujejo tudi druge strojne naprave.

Naprave za obdelavo pretvorijo med različne vrste podatkov ter manipulirajo in izvajajo naloge s podatki.

Običajno izraz CPU ustreza procesorju, natančneje njegovi računalniški enoti in krmilni enoti, s čimer se ti elementi razlikujejo od zunanjih komponent računalnika, kot sta glavni pomnilnik in vhodno / izhodna vezja.

Procesor deluje v tesni koordinaciji z glavnim pomnilnikom in obrobnimi napravami za shranjevanje.

Obstajajo lahko tudi drugi sistemi in zunanje naprave, ki pomagajo zbirati, shranjevati in razširjati podatke, vendar so naloge obdelave edinstvene za procesor.

Evolucija od prvega do danes

Začetna faza

Zgodnje računalnike, kot je ENIAC, je bilo treba vsakič, ko je bila opravljena drugačna naloga, fizično ožičiti.

Leta 1945 je matematik von Neumann razdelil skico za računalnik s shranjenim programom, imenovan EDVAC, ki bi bil končno dokončan leta 1949.

Prve naprave, ki bi jih lahko pravilno imenovali CPU, so prišle s prihodom tega računalnika s shranjenim programom.

Programi, ustvarjeni za EDVAC, so bili shranjeni v glavnem pomnilniku računalnika, namesto da bi jih bilo treba vzpostaviti prek ožičenja računalnika.

Zato je program, ki ga je izvajal EDVAC, mogoče zamenjati s preprosto spremembo vsebine pomnilnika.

Prvi procesorji so bili edinstveni dizajni, ki so bili uporabljeni v določenem računalniku. Kasneje je ta način individualnega oblikovanja CPU-jev za določeno aplikacijo omogočil, da so se v večjem številu razvili večopravilni procesorji.

Releji in vakuumske cevi

Običajno so jih uporabljali kot stikalne naprave. Računalnik je potreboval na tisoče teh naprav. Tube računalniki, kot je EDVAC, so se v povprečju zrušili vsakih osem ur.

Na koncu so cevni procesorji postali nepogrešljivi, saj so prednosti občutne hitrosti odtehtale njihovo težavo z zanesljivostjo.

Ti zgodnji sinhronski procesorji so delovali z nizko taktom v primerjavi s trenutno mikroelektronsko zasnovo, predvsem zaradi počasne hitrosti stikalnih elementov, uporabljenih pri njihovi izdelavi.

Tranzistorji

V petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja CPU-jev ni bilo treba več graditi na podlagi tako velikih in okvarjenih, kot tudi lomljivih naprav, kot so releji in vakuumske cevi.

Ker so različne tehnologije omogočale izdelavo manjših, bolj zanesljivih elektronskih naprav, se je povečala tudi zapletenost v načrtovanju procesorja. Prvo izboljšanje te vrste je bilo doseženo s pojavom tranzistorja.

S tem vnaprej je bilo mogoče narediti procesorje večje zapletenosti, ki pa niso uspeli veliko manj v enem ali več vezjih. Računalniki, ki so temeljili na tranzistorjih, so ponudili številne izboljšave v primerjavi s prejšnjimi.

Poleg tega, da so ponudili manjšo porabo energije in so bili veliko bolj zanesljivi, so tranzistorji omogočali hitrejše delovanje procesorjev, zahvaljujoč nizkemu času preklopa, ki ga je imel tranzistor v primerjavi z vakuumsko cevjo.

Integrirana vezja

MOS tranzistor je izumil Bell Labs leta 1959. Ima visoko razširljivost, poleg tega pa porabi veliko manj električne energije in je veliko bolj kondenziran kot bipolarni tranzistorji. To je omogočilo izdelavo integriranih vezij z visoko gostoto.

Tako je bila razvita metoda za izdelavo številnih medsebojno povezanih tranzistorjev na kompaktnem območju. Integrirano vezje je omogočilo izdelavo velikega števila tranzistorjev v enem samem kalupu ali "čipu", ki temelji na polprevodnikih.

Standardizacija se je začela v fazi tranzistorskih makroračunalnikov in miniračunalnikov ter se dramatično pospešila s široko razpršenostjo integriranega vezja, ki je omogočala oblikovanje in izdelavo vse bolj zapletenih procesorjev.

Z napredovanjem mikroelektronske tehnologije je bilo v tranzistorje mogoče namestiti več integriranih vezij, s čimer se je zmanjšalo število integriranih vezij, potrebnih za dokončanje CPU-ja.

Integrirana vezja so povečala število tranzistorjev na stotine in kasneje na tisoče. Do leta 1968 se je število integriranih vezij, potrebnih za izdelavo celotnega procesorja, zmanjšalo na 24, od katerih je vsako vsebovalo približno 1.000 MOS tranzistorjev.

Mikroprocesor

Pred pojavom današnjega mikroprocesorja so računalniki uporabljali več vedno manjših integriranih vezij, ki so bili raztreseni po vezju.

Procesor, kot je danes znan, je bil prvič razvit leta 1971, in sicer je deloval v okviru osebnih računalnikov.

Prvi mikroprocesor je bil 4-bitni procesor, imenovan Intel 4004. Nato so ga nadomeščali novejši modeli z 8-bitno, 16-bitno, 32-bitno in 64-bitno arhitekturo.

Mikroprocesor je čip z integriranim vezjem iz silicijevega polprevodniškega materiala, z milijonom električnih komponent v svojem prostoru.

Sčasoma je postal osrednji procesor za računalnike četrte generacije osemdesetih in poznejših desetletij.

Sodobni mikroprocesorji se pojavljajo v elektronskih napravah, od avtomobilov do mobitelov in celo igrač.

Vrste

Pred tem so računalniški procesorji uporabljali številke kot svojo identifikacijo in tako pomagali pri prepoznavanju najhitrejših procesorjev. Na primer, procesor Intel 80386 (386) je bil hitrejši od procesorja 80286 (286).

Potem ko je na trg vstopil procesor Intel Pentium, ki bi ga moral logično imenovati 80586, so ostali procesorji začeli nositi imena, kot sta Celeron in Athlon.

Trenutno poleg različnih imen procesorjev obstajajo različne zmogljivosti, hitrosti in arhitekture (32-bitna in 64-bitna).

Večjedrne procesne naprave

Kljub vse večjim omejitvam velikosti čipov želja, da bi novi procesorji proizvedli več moči, še naprej motivira proizvajalce.

Ena od teh novosti je bila uvedba večjedrnega procesorja, enega samega mikroprocesorskega čipa, ki bi lahko imel večjedrni procesor. Leta 2005 sta Intel in AMD izdala prototipne čipe z večjedrnimi dizajni.

Intelov Pentium D je bil dvojedrni procesor, ki so ga primerjali z AMD-jevim Athlon X2 dvojnim procesorjem, čipom, namenjenim strežnikom višjega cenovnega razreda.

Vendar je bil to šele začetek revolucionarnih trendov mikroprocesorskih čipov. V naslednjih letih so se večjedrni procesorji razvili iz dvojedrnih čipov, kot je Intel Core 2 Duo, do desetjedrnih čipov, kot je Intel Xion E7-2850.

Na splošno večjedrni procesorji ponujajo več kot osnove enojedrnega procesorja in so sposobni večopravilnosti in večprocesiranja, tudi znotraj posameznih aplikacij.

Naprave za mobilno obdelavo

Medtem ko so tradicionalni mikroprocesorji tako v osebnih računalnikih kot v superračunalnikih doživeli ogromen razvoj, se industrija mobilnih računalnikov hitro širi in se spopada z lastnimi izzivi.

Proizvajalci mikroprocesorjev vključujejo vse vrste funkcij za izboljšanje individualne izkušnje.

Kompromis med hitrejšim upravljanjem hitrosti in toplote ostaja glavobol, da ne omenjam vpliva teh hitrejših procesorjev na mobilne baterije.

Grafična procesna enota (GPU)

Grafični procesor izdeluje tudi matematične izračune, le tokrat s prednostjo za slike, video posnetke in druge vrste grafike.

Te naloge je predhodno obravnaval mikroprocesor, a ko so grafično intenzivne CAD aplikacije postale običajne, se je pojavila potreba po namenski strojni opremi za obdelavo, ki je sposobna ravnati s temi nalogami, ne da bi to vplivalo na splošno zmogljivost računalnika.

Tipični GPU je na voljo v treh različnih oblikah. Običajno je ločeno povezan z matično ploščo. Vgrajen je v CPU ali pa je na voljo kot ločen dodatek čip na matični plošči. GPU je na voljo za namizne, prenosne in tudi mobilne računalnike.

Intel in Nvidia sta vodilni nabor grafičnih čipov na trgu, pri čemer je slednja najboljša izbira za glavno grafično obdelavo.

Primeri

- Centralna procesna enota (CPU)

Najpomembnejša naprava za obdelavo v računalniškem sistemu. Imenujejo ga tudi mikroprocesor.

To je notranji čip računalnika, ki obdeluje vse operacije, ki jih prejme od naprav in aplikacij, ki se izvajajo v računalniku.

Intel 8080

Predstavljen leta 1974 je imel 8-bitno arhitekturo, 6000 tranzistorjev, 2MHz hitrost, dostop do 64K pomnilnika in 10-krat večjo zmogljivost 8008.

Intel 8086

Predstavljena leta 1978. Uporabila je 16-bitno arhitekturo. Imel je 29.000 tranzistorjev, ki so delovali s hitrostmi med 5MHz in 10MHz. Dostopil bi lahko do 1 megabajta pomnilnika.

Intel 80286

Izstrelil se je leta 1982. Imel je 134.000 tranzistorjev, ki delujejo pri taktnih hitrostih od 4MHz do 12MHz. Prvi procesor, združljiv s prejšnjimi procesorji.

Pentium

Intel ga je predstavil leta 1993. Uporabljajo jih lahko s hitrostmi od 60MHz do 300MHz. Ko je bila izdana, je imela skoraj dva milijona več tranzistorjev kot procesor 80486DX, s 64-bitnim vodilom podatkov.

Core Duo

Intelov prvi dvojedrni procesor, razvit za mobilne računalnike, predstavljen leta 2006. Bil je tudi prvi Intelov procesor, ki se uporablja v računalnikih Apple.

Intel core i7

Gre za serijo procesorjev, ki zajemajo 8 generacij čipov Intel. Ima 4 ali 6 jeder, hitrosti med 2,6 in 3,7 GHz, predstavljen je bil leta 2008.

- Matična plošča

Označena tudi matična plošča. Je največja plošča znotraj računalnika. V njem so CPU, pomnilnik, avtobusi in vsi drugi elementi.

Dodeljuje moč in zagotavlja obliko komunikacije za vse strojne elemente za medsebojno komuniciranje.

- Čip

Skupina integriranih vezij, ki delujejo skupaj, vzdržujejo in nadzirajo celoten računalniški sistem. Tako upravlja pretok podatkov po celotnem sistemu.

- Ura

Uporablja se za spremljanje vseh izračunov računalnika. Okrepi, da lahko vsa vezja v računalniku delujejo hkrati.

- Razširitvena reža

Vtičnica, ki se nahaja na matični plošči. Uporablja se za povezovanje razširitvene kartice in tako zagotavlja dopolnilne funkcije na računalnik, kot so video, zvok, shranjevanje itd.

- Podatkovna vodila

Nabor kablov, ki jih CPU uporablja za prenos informacij med vsemi elementi računalniškega sistema.

- Naslov naslov

Komplet prevodnih kablov, ki nosijo samo naslove. Informacije se pretakajo iz mikroprocesorja v pomnilnik ali v vhodno / izhodne naprave.

- Krmilni vod

Prenaša signale, ki sporočajo stanje različnih naprav. Običajno ima nadzorni vodnik samo en naslov.

- Grafične kartice

Razširitvena kartica, ki gre v matično ploščo računalnika. Ukvarja se z obdelavo slik in videov. Uporablja se za ustvarjanje slike na zaslonu.

- Grafična procesna enota (GPU)

Elektronsko vezje, ki je namenjeno upravljanju pomnilnika za pospešitev ustvarjanja slik, namenjenih za predvajanje na prikazovalni napravi.

Razlika med GPU-jem in grafično kartico je podobna razliki med CPU-jem in matično ploščo.

- omrežna kartica (NIC)

Razširitvena kartica, ki se uporablja za povezavo s katerim koli omrežjem ali celo z internetom s kablom s priključkom RJ-45.

Te kartice lahko med seboj komunicirajo prek omrežnega stikala ali če so neposredno povezane.

- Brezžična kartica

Skoraj vsi sodobni računalniki imajo vmesnik za povezavo v brezžično omrežje (Wi-Fi), ki je vgrajen prav v matično ploščo.

- Zvočna kartica

Razširitvena kartica, ki se uporablja za reprodukcijo katere koli vrste zvoka v računalniku, ki jo je mogoče slišati prek zvočnikov.

V računalniku so v razširitveni reži ali vgrajeni v matično ploščo.

- Krmilnik za množično shranjevanje

Ta ureja shranjevanje in iskanje podatkov, ki so trajno shranjeni na trdem disku ali podobni napravi. Za izvajanje teh operacij ima svoj specializiran CPU.

Reference

1. Računalniško upanje (2018). Naprava za obdelavo Vzeto iz: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Kaj so računalniške naprave za obdelavo? Vzeto iz: am7s.com.
3. Salomon (2018). Vrste računalniške strojne opreme - procesne naprave. Zig Link IT. Vzeto iz: ziglinkit.com.
4. Strani vozlišča (2019). Naprave za obdelavo podatkov. Vzeto iz: hubpages.com.
5. Wikipedija, brezplačna enciklopedija (2019). Centralna procesna enota. Izvedeno iz: en.wikipedia.org.
6. Računalniško upanje (2019). CPU. Vzeto iz: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019), procesor (CPU). Techtarget. Izvedeno iz: whatis.techtarget.com.