Устройство центрального процессора персонального компьютера
В данной статье рассматривается процессор персонального компьютера. В ходе исследования мною и моим руководителем были поставлены и решены следующие задачи: 1) изучение устройства процессоров. 2) анализ между старыми и новыми моделями. 3) анализирование того, что может ждать индустрию «создания процессоров». В статье, присутствует информация, которая поможет базовому пользователю персонального компьютера разобраться в устройстве самого важного элемента любого компьютера. В процессе изучения статьи, можно будет выделить некоторые указания по различным эксплуатационным показателям, которые были составлены из опыта людей с многолетним стажем. Данная статья имеет ограниченные информатизацию, так как развитие всех элементов компьютера с момента создания первого элемента и по сегодняшний день перевалило за все пределы. Актуальность же моей темы заключается в том, что любая программа, выполняя какое-либо действие, требует инструкции для ее выполнения, а процессор в свою очередь обрабатывает данные процессы в следствии чего чем лучше CPU, тем персональный компьютер выполняет поставленные перед ним цели и задачи – лучше.
Введение
Уже на протяжении многих лет, компьютеры или как их раньше называли «ЭВМ - электронно-вычислительные машины», прочно закрепились в нашей жизни. Без них мы не представляем своего существования, ведь они кардинально изменили мир и открыли новые возможности, о которых раньше можно было только мечтать.
Большинство стандартных пользователей имеют слабое представление о том, какие комплектующие установлены в их персональный компьютер и от чего зависит производительность всей системы. Эти люди даже не представляют себе, какие же сложные процессы происходят в их системном блоке, даже тогда, когда элементарно открыт рабочий стол и пользователь не приступил к работе. В данной работе я постараюсь разобраться в устройстве «сердца» этой удивительной машины, которая называется «Центральным процессором»
Основная часть
Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.
Основными характеристиками CPU являются: тактовая частота (показывает количество выполняемых операций в секунду), разрядность (она определяется длиной двоичного кода, который процессор может обрабатывать одновременно в процессе выполнения базовых операций), объем кэш-памяти (является буфером, в котором хранятся данные, с которыми процессор взаимодействует чаще всего), количество ядер (самый главный элемент, который представляет собой способность выполнять один поток команд).
Самый первый ЦП был создан компанией Intel. Его масштабность, дорогой способ изготовления, низкая производительность, огромное энергопотребление, заставило производителя искать новые, инновационные решения. Было создано множество вариаций CPU, но после создания «микросхем», удалось добиться увеличения сложности конструкции процессора с одновременным уменьшением его физических размеров.
Компания AMD выпустила свой первый микропроцессор, AMD 9080, в 1974 году. Можно сказать, он был полной копией Intel 8080, но именно с этого началась конкуренция – двигатель прогресса.
Буквально за 50 лет (с 1971 по 2021 год) характеристики процессоров существенно улучшились (Рис.1,2):
- Тактовая частота увеличилась в 760 раз, с 5 миллионов операций в секунду до 3,8 миллиарда операций в секунду;
- Разрядность процессора увеличилась в 4 раза, с 16 битов до 64 битов.
Рис.1. Процессоры компании Intel ранних версий
Рис.2. Современный процессор
В современном мире процессоры можно найти не только в персональном компьютере. Они встречаются в автомобилях, калькуляторах, в мобильных телефонах и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где, помимо вычислительного устройства, на кристалле расположены дополнительные компоненты.
Рис.3. Socket
Процессор аппаратно реализуется на большой интегральной схеме (БИС), которая содержит десятки миллионов микропереключателей и представляет собой маленькую полупроводниковую пластину площадью несколько квадратных сантиметров, заключенную в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов).
На современном этапе, чтобы правильно подобрать процессор к материнской плате, следует разбираться в том, что такое Socket (гнездо, в которое вставляется процессор) (Рис.3). Из-за разнообразия ЦП, производителям пришлось видоизменять их способ подключения, а точнее количество контактов, которые соприкасаются с материнкой платой. Это значит, что, например, процессор Intel Pentium 4 (2004г) нельзя поставить в материнскую плату 2021 года, которая собрана на основе Socket 1155.
Процессор – это мозг ПК и из-за этого он наиболее подвержен нагрузке. Для компьютеров начала 90-х охлаждение не было проблемой: медленным процессорам вполне хватало пассивного охлаждения в виде простого радиатора без вентилятора. Однако, современная электроника отличается высокими мощностями. Здесь действует принцип, чем мощнее техника(комплектующие), тем лучше должно быть охлаждение. Но, прежде чем установить радиатор с куллером или жидкостное охлаждение, на процессор наносят термопасту для того, чтобы убрать все неровности между радиатором и процессором, тем самым улучшить передачу тепла.
Стоит отметить, что появление каждого нового процессора предзнаменовало новый этап развития электроники. Например, Intel Pentium 4, Intel Core 2 Duo, Intel Core I3, Core I5, Core I7, I9, сменяя друг друга делали мир информационее. Не даром 2021 год считается годом компьютеризации.
Заключение
В научной статье я рассмотрел принцип работы и задачи персонального процессора. Эти знания крайне важны для начинающих пользователей, ведь являются основой для дальнейшего изучения других составных частей персонального компьютера. Из многолетнего опыта людей, которые занимаются сборкой ПК: «То, о чем можно раньше было только мечтать, сейчас находиться в свободном доступе». Из этого суждения вытекает тенденция актуальности развития ЦП и актуальности моей темы.
Финансирование предоставил Орловский государственный аграрный университет имени Н. В. Парахина.
Благодарности выражаю благодарность моему преподавателю за предоставленную возможность разобраться в теме моей научной статьи.
Конфликт интересов «Не указан».
- Угринович Н.Д Информатика и ИКТ. Базовый курс: учебник для 8 класса / Н.Д. Угринович. – 5-е изд.-М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 205 c. : ил.
- Семакин И.Г Информатика и ИКТ: учебник 9 класса / И.Г Семакин, Л.А. Залогова, С.В. Русакова, Л.В. Шестакова. – 5-е изд. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2021. – 165 с. : ил.
- Варфоломеева, А.О. Информационные системы предприятия: Учебное пособие / А.О. Варфоломеева, А.В. Коряковский, В.П. Романов. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2017. - 283 c.
- Васильков, А.В. Информатика: Учебное пособие / А.В. Васильков, А.А. Васильков, И.А. Васильков. - М.: Форум, 2017. - 528 c.
- Вдовин, В.М. Предметно-ориентированные экономические информационные системы: Учебное пособие / В.М. Вдовин. - М.: Дашков и К, 2013. - 388 c.
- Велихов, А. С. Основы информатики и компьютерной техники: учебное пособие / А. С. Велихов. – Москва: СОЛОН-Пресс, 2017. – 539 с.
- Гвоздева, В. А. Информатика, автоматизированные информационные технологии и системы: учебник / В. А. Гвоздева. – Москва: Форум: Инфра-М, 2016. – 541 с.
- Горбенко, А.О. Информационные системы в экономике / А.О. Горбенко. - М.: БИНОМ. ЛЗ, 2016. - 292 c.
- Гришин, А.В. Промышленные информационные системы и сети: практическое руководство / А.В. Гришин. - М.: Радио и связь, 2016. - 176 c.
- Завгородний, В.И. Информатика для экономистов: Учебник для бакалавров / В.П. Поляков, Н.Н. Голубева, В.И. Завгородний; Под ред. В.П. Полякова. - М.: Юрайт, 2016. - 524 c.
