что такое внешний процессор

Внешний процессор для ПК: архитектура, связь, стоимость и мобильность

Многие пользователи мечтают о полностью модульных ПК, в которых ни один компонент не связан с другим, кроме его собственной платформы. Это что-то более или менее достижимое с видеокартами, где мы можем подключить любое устройство с определенными устройствами к ноутбуку и наслаждаться увеличением мощности. Но почему это невозможно с процессорами? Будет ли понятие внешнего CPU / ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР существовать в будущем?

С одной стороны, это непростая тема, но, с другой стороны, на нее возлагаются большие надежды, поэтому давайте пойдем по частям по этому пути, который, безусловно, будет долгим. Почему бы не AMD и Intel в настоящее время работаете над внешними процессорами, особенно с маломощным оборудованием, которому в любой момент может потребоваться дополнительная мощность?

Внешний процессор, от невозможного к возможному

Наличие внешнего процессора, который можно подключить к любому ПК для повышения производительности, является идеей, которая обсуждалась много лет и отчасти является реальностью. В 2010 году Intel со своим Xeon Phi пошла на шаг вперед с этой идеей и, что удивительно, к 2020 году отменила Knights Hill архитектура на 10 нм.

Идея в основном заключается в том, с чем мы имеем дело в этой статье: процессор, который может быть подключен к компьютеру извне, за исключением того, что Xeon Phi сделал это каким-то определенным и известным способом: через PCIe.

По сути, это был GPGPU, сфокусированный как процессор с архитектурой MIC, для создания многопроцессорной системы, которая могла бы работать с инструментами существующего программного обеспечения для распараллеливания для глубокого обучения. Но тогда, почему это было отменено, если это работало как таковое? Принимая во внимание, что сектор, на котором сосредоточился Xeon Phi, был бизнес и центры обработки данных, следует иметь в виду, что графические процессоры обычно работают лучше и быстрее, где, кроме того, у Intel будут новые графические карты Xe. для этого

Поэтому Xeon Phi был бессмысленен как таковой, и его пришлось оставить умирать. Но Intel доказала, что это жизнеспособно, так почему бы не использовать его на рабочем столе?

Проблемы со скоростью и стоимостью

Есть две проблемы, для которых эта технология не будет реализована для настольных компьютеров, по крайней мере, в течение короткого периода времени: скорость соединения между устройствами и, конечно, стоимость такой системы.

Начиная с подключений, самым быстрым, который в настоящее время существует в PCIe, является Thunderbolt 4 и даже с его 40 Гбит / с это нелепая цифра для объема данных, которые текущему процессору удается переместить. Несмотря на то, что мы рассматриваем задачи, весьма специфичные для него, из-за этого мы должны добавить величину задержки, которая генерируется между PCIe, соединением, PCIe и основным ЦП главного устройства.

Только в определенных ситуациях это можно игнорировать, и результат будет удовлетворительным, поскольку, как и в случае с Xeon Phi, требуется эксклюзивное и ориентированное на задачи программирование. Что касается стоимости, архитектура Intel имела встроенную память, чип был установлен в гигантском промежуточном устройстве, и в целом это было похоже на использование печатной платы с графической картой с процессором с IHS в его нервном центре.

Если процессор сам по себе стоит дорого, здесь мы наверняка заплатим почти полную систему процессора, материнская плата и память, поскольку это скорее SoC, чем процессор как таковой. Затраты, как продемонстрировал Xeon Phi, неприемлемы для обычного пользователя, и использование более базовых версий не слишком снижает эту стоимость, поскольку матрица ЦП может быть очень похожа на матрицу настольного компьютера, но другие компоненты должны быть быть конкретной.

Мобильность

Основная проблема с этим типом технологий заключается в том, что они предназначены не для мобильности, а для противоположного. Они были бы полезны для пользователя, который работает со своим ноутбуком вне дома, и когда они приезжают, им нужно только подключить кабель, чтобы получить больше энергии.

В остальном, бессмысленно переходить с одной стороны на другую с ноутбуком и системой, которая может быть похожа на обувную коробку. Фактически, для внешних графических процессоров трудно продолжать продажи как таковые, потому что их рынок низок, очень низок, и это поддерживается промышленными гигантами, такими как ASUS, GIGABYTE или Razer с их соответствующими устройствами с включенным источником питания.

Это не концепция чистого процессора как такового, но это последнее, что выпустила Intel, которое напоминает его, и, как видно, оно останется на гораздо более закрытом рынке, чем рынок самих NUC.

Источник

Что такое центральный процессор в компьютере

Обновлено 16 сентября 2020

Само слово процессор происходит от английского глагола to process, что в переводе на русский будет звучать, как обрабатывать. В общем понимании, под данным термином подразумевается устройство или набор программ, которые используются для совершения вычислительных операций или обработки массива данных или процесса.

Содержание:

Что такое центральный процессор, и для чего он нужен

В персональном компьютере процессор выполняет функцию «мозга», являясь основной микросхемой, которая требуется для бесперебойной и правильной работы ПК. Под управлением CPU находятся все внутренние и периферийные устройства.

Внешне процессор представляет собой небольшую квадратную плату, верхняя часть которой закрыта металлической крышкой, служащей для защиты микросхем, а нижняя поверхность усыпана большим количеством контактов. Именно этой стороной процессор устанавливается в специальный разъём или сокет, располагающийся на материнской плате. ЦП, или центральный процессор, является самой важной деталью современного компьютера. Без команды, которую отдаёт CPU, не происходит выполнение ни одной, даже самой простой, операции, например, сложение двух чисел или запись одного байта информации.

Как работает процессор

Из чего состоит процессор

Чтобы представить, как работает ЦПУ, нужно понимать, из каких частей он состоит. Основными составляющими процессора являются:

При креплении верхней крышки применяется клей-герметик, способный выдерживать воздействие высоких температур, а для устранения зазора внутри собранного процессора используется термопаста. После застывания она образует своеобразный «мостик», который требуется для обеспечения оттока тепла от кристалла.

Что такое ядро процессора

Если сам центральный процессор можно назвать «мозгом» компьютера, то ядро считается основной деталью самого ЦП. Ядро – это набор микросхем, расположенных на площадке из кремния, размер которой не превышает квадратного сантиметра. Совокупность микроскопических логических элементов, посредством которых реализована принципиальная схема работы, носит название архитектуры.

Немного технических подробностей: в современных процессорах крепление ядра к платформе чипа осуществляется с помощью системы «флип-чип», такие стыки обеспечивают максимальную плотность соединения.

Каждое ядро состоит из определённого количества функциональных блоков:

Что такое сокет процессора

Термин socket переводится с английского языка как «гнездо» или «разъём». Для персонального компьютера данный термин одновременно относится непосредственно к материнской плате и процессору. Сокет – это место крепления ЦП. Они различаются между собой такими характеристиками, как размер, количество и тип контактов, особенностями монтажа охлаждения.

Два крупнейших производителя процессоров – Intel и AMD − ведут давнюю маркетинговую войну, предлагая каждый свой собственный сокет, подходящий только под CPU своего производства. Цифра в маркировке конкретного сокета, например, LGA 775, обозначает количество контактов или контактных ножек. Также в технологическом плане сокеты могут различаться между собой:

Сокет также может оказывать влияние на следующие параметры работы компьютера:

Создание специального гнезда для крепления центрального процессора требуется, чтобы пользователь мог совершать апргрейд системы и менять ЦПУ в случае его выхода из строя.

Сокет процессор – это гнездо для его установки на материнской плате

Графическое ядро в процессоре: что это такое

Одной из деталей ЦП, кроме непосредственно основного ядра, может быть графический процессор. Что это такое, и для чего требуется применение подобного компонента? Сразу следует отметить, что встраивание графического ядра не является обязательным и присутствует не в каждом процессоре. Это устройство требуется для исполнения основных функций CPU в виде решения вычислительных задач, а также поддержку графики.

Причинами, по которым производители используют технологии объединения двух функций в одном ядре, являются:

Применение интегрированной или встроенной графики чаще всего наблюдается в ноутбуках или недорогих ПК, предназначенных для офисной работы, где нет завышенных требований к графике.

Основные понятия процессора в информатике

Что такое потоки в процессоре

Поток выполнения в ЦП – это наименьшая единица обработки, которая назначается ядром, необходимая для разделения кода и контекста исполняемого процесса. Одномоментно может существовать несколько процессов, которые одновременно используют ресурсы ЦП. Существует оригинальная разработка компании Intel, которая стала применяться в моделях, начиная с процессора Intel Core i3, которая именуется HyperThreading. Это технология деления физического ядра на два логических. Таким образом, операционная система создаёт дополнительные вычислительные мощности и увеличивает поточность. Получается, что только показатель количества ядер не будет решающим, поскольку в некоторых случаях компьютеры, имеющие 4 ядра, проигрывают по быстродействию тем, которые имеют всего 2.

Что такое техпроцесс в процессоре

Под техпроцессом в информатике понимается размер транзисторов, применяемых в ядре компьютера. Процесс изготовления ЦП происходит по методу фотолитографии, когда из покрытого диэлектрической плёнкой кристалла под действие света вытравливаются транзисторы. Используемое оптическое оборудование имеет такой показатель, как разрешающая способность. Это и будет технологическим процессом. Чем она выше, тем большее количество транзисторов можно уместить на одном кристалле.

Снижению размеров кристалла способствует:

Единицей измерения техпроцесса является нанометр (10-9). Большинство современных процессоров изготавливается по 22 нм технологическому процессу.

Техпроцесс – это увеличение количества рабочих элементов процессора при сохранении его размеров

Что такое виртуализация процессора

Основа метода заключается в разделении ЦП на гостевую и мониторную часть. Если требуется переключение с основной на гостевую ОС, тогда процессор автоматически осуществляет эту операцию, сохраняя видимыми только те значения регистра, которые требуются для стабильной работы. Поскольку гостевая операционная система взаимодействует напрямую с процессором, то работа виртуальной машины будет значительно быстрее.

Включение виртуализации возможно в настройках BIOS. Большая часть материнских плат и процессоров от AMD не поддерживает технологию создания виртуальной машины аппаратными методами. Тут на помощь пользователю приходят программные способы.

Что такое регистры процессора

Регистр процессора – это специальный набор цифровых электрических схем, которые относятся к сверхбыстрой памяти, необходимой ЦП для хранения результатов промежуточных операций. Каждый процессор содержит великое множество регистров, большая часть которых недоступна программисту и зарезервирована для исполнения основных функций ядра. Существуют регистры общего и специального назначения. Первая группа доступна для обращения, вторая используется самим процессором. Поскольку скорость взаимодействия с регистрами ЦП выше, чем обращение в оперативной памяти, они активно применяются программистами для написания программных продуктов.

Основные технические характеристики процессора

Что такое тактовая частота процессора

Многие пользователи слышали такое понятие, как тактовая частота, но не все до конца представляют себе, что это такое. Говоря простым языком, это количество операций, которое может выполнять ЦП за 1 секунду. Здесь действует правило – чем выше показатель такта, тем более производительный компьютер.

Единицей измерения тактовой частоты является Герц, который по физическому смыслу является отображением количества колебаний за установленный отрезок времени. Образование тактовых колебаний происходит за счёт действия кристалла кварца, который располагается в тактовом резонаторе. После подачи напряжения происходит возникновение колебаний электрического тока. Они передаются на генератор, преобразующий их в импульсы, которые посылаются на шины данных. Тактовая частота процессора не единственная характеристика оценки скорости работы ПК. Также требуется учитывать количество ядер и объём буферной памяти.

Что такое разрядность процессора

Каждый пользователь ОС от Windows при установке новых программ сталкивался с выбором версии под разрядность системы. Что же такое разрядность ЦПУ? Выражаясь простым языком, это показатель, называемый иначе машинным словом, показывающий, сколько бит информации ЦП обрабатывает за один такт. В современных процессорах этот показатель может быть кратным 32 или 64.

Разрядность может иметь значение 32 и 64 бита

Что такое троттлинг процессора

Троттлинг, или дросселирование, – это защитный механизм, который применяется для предотвращения перегрева центрального процессора или возникновения аппаратных сбоев при работе. Функция активна по умолчанию и срабатывает при повышении температуры до критической отметки, которая установлена для каждой конкретной модели ЦП производителем. Защита осуществляется путём снижения производительности ядра. При возвращении температуры к нормальным показателям функция автоматически отключается. Существует возможность принудительно поменять параметры троттлинга через БИОС. Она активно используется любителями разгона ЦП или оверклокерами, но для простого пользователя подобные изменения чреваты поломкой ПК.

Температура процессора и видеокарты

При работе ядра и прочих элементов ЦП выделяется большое количество тепла, именно поэтому в современных компьютерах используются мощные системы охлаждения, как центрального процессора, так и основных узлов материнской платы. Требовательные программы, которые активно используют мощности ЦП и видеокарты (обычно это игры), нагружают процессор, что приводит к быстрому повышению температуры. В этом случае включается троттлинг. Многие производители видеокарт утверждают, что их продукция способна нормально функционировать даже при 100°C. В реальности предельной температурой будет та, которая указана в технической документации.

Самостоятельно контролировать температурный режим можно посредством специального софта для мониторинга (AIDA64, GPU Temp, Speccy). Если при работе или игре наблюдается подтормаживание, значит, вполне вероятно, температура возросла до критической отметки, и автоматически сработала защита.

Самостоятельно отслеживать температуру ЦП и видеокарты можно посредством специального софта

Что такое турбо буст в процессоре

Turbo Boost – это запатентованная технология компании Intel, которая применяется в процессорах Intel Core i5 и i7 первых трёх генераций. Она применяется для аппаратного ускорения работы ЦП на определённое время. С использованием технологии процедура разгона осуществляется с учётом всех важных параметров – силы тока, температуры, напряжения, состояния ОС, поэтому она полностью безопасна для компьютера. Прирост в скорости работы процессора носит временный характер и будет зависеть от типа нагрузки, количества ядер и конфигурации платформы. Дополнительно следует отметить, что технология поддерживается только операционными системами Windows 7 и 8.

Фирменная технология от компании Intel позволяет добиться временного улучшения производительности компьютера.

Виды процессоров

Всего принято выделять 5 основных видов процессоров в компьютере:

Самые популярные модели и производители

Рынок микропроцессоров делят два крупных производителя – Intel и AMD, которые ведут непримиримую борьбу на протяжении всего времени своего существования. Каждая компания предлагает свои готовые решения. Выбор конкретной модели является субъективным решением конечного пользователя, поскольку каждый производитель предлагает широкую линейку моделей, имеющую как бюджетные варианты, так и топовые игровые ЦП.

Наибольшую популярность в линейке процессоров от Intel приобрели модели Intel Core i3, i5 и i7. В зависимости от модификации они могут использоваться как в игровых ПК, так и в офисных машинах. У AMD одними из лучших считаются процессоры серии Ryzen, демонстрирующие хорошие показатели производительности. Серия Athlon до сих пор встречается, но относится уже к архивным. Для нетребовательного пользователя подойдут процессоры AMD A серии.

AMD и Intel являются двумя самыми крупными компаниями по производству процессоров.

Что такое скальпирование процессора

Скальпирование процессора – это процедура снятия крышки для замены термопасты. Проведение данной процедуры является одной из составных частей разгона или может потребоваться для снижения нагрузки на аппаратную часть ЦП.

Сама процедура заключается в:

При проведении процедуры следует учитывать тот факт, что одно неверное движение может привести к выходу процессора из строя. Поэтому лучше доверить это мероприятие профессионалам. Если решение провести скальпирование в домашних условиях принято окончательно, то можно посоветовать приобрести специальный прибор в виде зажима для ЦП, что облегчит снятие крышки без повреждения кристалла.

Как разогнать процессор

Проведение оверклокинга, или разгона центрального процессора, может быть целесообразно при наличии устаревшего оборудования и отсутствии средств для покупки нового камня. Обычно проведение процедуры позволяет получить прирост производительности от 10 до 20%. Существует два метода, как провести разгон, – путём увеличения частоты шины FSB или повышения множителя процессора. Современные компьютеры, по общему правилу, поставляются с заблокированным множителем, поэтому самым доступным будет способ изменения частоты системной шины.

Основные советы по разгону:

Упростить процесс разгона можно посредством применения специальных программ, которые самостоятельно контролируют основные параметры, затрагиваемые при оверклокинге.

Процессор – это сердце вашего ПК. Именно здесь идёт администрирование всех процессов машины. От того, насколько эффективно будет работать этот блок, зависит качество работы всего компьютера. А значит, и ваша уверенность и спокойствие полностью зависят от выбора качественной начинки аппаратно-вычислительной машины.

Если у вас есть вопросы к нашим экспертам, можно оставить их ниже.

Источник

10 мини-компьютеров для дома на процессорах AMD Ryzen и Intel

Мини компьютеры для домашнего использования активно вытесняют классические настольные ПК в огромных и шумных корпусах. И это вполне объяснимо, ведь преимуществ перед «старшими братьями» у этих крох собралось на внушительный список:

Ну и как это обычно бывает, при выборе компьютера основной вопрос сводится к выбору чипсета: Intel или AMD? Синие или красные? Core i или Ryzen? Однозначного ответа нет и каждый пользователь выбирает для себя сам, ну а чтобы немного помочь, я подготовил подборку наиболее интересных компьютеров с чипсетами от обоих производителей. В подборке есть и простые неттопы и производительные компьютеры и даже игровые модели.

Chatreey AC1-Z Fanless

Начну с модели Chatreey AC1-Z, которая идеальна для простых домашних задач. Вы можете выбрать Barebone версию и установить память самостоятельно или взять уже компьютер с памятью и получить Windows 10 в подарок. Компьютер базируется на 4 ядерном процессоре Intel Celeron J4125, который работает на частоте до 2,7 GHz, при этом имея расчетную мощность на уровне 10W. Интегрированная графика Intel UHD 600 способна проигрывать видео в разрешении до 4К с частотой обновления 60 Hz. Этот компьютер имеет пассивную систему охлаждения, температура от чипа отводится за счет огромного радиатора, а значит он совершенно беззвучный и его можно даже не отключать на ночь. А еще он поддерживает подключение 2,5″ HDD или SSD накопителя. По интерфейсам все очень хорошо: 2 USB 3.0 разъема для подключения скоростных накопителей и USB 2.0 для периферии, есть гигабитный сетевой разъем и пара HDMI выходов, которые могут выводить изображение одновременно. По беспроводным интерфейсам доступен Wi-Fi 802.11 ac и Bluetooth 4.0. Компьютер может быть размещен за монитором, для чего предусмотрено крепление VESA.

XCY Fanless

Hystou Fanless

Предыдущий компьютер хоть и базируется на Core i, но для максимально низкой стоимости были использованы процессоры предыдущих поколений (4 и 5 поколение). А вот в компьютерах Hystou установили более свежие процессоры, которые имеют значительные преимущества в производительности. Можно выбрать Core i5 7 или 8 поколения или Core i7 8 или 10 поколения. Вычислительной мощности процессора хватает даже для сложных задач, в том числе рендеринга видео и работы с изображениями. Встроенная графика тоже стала мощней и кроме видео в 4К, позволяет даже поиграть в нетребовательные игры. В остальном перед нами аналогичный ПК с цельнометаллическим корпусом и полностью пассивной системой охлаждения. Поддерживается установка SSD формата M2 и дополнительного 2,5″ SSD/HDD диска. По памяти: есть версия barebone, а есть с оперативкой от 8 GB до 32 GB и SSD накопителем до 512 GB. Двухдиапазонный WiFi, Bluetooth и гигабитный LAN порт присутствуют.

Источник

Процессоры. Что это такое. История развития.

(очень длиннопост, читать до конца не обязательно).

Всем доброго времени суток. Сейчас хочу немного поговорить о процессорах, не только, как компьюерная комплектующая, а в целом что из себя он представляет и как работает.

Конечно же, таких статей вы и сами можете найти сотни в интернете, только вбив в поисковой строке одно слово, но эта статья тем интересней, что входит в серию статей, разбирающие все комплектующие, что дает более целостную картину восприятия, также, тут вы найдете для себя интересные сравнения, изложение сложных терминов языком не просвященных, а также историю того, как человечество дошло до такой невероятной вещи, как процессор.

Что такое процессор? Процессор (от англ. «to process» — «обрабатывать») — это программа или устройство, предназначенные для обработки чего-либо. Является центральным вычислительным элементом любого компьютера, управляет всеми остальными его элементами. Современный микропроцессор — это прямоугольная пластинка из кристаллического кремния. На ее маленькой площади расположены схемы (транзисторы). Пластинка находится в керамическом или пластмассовом корпусе, к которому она подсоединяется посредством золотых проводков. Благодаря такой конструкции процессор легко и надежно подсоединяется к системной плате ПК.

Тактовая частота процессора.

Тактовая частота указывает скорость работы процессора в герцах – количество рабочих операций в секунду. Тактовая частота процессора подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Да, эта характеристика процессора значительно влияет на скорость работы вашего ПК, но производительность зависит далеко не только от неё.

Внутренняя тактовая частота обозначает темп, с которым процессор обрабатывает внутренние команды. Чем выше показатель – тем быстрее внешняя тактовая частота.

Внешняя тактовая частота определяет, с какой скоростью процессор обращается к оперативной памяти.

Разрядность представляет собой предельное количество разрядов двоичного числа, над которым может производиться машинная операция передачи информации.

Размерность технологического процесса.

Определяет размеры транзистора (толщину и длину затвора). Частота работы кристалла определяется частотой переключений транзисторов (из закрытого состояния в открытое). С уменьшением размера уменьшается выделение тепла. Размерность технологического процесса измеряется в нанометрах.

Гнездовой или щелевой разъем, предназначен для интеграции чипа в схему материнской платы. Каждый разъем допускает установку только определенного типа процессоров.

PGA (Pin Grid Array) – корпус квадратной или прямоугольной формы, штырьковые контакты.

BGA (Ball Grid Array) – шарики припоя.

LGA (Land Grid Array) – контактные площадки.

Кэш-память процессора является одной из ключевых характеристик, на которую стоит обратить внимание при выборе. Кэш-память – массив сверхскоростной энергозависимой ОЗУ. Является буфером, в котором хранятся данные, с которыми процессор взаимодействует чаще или взаимодействовал в процессе последних операций. Благодаря этому уменьшается количество обращений процессора к основной памяти. Этот вид памяти делится на три уровня: L1, L2, L3. Каждый из уровней отличается по размеру памяти и скорости, и задачи ускорения у них отличаются. L1 — самый маленький и быстрый, L3 — самый большой и медленный. К каждому уровню процессор обращается поочередно (от меньшего к большему), пока не обнаружит в одном из них нужную информацию. Если ничего не найдено, обращается к оперативной памяти.

Энергопотребление и тепловыделение.

Чем выше энергопотребление процессора, тем выше его тепловыделение.

TDP (Thermal Design Power) – параметр, указывающий на то количество тепла, которое способна отвести охлаждающая система от определенного процессора при наибольшей нагрузке. Значение представлено в ваттах при максимальной температуре корпуса процессора.

ACP (Average CPU Power) – средняя мощность процессора, показывающая энергопотребление процессора при конкретных задачах.

Рабочая температура процессора.

Наивысший показатель температуры поверхности процессора, при котором возможна нормальная работа (54-100 °С). Этот показатель зависит от нагрузки на процессор и от качества отвода тепла. При превышении предела компьютер либо перезагрузится, либо просто отключится. Это очень важная характеристика процессора, которая напрямую влияет на выбор типа охлаждения.

Множитель и системная шина.

Front Side Bus – частота системной шины материнской платы. Тактовая частота процессора является произведением частоты FSB на множитель процессора. У большинства процессоров заблокирован разгон по множителю, поэтому приходится разгонять по шине.

Встроенное графическое ядро.

Процессор может быть оснащен графическим ядром, отвечающим за вывод изображения на монитор. В последние годы, встроенные видеокарты такого рода хорошо оптимизированы и без проблем тянут основной пакет программ и большинство игр на средних или минимальных настройках. Для работы в офисных приложениях и серфинга в интернете, просмотра Full HD видео и игры такой видеокарты вполне достаточно.

Количество ядер (потоков).

Многоядерность одна из важнейших характеристик центрального процессора, но в последнее время ей уделяют слишком много внимания. Не так давно процессоры были одноядерными, их производительность на то время была достаточно хорошой, и не требовала увеличения мощности, когда процессоры уже уперлись в какой-то “потолок”. На замену одноядерным пришли процессоры с 2, 4 и 8 ядрами.

Если 2 и 4-ядерные вошли в обиход очень быстро, процессоры с 8 ядрами пока не так востребованы. Для использования офисных приложений и серфинга в интернете достаточно 2 ядер, 4 ядра требуются для САПР и графических приложений, которым просто необходимо работать в несколько потоков.

Что касается 8 ядер, очень мало программ поддерживают так много потоков, а значит, такой процессор для большинства приложений просто бесполезен. Обычно, чем меньше потоков, тем больше тактовая частота. Из этого следует, что если программа, адаптированная под 4 ядра, а не под 8, на 8-ядерном процессе она будет работать медленнее. Но этот процессор отличное решение для тех, кому необходимо работать сразу в большом количестве требовательных программ одновременно. Равномерно распределив нагрузку по ядрам процессора можно наслаждаться отличной производительностью во всех необходимых программ.

В большинстве процессоров количество физических ядер соответствует количеству потоков: 8 ядер – 8 потоков. Но есть процессоры, где благодаря Hyper-Threading, к примеру, 4-ядерный процессор может обрабатывать 8 потоков одновременно.

Сам процессор представляет собой небольшую квадратную пластину (чип), внутри которой находятся миллионы транзисторов.

Если говорить о том, как работает процессор Intel или его конкурент AMD, нужно посмотреть, как устроены эти чипы. Первый микропроцессор появился еще в далеком 1971 году. Он мог выполнять только простейшие операции сложения и вычитания с обработкой всего лишь 4 бит информации, т. е. имел 4-битную архитектуру.

Современные процессоры, как и первый, основаны на транзисторах и обладают куда большим быстродействием. Изготавливаются они методом фотолитографии из определенного числа отдельных кремниевых пластинок, составляющих единый кристалл, в который как бы впечатаны транзисторы. Схема создается на специальном ускорителе разогнанными ионами бора. Во внутренней структуре процессоров основными компонентами являются ядра, шины и функциональные частицы, называемые ревизиями.

Если посмотреть, как работает процессор, нужно четко представлять себе, что любая команда имеет две составляющие – операционную и операндную.

Операционная часть указывает, что должна выполнить в данный момент компьютерная система, операнда определяет то, над чем должен работать именно процессор. Кроме того, ядро процессора может содержать два вычислительных центра, которые разделяют выполнение команды на несколько этапов:

обращение к памяти самого процессора

Сегодня применяется раздельное кэширование в виде использования двух уровней кэш-памяти, что позволяет избежать перехвата двумя и более командами обращения к одному из блоков памяти.

Процессоры по типу обработки команд разделяют на линейные (выполнение команд в порядке очереди их записи), циклические и разветвляющиеся (выполнение инструкций после обработки условий ветвления).

Среди основных функций, возложенных на процессор, в смысле выполняемых команд или инструкций различают основные задачи:

математические действия на основе арифметико-логического устройства;

перемещение данных (информации) из одного типа памяти в другой;

принятие решения по исполнению команды, и на его основе – выбор переключения на выполнения других наборов команд.

Взаимодействие с памятью (ПЗУ и ОЗУ)

В этом процессе следует отметить такие компоненты, как шина и канал чтения и записи, которые соединены с запоминающими устройствами. ПЗУ содержит постоянный набор байт. Сначала адресная шина запрашивает у ПЗУ определенный байт, затем передает его на шину данных, после чего канал чтения меняет свое состояние и ПЗУ предоставляет запрошенный байт.

Но процессоры могут не только считывать данные из оперативной памяти, но и записывать их. В этом случае используется канал записи. Но, если разобраться, по большому счету современные компьютеры чисто теоретически могли бы и вовсе обойтись без ОЗУ, поскольку современные микроконтроллеры способны размещать нужные байты данных непосредственно в памяти самого процессорного чипа. Но вот без ПЗУ обойтись никак нельзя.

Кроме всего прочего, старт системы запускается с режима тестирования оборудования (команды BIOS), а только потом управление передается загружаемой операционной системе.

Нужно четко понимать, что, если бы процессор не работал, компьютер бы не смог начать загрузку вообще.

Но на примере функционирования человеческого организма нужно понимать, что в случае остановки сердца умирает весь организм. Так и с компьютерами. Не работает процессор – «умирает» вся компьютерная система.

История создания. Дальнейшее развитие процессоров.

В настоящее время технология развивается стремительно, каждый год появляется несколько новых микропроцессоров. Однако факторы, влияющие на это развитие, известны. Зная эти факторы, довольно уверенно можно предсказывать и основные пути развития процессоров в ближайшем будущем.

Нам необходимо, выявить основную цель развития процессоров, определить ограничения, которые накладываются на процессоры, оценить существующие современные подходы построения микропроцессоров.

Устремления и ограничения Общая цель, которую стремятся достичь все разработчики микропроцессоров – получить процессор максимальной производительности с наименьшими затратами как в разработке, так и в производстве. При этом процессор должен быть как можно более универсален. Лишь при достаточно большой массовости производства можно разделить все расходы по разработке модели на такое количество выпущенных экземпляров, что цена одного процессора будет иметь разумный размер. Если же процессор найдет весьма узкое применение, то львиную долю его стоимости будут составлять расходы по собственно разработке процессора, а не расходы по его производству. Именно поэтому так дороги уникальные серверные и процессорные платформы, применяемые для нужд обороны и прочих малораспространенных задач. В общем случае, расходы по разработке, скажем, новой модели Celeron и какой-либо сложной специализированной структуры весьма сопоставимы. Однако цена специализированной системы будет превышать цену обычной в десятки раз.

Проще всего создать процессор, оптимизированный под одну-единственную задачу. В рамках этой задачи можно достичь пика производительности для данной элементной базы. Но в связи с универсальностью происходят потери в производительности. Борьба противоположных требований, при всей своей простоте, является основным фактором влияния.

Другим фактором, является удобство применения процессора для разработки приложений. При разработке любого сложного проекта на каком-то этапе сама технология производства оказывается делом первостепенной важности. Качественная реализация проекта оказывается невозможной без применения специальных средств для контроля за качеством производимых программных продуктов. Именно в этом заключаются корни популярности объектно-ориентированного подхода в языках высокого уровня. В той же мере и на уровне машинных кодов удобство системы команд может оказывать большое влияние на качество работы. Чем удобнее окажется процессор для разработчиков, тем больше будет выпущено программных продуктов именно для этой платформы, и тем привлекательней окажется эта платформа для конечных пользователей. Процессор должен обладать максимальной производительностью, при этом он должен сохранять свою относительную универсальность, обеспечивающую массовость производства. Также процессор должен быть достаточно удобен для разработки сложных приложений. С учетом всех этих требований можно рассматривать ныне существующие модели, оценивать их перспективность и, до некоторой степени, предсказывать их дальнейшее развитие.

Самым существенным фактором, влияющим на архитектурные решения современных процессоров, является постоянное совершенствование технологии производства. Как следствие,- рост уровня интеграции, уменьшение задержек в транзисторах и связях, снижение энергопотребления при переключении транзистора.С ростом уровня интеграции увеличиваются ресурсы на кристалле и повышается тактовая частота работы, что позволяет повышать производительность процессоров. Первое направление связано с увеличением объёма внутренней кэш-памяти. Второе направление связано с реализацией в процессорах принципов конвейеризации и параллельной обработки в нескольких конвейерах на разных стадиях выборки и выполнения команд.

Практически все накопленные в процессе конкуренции различных фирм архитектурные решения находят своё воплощение в новых архитектурах. В архитектуре современных процессоров различных производителей много общего, и ставится вопрос об унификации архитектур.

Современный процессор – это 64-разрядный суперконвейерный, суперскалярный процессор с RISC-операционным ядром и большим числом дополнительных блоков, реализующий динамическое исполнение команд. Для эффективной обработки данных мультимедиа и графики система команд современных процессоров расширяется за счёт специализированных команд мультимедийной обработки.

Для унификации структур обработки данных в структуры некоторых современных процессоров включают специальные преобразователи исходных кодов команд во внутренние машинные команды «исполнительного процессора».

Масштабные исследования ведутся по созданию процессорных элементов и компьютеров в целом с использованием принципиально иной элементной базы: биполярных молекул, молекул ДНК, квантовых кубитов и света.

История возникновения центрального процессора.

История развития производства процессоров полностью соответствует истории развития технологии производства прочих электронных компонентов и схем.

Первым этапом было создание процессоров с использованием электромеханических реле, ферритовых сердечников и вакуумных ламп. Они устанавливались в специальные разъёмы на модулях, собранных в стойки. Большое количество таких стоек, соединённых проводниками, в сумме представляли процессор. Отличительной особенностью была низкая надёжность, низкое быстродействие и большое тепловыделение.

Вторым этапом стало внедрение транзисторов. Транзисторы монтировались уже на близкие к современным по виду платам, устанавливаемым в стойки. Как и ранее, в среднем процессор состоял из нескольких таких стоек. Возросло быстродействие, повысилась надёжность, уменьшилось энергопотребление.

Третьим этапом стало использование микросхем. Первоначально использовались микросхемы низкой степени интеграции, содержащие простые транзисторные и резисторные сборки, затем, по мере развития технологии, стали использоваться микросхемы, реализующие отдельные элементы цифровой схемотехники (сначала элементарные ключи и логические элементы, затем более сложные элементы — элементарные регистры, счётчики, сумматоры), позднее появились микросхемы, содержащие функциональные блоки процессора — микропрограммное устройство,арифметическо-логическое устройство, регистры, устройства работы с шинами данных и команд.

Четвёртым этапом стало создание, благодаря прорыву в технологии создания БИС и СБИС (больших и сверхбольших интегральных схем, соответственно), микропроцессора — микросхемы, на кристалле которой физически были расположены все основные элементы и блоки процессора. Фирма Intel в 1971 году создала первый в мире 4-разрядный микропроцессор 4004, предназначенный для использования в микрокалькуляторах. Постепенно практически все процессоры стали выпускаться в формате микропроцессоров. Исключением долгое время оставались только малосерийные процессоры, аппаратно оптимизированные для решения специальных задач (например, суперкомпьютеры или процессоры для решения ряда военных задач), либо процессоры, к которым предъявлялись особые требования по надёжности, быстродействию или защите от электромагнитных импульсов и ионизирующей радиации. Постепенно, с удешевлением и распространением современных технологий, эти процессоры также начинают изготавливаться в формате микропроцессора.

Сейчас слова микропроцессор и процессор практически стали синонимами, но тогда это было не так, потому что обычные и микропроцессорные ЭВМ мирно сосуществовали ещё долгое время, и только в начале 1980-х годов микропроцессоры вытеснили своих старших собратьев. Тем не менее, центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы, построенные на основе микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции.

Переход к микропроцессорам позволил создать персональные компьютеры, которые проникли в каждый дом.

Первым общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004, представленный 15 ноября 1971 года корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 92,6 кГц и стоил 300 долл.

Далее его сменили 8-разрядный Intel 8080 и 16-разрядный 8086, заложившие основы архитектуры всех современных настольных процессоров. Из-за распространённости 8-разрядных модулей памяти был выпущен дешевый 8088, упрощенная версия 8086, с 8-разрядной шиной памяти.

Затем проследовала его модификация, 80186.

В процессоре 80286 появился защищённый режим с 24-битной адресацией, позволявший использовать до 16 Мб памяти.

Процессор Intel 80386 появился в 1985 году и привнёс улучшенный защищённый режим, 32-битную адресацию, позволившую использовать до 4 Гб оперативной памяти и поддержку механизма виртуальной памяти. Эта линейка процессоров построена на регистровой вычислительной модели.

Параллельно развиваются микропроцессоры, взявшие за основу стековую вычислительную модель.

За годы существования микропроцессоров было разработано множество различных их архитектур. Многие из них (в дополненном и усовершенствованном виде) используются и поныне. Например Intel x86, развившаяся вначале в 32-битную IA-32, а позже в 64-битную x86-64 (которая у Intel называется EM64T). Процессоры архитектуры x86 вначале использовались только в персональных компьютерах компании IBM (IBM PC), но в настоящее время всё более активно используются во всех областях компьютерной индустрии, от суперкомпьютеров до встраиваемых решений. Также можно перечислить такие архитектуры как Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC-архитектуры) и IA-64 (EPIC-архитектура).

В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5×5×0,3 см), вставляющегося в сокет, находящийся на материнской плате. Большая часть современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов.

Перспективы центральных процессоров.

В перспективе изменится материальная часть процессоров ввиду того, что технологический процесс достигнет физических пределов производства. Имеются различные направления.

• Оптические компьютеры — в которых вместо электрических сигналов обработке подвергаются потоки света (фотоны).

• Квантовые компьютеры, работа которых всецело базируется на квантовых эффектах. В настоящее время ведутся работы над созданием рабочих версий квантовых процессоров.

• Молекулярные компьютеры — вычислительные системы, использующие вычислительные возможности молекул (преимущественно, органических). Молекулярными компьютерами используется идея вычислительных возможностей расположения атомов в пространстве

Архитектура фон Неймана.

Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки данных, изобретённого Джоном фон Нейманом.

Дж. фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году.

Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти.

В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов.

Этапы цикла выполнения:

1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса и отдаёт памяти команду чтения.

2. Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных и сообщает о готовности.

3. Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её.

4. Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды.

Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).

Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода, — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды остановка или переключение в режим обработки прерывания.

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.

Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.

Конвейерная, Гарвардская, Параллельная и Суперскалярная архитектура.

Конвейерная архитектура (англ. pipelining) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды из ОЗУ, дешифровка команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера. Например, конвейер микропроцессора с архитектурой MIPS-I содержит четыре стадии:

• получение и декодирование инструкции,

• адресация и выборка операнда из ОЗУ,

• выполнение арифметических операций,

• сохранение результата операции.

После освобождения 4-й ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера тратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной в 4 ступеней займёт 4 единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени.

Действительно, при отсутствии конвейера выполнение команды займёт 8 единиц времени (так как для выполнения команды по-прежнему необходимо выполнять выборку, дешифровку и т. д.), и для исполнения команд понадобится 8 единиц времени; при использовании конвейера (в самом оптимистичном случае) для выполнения команд понадобится всего лишь 4 единиц времени.

Факторы, снижающие эффективность конвейера:

1. Простой конвейера, когда некоторые ступени не используются (например, адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами).

2. Ожидание: если следующая команда использует результат предыдущей, то последняя не может начать выполняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании внеочередного выполнения команд — out-of-order execution).

3. Очистка конвейера при попадании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов).

Некоторые современные процессоры имеют более 30 ступеней в конвейере, что повышает производительность процессора, но, однако, приводит к увеличению длительности простоя (например, в случае ошибки в предсказании условного перехода). Не существует единого мнения по поводу оптимальной длины конвейера: различные программы могут иметь существенно различные требования.

Способность выполнения нескольких машинных инструкций за один такт процессора путем увеличения числа исполнительных устройств. Появление этой технологии привело к существенному увеличению производительности, в то же время существует определенный предел роста числа исполнительных устройств, при превышении которого производительность практически перестает расти, а исполнительные устройства простаивают. Частичным решением этой проблемы являются, например, технология Hyper-threading.

Complex instruction set computer — вычисления со сложным набором команд. Процессорная архитектура, основанная на усложненном наборе команд. Типичными представителями CISC являются микропроцессоры семейства x86 (хотя уже много лет эти процессоры являются CISC только по внешней системе команд: в начале процесса исполнения сложные команды разбиваются на более простые микрооперации (МОП), исполняемые RISC-ядром).

Reduced instruction set computer — вычисления с упрощенным набором команд. Архитектура процессоров, построенная на основе упрощенного набора команд, характеризуется наличием команд фиксированной длины, большого количества регистров, операций типа регистр-регистр, а также отсутствием косвенной адресации. Концепция RISC разработана Джоном Коком из IBM Research, название придумано Дэвидом Паттерсоном (David Patterson).

Упрощение набора команд призвано сократить конвейер, что позволяет избежать задержек на операциях условных и безусловных переходов. Однородный набор регистров упрощает работу компилятора при оптимизации исполняемого программного кода. Кроме того, RISC-процессоры отличаются меньшим энергопотреблением и тепловыделением.

Среди первых реализаций этой архитектуры были процессоры MIPS, PowerPC, SPARC, Alpha, PA-RISC. В мобильных устройствах широко используются ARM-процессоры.

Minimum instruction set computer — вычисления с минимальным набором команд. Дальнейшее развитие идей команды Чака Мура, который полагает, что принцип простоты, изначальный для RISC-процессоров, слишком быстро отошёл на задний план. В пылу борьбы за максимальное быстродействие, RISC догнал и обогнал многие CISC процессоры по сложности. Архитектура MISC строится на стековой вычислительной модели с ограниченным числом команд (примерно 20-30 команд).

Very long instruction word — сверхдлинное командное слово. Архитектура процессоров с явно выраженным параллелизмом вычислений, заложенным в систему команд процессора. Являются основой для архитектуры EPIC. Ключевым отличием от суперскалярных CISC-процессоров является то, что для них загрузкой исполнительных устройств занимается часть процессора (планировщик), на что отводится достаточно малое время, в то время как загрузкой вычислительных устройств для VLIW-процессора занимается компилятор, на что отводится существенно больше времени (качество загрузки и, соответственно, производительность теоретически должны быть выше). Примером VLIW-процессора является Intel Itanium.

Продолжение- квантовые компьютеры, не влезло в пределы одного поста.

Спасибо, что дочитали.

Отлично подано. Молодец.

Процессор неправильно выглядит
Вот его правильный внешний вид:

на одном ядре выйди в интернет и офигеешь))

Большое спасибо! Отличная статья

50 лет назад создан первый микропроцессор

Микропроцессор Intel 4004 в керамическом корпусе с серыми полосами (оригинальный тип корпуса)

15 ноября 1971 года фирма Intel выпустила свой первый коммерческий микропроцессор Intel 4004, ставший также первым микропроцессором в мире. Его разработка началась в 1969 году, когда японская компания Nippon Calculating Machine Corporation попросила Intel создать 12 чипов для калькулятора Busicom 141-PF.

Эта задача была поручена инженерам Федерико Фаггину, Теду Хоффу и Стэнли Мазору. Именно они придумали инновацию, которая стала настоящей гордостью компании: 16-пиновый микропроцессор из единого куска кремния с 2300 транзисторами MOS, работающий с частотой 740 кГц.

— По стечению обстоятельств первый микропроцессор получил обозначение, аналогичное дате сотворения мира по версии одного из основоположников библейской хронологии Джеймса Ашшера.

— Цикл инструкций: 10,8 микросекунд (в рекламном буклете Intel есть ошибка, указана скорость выполнения операций 108 кГц вместо 93 кГц, ошибку заметили лишь на 40-летие процессора в 2011 году).

— Intel 4004 является одной из самых популярных микросхем в плане коллекционирования. Наиболее высоко ценятся бело-золотые микросхемы Intel 4004 с видимыми серыми следами на белой части (оригинальный тип корпуса). Так, в 2004 году такая микросхема на интернет-аукционе eBay оценивалась примерно в 400 долларов. Немного менее ценными являются микросхемы без серых следов на корпусе, обычно их стоимость составляет порядка 200—300 долларов

Задача серьёзная

ZX Spectrum

23 апреля 1982 года британская компания «Синклер Рисёрч» представила 8-разрядный домашний компьютер «ZX Spectrum», один из наиболее популярных компьютеров в Европе в 1980-е годы!

Компьютер был создан на основе микропроцессора Z80 фирмы «Zilog», улучшенного и более продвинутого варианта Intel 8080 (в отличие от прототипа ему, в частности, требовалось только один источник питания +5В).

В ходе разработки компьютер назывался «ZX81 Colour» и «ZX82», название «Spectrum» должно было подчеркнуть одно из главных отличий от его предшественника ZX81 — цветное изображение. Почитатели этого компьютера часто называют его «Спекки» (англ. Speccy).

В апреле 1982 года компьютер был представлен в двух вариантах — с 16 и 48 КБ оперативной памяти. В ПЗУ был прошит диалект языка Бейсик, так называемый Sinclair BASIC.

Эта же программа ПЗУ обеспечивала базовый ввод-вывод и пользовательский интерфейс. Системными процедурами (например, печатью на экран) можно было воспользоваться из машинного кода, вызвав их по абсолютным адресам. Архитекторами компьютера была принята политика не изменять программу ПЗУ, несмотря на наличие в ней ошибок. Расположение такой «операционной системы» и языка программирования в постоянной памяти обеспечивало перезагрузку компьютера за пару секунд, включая тестирование ОЗУ, и, что важно, уменьшало размер программ (программист мог использовать «стандартные» процедуры ПЗУ, не расходуя доступную оперативную память и не теряя при этом совместимость).

Первая модель «ZX Spectrum» имела недорогую в производстве клавиатуру, состоящую из 40 резиновых клавиш. Характерной её особенностью была многофункциональность: алфавитно-цифровые клавиши имели до семи значений в различных режимах. При этом режим ввода отображался с помощью курсора. Такими режимами были: L — для ввода строчных букв, C — для ввода заглавных букв, K — для ввода основных ключевых слов BASIC, E — для ввода дополнительных ключевых слов и операторов и G — для ввода псевдографических, управляющих символов и символов, определённых пользователем.

Режим переключался как автоматически, так и с помощью управляющих клавиш Caps Shift и Symbol Shift. Например, в начале набора BASIC ждёт номер строки или команду, поэтому курсор находится в режиме K. Однократное нажатие клавиши «G» в таком режиме приведёт к автоматическому вводу оператора GO TO. После этого курсор перейдёт в режим L и позволит набрать число, имя переменной по буквам или математическое выражение (в том числе с помощью режима Е). Более поздние модели (начиная с ZX Spectrum 128) позволяли в качестве альтернативы набирать команды языка по буквам.

Благодаря невысокой цене, за первые 17 месяцев было продано более миллиона этих машин. Низкая стоимость компьютера была обусловлена целым рядом факторов: низкими техническими и пользовательскими характеристиками по сравнению с более дорогими компьютерами того времени; использованием бытового телевизора в качестве монитора и магнитофона в качестве внешнего накопителя.

В начале 80-х ZX Spectrum был одним из самых популярных компьютеров в Европе. На мировом рынке его основным соперником были американские компьютеры Commodore 64, а также 8-битные Atari, BBC Micro, Amstrad CPC и компьютеры системы MSX. Любопытно, что европейские MSX-системы (например, Philips VG80XX) были также построены на базе процессора Z80.

Появление в продаже доступных компьютеров привело не только к всплеску популярности видеоигр, но и программирования. Несколько поколений европейских программистов называют своим первым компьютером ZX Spectrum. Комментируя вызванный им компьютерный бум, сэр Клайв Синклер (владелец Sinclair Research) тогда заявлял, что «программное обеспечение, работающее на кремнии» должно положить конец «долгой монополии углеродных организмов, являющихся самой разумной жизнью на Земле».

В 80-е годы большинство советских микрокомпьютеров было построено на базе микропроцессора КР580ВМ80А (аналог Intel 8080) и не имело общей совместимости. С открытием советского рынка и приходом на него импортных микропроцессоров Z80 (а позднее и собственных аналогов Т34ВМ1 и КР1858ВМ1), появилась возможность клонировать ZX-Spectrum и адатировать его богатейшую библиотеку игр и программ!

В результате, в начале 90-х многочисленные клоны ZX Spectrum, полностью или частично собранные на отечественной элементной базе (включая наборы для самостоятельной сборки), получили широкое распространение на территории бывшего СССР.

Иной раз кажется, что если бы и фирма Sinclair Research вовремя подсуетилась и выпустила свою игровую приставку, она сумела бы сохранить лидирующее положение на рынке. Как ни удивительно, но такая идея у неё была!

Создатели ZX-Spectrum готовили к выпуску игровую консоль

В 1983-м (том самом году, когда компания Nintendo выпустила легендарный Famicom) Sinclair Research могла выпустить первую европейскую игровую приставку!

Инженер Sinclair Research Мартин Бреннан разработал игровую систему LC3 (Low Cost Colour Computer), реализованную всего на двух микросхемах, с играми не на кассетах, а на картриджах. Стив Берри написал для LC3 многозадачную операционную систему с оконным графическим интерфейсом. Если бы этот игровой «low-coster» увидел свет, возможно, он повторил бы успех ZX-Spectrum и смог бы составить конкуренцию Nintendo, Atari и Sega!

По всей видимости, прообразом будущей консоли стал интерфейс ZX Microdrive, позволявший загружать игры с картриджей.

Но в ноябре 1983-го все работы над LC3 прекратились. Силы были переброшены на проект Sinclair QL, который должен был стать первым в мире 32-разрядным домашним компьютером.

В 1983-м до Клайва Синклера дошли слухи о том, что американская фирма Apple готовит к выпуску компьютер на 32-разрядном процессоре, ориентированный для домашнего и бизнес-использования. Он решил действовать на опережение. Им было приложено максимум усилий для того, чтобы успеть выпустить Sinclair QL раньше компьютера Apple. Спешка отразилась даже в названии компьютера: буквы QL означали Quantum Leap — «Квантовый Скачок».

В свою очередь, разработчики игр и ПО также не спешили осваивать платформу QL из-за необходимости использования картриджей Microdrive. В итоге владельцы ZX-Spectrum, которые были вполне довольны тем, что у них уже было, делать апгрейд до компьютера с довольно скромной библиотекой игр не пожелали.

Фирма Amstrad продолжила линейку Spectrum, снабдив их встроенным магнитофоном (величаво именуемым «datacorder»), как и компьютеры своей марки. В 1986-м был выпущен ZX Spectrum +2, а год спустя ZX Spectrum +3, ZX Spectrum +2A и +2B. Ни одному из них не удалось даже приблизиться ни к успеху ZX-Spectrum, ни к популярности Amstrad CPC-664.

Фирма Sinclair Research продолжила своё существование, однако компьютерным бизнесом уже не занималась. Интересы Клайва Синклера переключились на транспортные средства: инвалидные коляски, велосипеды и электромобили. Оглядываясь в прошлое, можно с уверенностью сказать, что ZX-Spectrum стал самым большим успехом его жизни!

Че предкам не сиделось до поздна

Как работает компьютер (для самых маленьких)

Ответ sl3w в «Новый компьютер»

Такими темпами вместо компов будут печатные машинки

Про аппаратное декодирование, или зачем нужна интегрированная графика

Т.к. пост больше для не особо опытного пользователя, продвинутым огромная просьба сильно помидорами не закидывать. Конструктивная критика приветствуется.

Чем читать HEVC? В принципе, если это телевизор, то у него наверняка будет USB-порт, плюс встроенная аппаратная поддержка данного формата. Но туда-сюда таскать каждый раз флешку/хард с видеофайлами может быть утомительно. Да и пост все-таки о компах 🙂

Будем отталкиваться от следующих фактов:

2. Аппаратное ускорение на компьютерах (и ноутбуках/моноблоках) целиком и полностью привязано к графическому чипу.

Теперь практическая сторона.

Пункт 1. Как посмотреть аппаратную поддержку того, что есть.

Чтобы не гадать на кофейной гуще, можно использовать DXVA Checker, который бесплатен и доступен на официальном сайте. Качаете, запускаете, видите примерно такое окно (картинка из интернета):

Здесь можно видеть, что мы можем смотреть HEVC без HDR (HEVC_VLD_Main) в практически любых разрешениях вплоть до 8К, и HEVC с HDR (HEVC_VLD_Main10) в разрешениях вплоть до 4К.

И тут мы натыкаемся на еще одну важную деталь: поддержка HDR идёт отдельно, и её может и не быть, даже если сам чип умеет в HEVC!

Пункт 2. Апгрейд существующей машины.

1. Купить новую видеокарту взамен старой. Вариант подходит, если проц по производительности более-менее адекватный, но в компе стоит или затычка, или просто не особо производительная карта.

2. Воткнуть слабенькую, но современную видеокарту во второй слот. Этот вариант подходит, если уже есть достаточно производительная видеокарта, которую хватает для игр, но она не настолько современная, чтобы иметь аппаратную поддержку нужного нам формата.

Но как понять, что брать? Особенно если не новое из магазина, а с какого-нибудь авито.

Аппаратное декодирование построено на следующих технологиях (ссылки на таблицу поддержки):

3. Unified Video Decoder у чипов AMD, вышедших до 2017 года

4. Video Core Next у чипов AMD, вышедших с 2018 года (поддержка HEVC есть у всех)

Пункт 3. Покупка нового ПК.

1. Процессор без видеоядра+затычка

2. Процессор с встроенным видеоядром.

Вот ограничения для DisplayPort:

Поэтому, не стоит недооценивать интегрированную графику. Она может вас выручить там, где дискретная попросту не имеет поддержки того, что требуется.

В России разработан пятикубитовый квантовый компьютер

Российские ученые создали первую отечественную пятикубитную интегральную схему для квантовых вычислений. Над ней работали специалисты МФТИ, и это полноценный российский прототип квантового процессора, который может использоваться в квантовом машинном обучении. Глава IBM Арвинд Кришна в начале 2020 г. открыто выразил сомнение, что Россия способна сделать прорыв в области квантовых вычислений.

Отечественный квантовый процессор

В России разработана первая интегральная схема на базе пяти сверхпроводниковых кубитов в держателе. Ее создали специалисты Московского физико-технического института (МФТИ) в Лаборатории искусственных квантовых систем (ЛИКС), и, как сообщили CNews представители вуза, эту разработку можно считать прототипом квантового процессора.

Разработчики этой многокубитовой системы в своем официальном сообщении утверждают, что она уникальна и полностью управляема. С их слов, даже на нынешней стадии разработки она может применяться в квантовом машинном обучении – отдельной области науки на пересечении квантовой физики и современных технологий обработки информации.

Созданная в лаборатории МФТИ, интегральная схема была изготовлена при участии сотрудников Центра коллективного пользования (ЦКП) (еще одно подразделение МФТИ). На момент публикации материала она прошла ряд испытаний, которые показали, что все ее элементы работают именно с теми параметрами, на которые рассчитывали разработчики.

Первый российский кубит, по словам научного сотрудника ЛИКС Алексея Болгара, был получен шесть лет назад, в 2015 г. непосредственно в этой лаборатории. С его слов, после этого сотрудники лаборатории и ЦКП продолжили работу в данном направлении. «Все эти годы сотрудники ЦКП МФТИ и лаборатории трудились над улучшением технологии изготовления сверхпроводящих квантовых структур с различной архитектурой. В результате сейчас мы имеем технологию, которая уже достаточно надежна для создания многокубитных вычислительных устройств. Созданная нами интегральная квантовая схема, в отличие от ранее разработанных в России прототипов, позволяет полностью контролировать состояние всех пяти кубитов. Такие интегральные схемы и необходимы для создания универсального квантового компьютера на сверхпроводящих кубитах. Это большой технологический успех», – отметил Алексей Болгар.

Представители МФТИ отметили, что создание российской многокубитовой интегральной схемы стало возможным благодаря четырем факторам, и первый среди них – это значительное улучшение контроля геометрических и электрических параметров туннельных контактов. По словам представителей вуза, эти контакты можно считать «сердцем» сверхпроводящих кубитов, поскольку от качества и воспроизводимости их изготовления напрямую зависит работоспособность всей квантовой схемы.

Второй фактор заключается в наладке технологии изготовления микроволновых резонаторов, добротность которых в однофотонном режиме составляет сотни тысяч. Это тоже очень важная часть квантовых интегральных схем – они нужны для считывания квантового состояния кубитов.

Третий фактор – отладка процесса изготовления «навесных мостиков» (air bridge), необходимых для подавления паразитных резонансных модов, что положительно сказывается на добротности структур. Но самой важной составляющей, позволившей специалистам МФТИ создать многокубитовую схема, по их мнению, является накопленный ими за последние несколько лет опыт в этой сфере.

В МФТИ не уточняют, когда именно начнется эра российских квантовых компьютеров, как и не раскрывают свои дальнейшие планы по разработке новых многокубитовых интегральных схем и их внедрению. По словам Алексея Болгара, принимавшего непосредственное участие в разработке пятикубитовой схемы, Для каких-либо дальнейших действий в этой сфере необходимо модернизировать как ЦКП, так и лабораторию ИКС в составе МФТИ.

«Наши текущие результаты говорят о том, что технологические и измерительные возможности ЦКП и нашей лаборатории позволяют отработать и выполнить все этапы, необходимые для создания элементов квантовых процессоров, от технологических чертежей до интегральной квантовой схемы на чипе и ее измерений. Однако дальнейшее развитие работ по созданию управляемых элементов квантового компьютера и самого компьютера потребует модернизации “чистой зоны” ЦКП и дополнительного оснащения лаборатории современным исследовательским оборудованием», – отметил Алексей Болгар.

IBM сомневалась в успехах России

Компания IBM в лице своего генерального директора Арвинда Кришны (Arvind Krishna) выказывала сомнения в возможностях России создать собственный квантовый компьютер. В конце февраля 2020 г. Кришна, возглавивший IBM в апреле 2020 г., заявил, что IBM опережает другие страны «на десятилетия, а то и больше». На момент этого заявления Кришна, как сообщал CNews, занимал пост старшего вице-президента IBM по облачным и когнитивным решениям. Кришна также сообщил, что некоторые конкуренты компании, включая Google и ряд китайских предприятий, могут догнать IBM в ближайшие несколько лет. В потенциале России он усомнился: «Россия сообщила, что инвестирует несколько миллиардов рублей на создание квантового компьютера. Я полагаю, это вовсе не означает, что у них есть возможность сделать это», – отметил глава корпорации.

Арвинд Кришна ссылался на заявление директора по цифровизации госкорпорации «Росатом» Екатерины Солнцевой, сделанное в ноябре 2019 г. Она говорила о проекте по инвестированию в квантовые компьютеры не просто миллиардов, а десятков миллиардов рублей, точнее, 24 млрд руб.

Слова Екатерины Солнцевой подтвердились в июне 2020 г., когда в распоряжении CNews оказалась дорожная карта, подготовленная госкорпорацией «Росатом» в рамках соответствующего контракта с Правительством. В ней говорилось, что на развитие квантовых вычислений планируется вложить 23,6 млрд руб.

Основные затраты, согласно документу, будут связаны с разработкой квантовых процессоров, причем четырех разных типов. Также запланировано создание облачной платформы для доступа к квантовых вычислениям.

Что до IBM, то компания делает определенные успехи на поприще квантовых вычислений. К примеру, еще в начале января 2019 г. она продемонстрировала разработанный ее специалистами прототип квантового 20-кубитного компьютера в оригинальном компактном корпусе.

Система представляла собой квантовое вычислительное устройство четвертого поколения, заключенное в герметичный корпус в форме куба с гранью длинной 2,75 м, который был выполнен из боросиликатного стекла толщиной 1,27 см. IBM позиционировала новинку как устройство для научного и коммерческого использования.

Китайцы сокрушили миф о квантовом превосходстве Google

Для этого понадобилось всего 60 видеокарт NVIDIA.

Группа исследователей из пекинского Института теоретической физики Китайской академии наук повторила эксперимент компании Google по демонстрации квантового превосходства. На решение специфической задачи квантовая система Google Sycamore затратила 3 минуты и 20 секунд. Ту же самую задачу новый алгоритм китайских учёных без затей решил за 5 дней всего на 60 видеокартах компании NVIDIA. Квантового превосходства Google не случилось. Ждём нового.

О достижении квантового превосходства — способности быстро решать задачи, на которые классическим компьютерам требуется буквально вечность — Google сообщила в октябре 2019 года. По словам компании, её квантовая система Sycamore решила за 200 секунд задачу, на решение которой самому быстрому на тот момент суперкомпьютеру IBM Summit потребовалось бы 10 тыс. лет. В IBM оспорили это утверждение. Компания заявила, что улучшенный алгоритм мог бы решить квантовую задачу Google за 2,5 дня. Правда, компания не подтвердила эти слова практическим экспериментом.

Вместо IBM заявление Google о квантовом превосходстве опровергли учёные из Китая. Они разработали алгоритм, который на 60 видеокартах NVIDIA на графических процессорах V100 и A100 решил задачу Google примерно за пять дней. Тем самым, кстати, китайские исследователи показали, что суперкомпьютеры тоже не всегда самые лучшие инструменты, и важна не сама вычислительная мощность, а умение ею пользоваться.

В то же время необходимо отметить, что поиск доказательств квантового превосходства той или иной квантовой платформы имеет больше спортивный характер, чем прикладной (китайцы тоже играют в эту игру). Но это позволяет нащупать границу между классическими и квантовыми вычислениями, ведь полной ясности в прикладных возможностях последней всё ещё нет. Китайцы, к слову, в новой пятилетке планируют перевести поиск квантовых алгоритмов из теоретической плоскости в практическую. Посмотрим, что из этого получится.

Ответ zayce в «Новый компьютер»

Квантовый компьютер.

Компания Google заявила о создании 72-кубитного квантового компьютера. Анонс был сделан на ежегодных мартовских встречах Американского физического общества, одного из самых крупных в мире мероприятий для физиков, конференция объединяет более 10 000 участников со всего мира. Поэтому выбор площадки для объявления Джоном Мартинисом результатов работы его группы в Google является неслучайным — среди докладчиков и участников конференции ключевые фигуры «квантовой гонки», включая Михаила Лукина из Гарвардского университета, представителей IBM и Intel. Квантовый процессор от Google с 72 кубитами потенциально является значительным шагом вперед по сравнению с анонсированными в прошлом году 49-кубитными процессорами IBM и Intel, 51-кубитной системой Гарвардского университета и 53-кубитного симулятора Криса Монро из Объединенного квантового института в Мэриленде.

Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1. В результате можно обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая гигантского превосходства над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.

Ученые хотят выяснить, являемся ли мы квантовыми компьютерами

На первый взгляд может показаться, что компьютер и мозг работают одинаково – оба обрабатывают информацию, могут ее сохранять, принимают решения, а также имеют дело с интерфейсами ввода и вывода. В случае мозга этими интерфейсами выступают наши органы чувств, а также способность управлять различными объектами, не являющимися частью нашего тела, например, искусственными протезами.

Если исходить из вышеописанного, то квантовые компьютеры обещают просто невероятный потенциал в компьютерных вычислениях, который позволит справляться с задачами (в том числе и в науке), на которые не способны даже самые мощные, но при этом обычные компьютеры.

Что же касается нового исследования ученых из Калифорнийского университета, которое вот-вот начнется, то оно будет направлено на поиск «мозговых кубитов».

Одной из основных особенностей «обычных» кубитов является то, что для их работы требуется среда с очень низкой температурой, приближающейся к абсолютному нулю, однако исследователи предполагают, что это правило может не распространяться на кубиты, которые могут находиться в человеческом организме.

Задачей еще одного эксперимента станет исследование митохондрий – клеточных субъединиц, отвечающих за наш метаболизм и передачу энергии внутри нашего организма. Ученые предполагают, что эти органеллы могут играть существенную роль в квантовой запутанности и обладать квантовой связью с нейронами.

В общем и целом нейромедиаторы (активные химические вещества, с помощью которых происходит перенос электрохимических импульсов) между нейронами и синаптические связи, возможно, создают в нашем мозге объединенные квантовые сети. Фишер и его команда хотят это проверить, попытавшись воспроизвести такую систему в лабораторных условиях.

Процессы квантовых вычислений, если они действительно присутствуют в нашем мозге, помогут нам объяснить и понять самые загадочные его функции, например, его способность переводить память из кратковременной в долговременную, или же приблизиться к понимаю вопросов о том, откуда же на самом деле берутся наши сознание, осознание и эмоции.

Все это – очень высокий уровень, очень сложная физика, наряду с биохимией, поэтому здесь никто не будет гарантировать, что мы сможем получить все ответы на поставленные выше вопросы. Даже если окажется, что мы пока еще не достигли нужного уровня, который позволил бы нам ответь на вопрос о том, является ли наш мозг квантовым компьютером, запланированные исследования могут привнести большой вклад в понимание того, как работает самый сложный орган человека.

Источник