Arten von Computerprozessoren

Seit der Entwicklung von elektrischen Computern besteht ein Bedarf an einer zentralen Recheneinheit, um die Aktionen und den Datenfluss in den Maschinen zu steuern. Frühe Methoden von Computerprozessoren waren groß und ineffizient. Der moderne Mikroprozessor ist die am weitesten verbreitete Methode zur Steuerung eines Computers. Während es in der Branche nur noch zwei große Unternehmen gibt, die Prozessoren herstellen, arbeiten einige Ingenieure und Techniker daran, den siliziumbasierten Chip durch andere Formate zu ersetzen.

Ein Computerprozessor ist der Teil eines Computers, der Daten analysiert, steuert und verteilt. Ein Computerprozessor, der allgemein als Zentraleinheit oder CPU bezeichnet wird, fungiert als das Gehirn des Computers und sagt, welches Programm und welche Anwendung zu einem bestimmten Zeitpunkt und in einem bestimmten Intervall was zu tun haben. Moderne Computerprozessoren arbeiten mit Geschwindigkeiten von 2,6 bis 3,66 Gigahertz. Die fortschrittlichsten Modelle sind noch schneller. Es hat die Form eines kleinen Mikrochips, der in eine Reihe von Sockeln im Motherboard passt. Je leistungsfähiger der Computerprozessor des Computers ist, desto schneller und effizienter wird die Maschine laufen.

Moderne Prozessoren werden von zwei unterschiedlichen Unternehmen entwickelt: Intel und Advanced Micro Devices (AMD). Intel-Prozessoren werden am häufigsten in vorgefertigten Computersystemen wie denen von Dell und HP verwendet. Das Unternehmen konzentriert sich auf zwei verschiedene Prozessorlinien: den Pentium und den Celeron. Pentium-Prozessoren sind die größeren Mikrochips, die auf den meisten Desktops und einigen Laptops funktionieren. Sie können anspruchsvolle Verarbeitungsvorgänge bewältigen, wie sie beispielsweise in 3D-Spielen, Videobearbeitung und anderen multimedialen Anwendungen zu finden sind. Celeron-Prozessoren sind kompaktere Modelle mit der Fähigkeit, einen einfachen Computer effizient und kostengünstig zu betreiben. Die Computerprozessoren von AMD sind in vorgefertigten Modellen zu finden, werden jedoch am häufigsten bei selbstgebauten Systemen oder speziell entwickelten Maschinen verwendet. AMD war der erste, der einen 64-Bit-Prozessor entwickelt hat, der für High-End-Anwendungen mit grafikintensiven Operationen geeignet ist. Der bisherige Industriestandard war die 32-Bit-Verarbeitung. Einige AMD-Prozessoren bieten einen integrierten Virenschutz.

Andere Prozessorlinien werden in älteren Computermodellen verwendet. Macintosh-Computer verwendeten zwischen 1984 und 2006 viele Jahre lang eine eigene Linie. Das Unternehmen stellte nach dieser Zeit in allen seinen neuen Maschinen auf Intel-Prozessoren um. In den Anfangsjahren von Apple Computers, 1984 bis 1996, verwendete das Unternehmen Computerprozessoren der Marke Motorola, um seine Betriebssysteme und den Datenfluss zu verwalten. Diese wurden als 68000-Serie bekannt und verfügten über Prozessoren mit Geschwindigkeiten zwischen 16 und 33 Megahertz. Nach 1996 verwendete Apple in fast allen seinen Maschinen von IBM entwickelte Prozessoren. Diese reichten bis 2006 in Geschwindigkeiten zwischen 66 Megahertz und 2,5 Gigahertz.

Die frühesten Formen von Computerprozessoren wurden aus Vakuumröhren und elektrischen Relais entwickelt. In den 1950er Jahren wurden diese durch das Aufkommen des Transistors ersetzt. Diese Transistoren wurden auf Leiterplatten aufgebaut, Kupfer, das auf eine nichtelektrische Platine geätzt wurde, und verschiedene Komponenten wurden hinzugefügt. Diese Computerprozessoren waren groß und sperrig und nahmen manchmal ganze Räume ein. Während des Baus des Apollo-Leitcomputers für die NASA konnten Wissenschaftler integrierte Schaltkreise, die die Herstellung einer großen Anzahl von Transistoren in einem einzigen ermöglichten Halbleiter. Dies erwies sich als zuverlässiger als frühere Modelle und als viel kompakter. Der Mikroprozessor wurde 1970 von Intel erfunden. Der 4004 war so schnell wie seine größeren Cousins, konnte aber in viel kleineren Geräten verwendet werden. Mit dem Aufkommen des Personalcomputers verwendet die Mehrheit der Prozessortechnologie das Mikroprozessormodell.

Ingenieure und Techniker erreichen beim Prozessordesign routinemäßig einen Punkt, an dem sie an Grenzen stoßen, um das Gerät schneller zu machen. Sie wurden durch Größe und Materialien herausgefordert. Früher glaubten Designer, sie könnten die Geschwindigkeitsstufe von 1 Gigahertz, die der AMD Athlon im Jahr 2000 erreichte, nicht überschreiten. Die 64-Bit-Grenze wurde 2003 von derselben Firma durchbrochen. Prozessoren sind seitdem zu Duo-Core und Quad-Core geworden, was bedeutet, dass sie fast doppelt so viele Datenübertragungen und Datenflüsse ausführen können wie mit einem Single-Core. Viele Motherboards sind jetzt so ausgestattet, dass zwei oder mehr Prozessoren gleichzeitig arbeiten. Die fortschrittlichste Forschung, die durchgeführt wird, ist diejenige, die neue Technologien verwendet, um die Geschwindigkeit und die Leistungsfähigkeit des Prozessors zu erhöhen. IBM hat Computerprozessortechnologie entwickelt, die Laser verwendet, ähnlich wie Glasfasern. Das Georgia Institute of Technology hat biologische Computerprozessoren entwickelt, die die Gehirnzellen von Blutegeln verwenden. Andere Wissenschaftler entwickeln Wege, um Daten entlang gasförmiger Phänomene weiterzugeben.