Arvutiprotsessorite tüübid

Alates elektriarvutite loomisest on tekkinud vajadus keskseadme järele, mis kontrolliks masinates toimuvaid toiminguid ja andmevoogu. Arvutiprotsessorite varased meetodid olid suured ja ebaefektiivsed. Kaasaegne mikroprotsessor on kõige laialdasemalt kasutatav arvuti juhtimise meetod. Kuigi tööstuses on jäänud vaid kaks suuremat protsessoreid tootvat ettevõtet, töötavad mõned insenerid ja tehnikud ränipõhise kiibi asendamise nimel muude vormingutega.

Arvutiprotsessor on arvuti osa, mis analüüsib, kontrollib ja hajutab andmeid. Arvutiprotsessor, mida tavaliselt nimetatakse keskseadmeks või protsessoriks, toimib arvuti ajuna, andes teada, milline programm ja rakendus mida konkreetse aja ja intervalliga teha. Kaasaegsed arvutiprotsessorid töötavad kiirusega 2,6–3,66 gigahertsi. Kõige arenenumad mudelid on veelgi kiiremad. See on väikese mikrokiibi kujul, mis sobib emaplaadi pesadesse. Mida võimsam on arvuti protsessor arvutis, seda kiiremini ja tõhusamalt masin töötab.

Kaasaegseid protsessoreid kujundavad kaks erinevat ettevõtet: Intel ja Advanced Micro Devices (AMD). Inteli protsessoreid kasutatakse kõige sagedamini kokkupandavates arvutisüsteemides, näiteks Delli ja HP ​​omades. Ettevõte keskendub kahele erinevale protsessorisarjale: Pentium ja Celeron. Pentium protsessorid on suurema mikrokiibi stiiliga, mis töötavad enamikes lauaarvutites ja mõnes sülearvutis. Nad saavad hakkama suure nõudlusega töötlemisega, näiteks 3D-mängudes, videotöötluses ja muudes multimeediumimahukates rakendustes. Celeroni protsessorid on kompaktsemad mudelid, mis võimaldavad põhiarvutit tõhusalt ja kulutõhusalt käitada. AMD arvutiprotsessorite sarja võib leida kokkupandavates mudelites, kuid need on kõige tavalisemad kodus ehitatud süsteemide või spetsiaalselt loodud masinate puhul. AMD oli esimene, kes ehitas 64-bitise protsessori, mis on võimeline kasutama tipptasemel rakendusi intensiivsete graafikatoimingutega. Eelmine tööstusstandard oli 32-bitine töötlemine. Mõned AMD protsessorid pakuvad sisseehitatud viirusetõrjet.

Teisi protsessoreid kasutatakse vanemates arvutimudelites. Macintoshi arvutid kasutasid aastaid 1984–2006 spetsiaalselt oma rida. Ettevõte läks pärast seda perioodi kõigis oma uutes masinates üle Inteli protsessoritele. Apple Computersi algusaastatel (1984–1996) kasutas ettevõte oma operatsioonisüsteemide ja andmevoo haldamiseks Motorola kaubamärgiga arvutiprotsessoreid. Neid tunti 68000-seeriana ja neil oli 16–33 megahertsi kiirusega protsessorid. Pärast 1996. aastat kasutas Apple peaaegu kõigis oma masinates IBMi disainitud protsessoreid. Nende kiirused jäid 2006. aastaks vahemikku 66 megahertsi kuni 2,5 gigahertsi.

Arvutiprotsessorite varasemad vormid olid konstrueeritud vaakumtorudest ja elektrireleedest. 1950. aastateks olid need asendunud transistori tulekuga. Need transistorid ehitati trükkplaatidele, mitteelektrilisele plaadile söövitatud vask ja lisati erinevaid komponente. Need arvutiprotsessorid olid suured ja mahukad ning võtsid mõnikord terveid ruume. NASA jaoks Apollo juhtimisarvuti ehitamise ajal suutsid teadlased ehitada integraallülitused, mis võimaldasid suurel hulgal transistore valmistada üheks tervikuks pooljuht. See leiti olevat varasematest mudelitest töökindlam ja palju kompaktsem. Mikroprotsessori leiutas Intel 1970. aastal. 4004 oli sama kiire kui tema suuremad nõod, kuid seda sai kasutada palju väiksemates seadmetes. Personaalarvuti tulekuga kasutab enamik protsessoritehnoloogiat mikroprotsessori mudelit.

Insenerid ja tehnikud jõuavad protsessori disainis rutiinselt punkti, kus neil on seadme kiiremaks muutmisel piirangud. Neile on väljakutse esitanud suurus ja materjal. Kunagi uskusid disainerid, et nad ei saa ületada 1 gigahertsi kiirustaset, mille saavutas AMD Athlon 2000. aastal. 64-bitise barjääri murdis sama ettevõte 2003. aastal. Protsessorid on sellest ajast alates muutunud kahe- ja neljatuumalisteks, mis tähendab, et nad on võimelised teostama peaaegu kaks korda rohkem andmeedastusi ja -voogu kui ühetuumalised. Paljud emaplaadid on nüüd varustatud kahe või enama protsessoriga, mis töötavad koos. Kõige arenenum uurimistöö on see, mis kasutab protsessori kiiruse ja võimekuse suurendamiseks uusi tehnoloogiaid. IBM on loonud arvutiprotsessori tehnoloogia, kasutades lasereid, sarnaselt fiiberoptikaga. Georgia tehnoloogiainstituut on välja töötanud bioloogilised arvutiprotsessorid, mis kasutavad kaanide ajurakke. Teised teadlased töötavad välja viise, kuidas andmeid gaasiliste nähtuste kaudu edastada.