Tietokoneprosessorien tyypit

Sähköisten tietokoneiden luomisesta lähtien on ollut tarvetta keskusyksikölle, joka ohjaa koneiden toimintaa ja tiedonkulkua. Varhaiset tietokoneprosessorien menetelmät olivat suuria ja tehottomia. Nykyaikainen mikroprosessori on yleisimmin käytetty tapa ohjata tietokonetta. Vaikka alalla on enää kaksi suurta prosessoreita valmistavaa yritystä, jotkut insinöörit ja teknikot työskentelevät korvatakseen piipohjaisen sirun muilla muodoilla.

Tietokoneen prosessori on osa tietokonetta, joka analysoi, ohjaa ja hajauttaa tietoja. Tietokoneprosessori, jota yleisesti kutsutaan keskusyksiköksi tai prosessoriksi, toimii tietokoneen aivoina ja kertoo, mikä ohjelma ja sovellus suorittaa mitäkin tiettynä aikana ja aikavälein. Nykyaikaiset tietokoneprosessorit toimivat 2,6-3,66 gigahertsin nopeuksilla. Edistyksellisimmät mallit ovat vielä nopeampia. Se on pienen mikrosirun muodossa, joka sopii useisiin emolevyn liitäntöihin. Mitä tehokkaampi tietokoneen prosessori on tietokoneessa, sitä nopeammin ja tehokkaammin kone toimii.

Nykyaikaiset prosessorit on suunnitellut kaksi erillistä yritystä: Intel ja Advanced Micro Devices (AMD). Intel-suorittimia käytetään yleisimmin esivalmistetuissa tietokonejärjestelmissä, kuten Dellin ja HP: n tietokoneissa. Yritys keskittyy kahteen eri prosessorilinjaan: Pentium ja Celeron. Pentium-prosessorit ovat suurempi mikrosirutyyli, joka toimii useimmissa pöytätietokoneissa ja joissakin kannettavissa tietokoneissa. Ne pystyvät käsittelemään suuren kysynnän käsittelyä, kuten 3D-peleissä, videon editoinnissa ja muissa multimediaa vaativissa sovelluksissa. Celeron-prosessorit ovat kompakteja malleja, jotka pystyvät käyttämään perustietokonetta tehokkaasti ja kustannustehokkaasti. AMD: n tietokoneprosessorit löytyvät esivalmistetuista malleista, mutta ne ovat yleisimpiä kotona rakennetuissa järjestelmissä tai erityisesti suunnitelluissa koneissa. AMD oli ensimmäinen, joka rakensi 64-bittisen prosessorin, joka pystyy käyttämään huippuluokan sovelluksia grafiikkaintensiivisten toimintojen kanssa. Edellinen alan standardi oli 32-bittinen käsittely. Jotkut AMD-prosessorit tarjoavat sisäänrakennetun virussuojauksen.

Muita prosessorilinjoja käytetään vanhemmissa tietokonemalleissa. Macintosh-tietokoneet käyttivät nimenomaan omaa linjaansa useiden vuosien ajan vuosina 1984–2006. Yhtiö siirtyi Intel-prosessoreihin kaikissa uusissa koneissaan tämän ajanjakson jälkeen. Apple Computersin alkuvuosina, 1984-1996, yritys käytti Motorola-merkkisiä tietokoneprosessoreita käyttöjärjestelmiensä ja tietovirran käsittelyyn. Nämä tunnettiin 68000-sarjana, ja niissä oli 16-33 megahertsin nopeudet. Vuoden 1996 jälkeen Apple käytti IBM: n suunnittelemia prosessoreita lähes kaikissa koneissaan. Vuoteen 2006 mennessä niiden nopeudet vaihtelivat 66 megahertsin ja 2,5 gigahertsin välillä.

Varhaisimmat tietokoneprosessorit suunniteltiin tyhjiöputkista ja sähköreleistä. 1950-luvulla ne oli korvattu transistorin tulolla. Nämä transistorit rakennettiin painetuille piirilevyille, kuparia, joka on syövytetty ei-sähköiselle levylle, ja erilaisia ​​komponentteja lisättiin. Nämä tietokoneprosessorit olivat suuria ja tilaa vieviä, joskus kokonaisia ​​huoneita. NASA: n Apollo-opastustietokoneen rakentamisen aikana tiedemiehet pystyivät rakentamaan integroidut piirit, jotka mahdollistivat suuren määrän transistoreita valmistamisen yhdeksi puolijohde. Tämän todettiin olevan luotettavampi kuin aikaisemmat mallit ja paljon kompaktimpi. Intel keksi mikroprosessorin vuonna 1970. 4004 oli yhtä nopea kuin sen isommat serkut, mutta sitä voitiin käyttää paljon pienemmissä laitteissa. Henkilökohtaisen tietokoneen tultua käyttöön suurin osa prosessoriteknologiasta käyttää mikroprosessorimallia.

Insinöörit ja teknikot saavuttavat prosessorin suunnittelussa rutiininomaisesti pisteen, jossa he kohtaavat rajoituksia laitteen nopeammassa tekemisessä. Heidät on haastanut koko ja materiaalit. Aikoinaan suunnittelijat uskoivat, että he eivät voineet ylittää 1 gigahertsin nopeustasoa, jonka AMD Athlon saavutti vuonna 2000. Sama yritys rikkoi 64-bittisen esteen vuonna 2003. Prosessoreista on sittemmin tullut kaksiytiminen ja neliytiminen, mikä tarkoittaa, että ne pystyvät suorittamaan lähes kaksi kertaa enemmän tiedonsiirtoa ja -virtaa kuin yksiytiminen. Monet emolevyt ovat nyt varustettu kahdella tai useammalla prosessorilla, jotka toimivat yhdessä. Edistyksellisin tutkimus on se, joka käyttää uusia teknologioita prosessorin nopeuden ja kapasiteetin laajentamiseen. IBM on suunnitellut tietokoneprosessoriteknologiaa laserilla, aivan kuten kuituoptiikkaa. Georgia Institute of Technology on kehittänyt biologisia tietokoneprosessoreja, jotka käyttävät iilimatojen aivosoluja. Muut tutkijat kehittävät tapoja siirtää tietoja kaasumaisten ilmiöiden mukaan.