סוגי מעבדי מחשב

מאז יצירתם של מחשבים חשמליים, נוצר צורך ביחידת עיבוד מרכזית לשליטה בפעולות ובזרימת הנתונים במכונות. השיטות המוקדמות של מעבדי מחשב היו גדולות ולא יעילות. המיקרו-מעבד המודרני הוא השיטה הנפוצה ביותר לשליטה במחשב. בעוד שנותרו רק שתי חברות גדולות המייצרות מעבדים בתעשייה, כמה מהנדסים וטכנאים פועלים להחליף את השבב המבוסס על סיליקון בפורמטים אחרים.

מעבד מחשב הוא החלק של המחשב שמנתח, שולט ומפזר נתונים. המכונה בדרך כלל יחידת העיבוד המרכזית או CPU, מעבד מחשב פועל כמוחו של המחשב, ואומר איזו תוכנית ואפליקציה לעשות מה בזמן ובמרווח מסוים. מעבדי מחשב מודרניים פועלים במהירויות של 2.6 עד 3.66 גיגה-הרץ. הדגמים המתקדמים ביותר הם אפילו מהירים יותר. זה לובש צורה של שבב קטן שמתאים לסדרה של שקעים בלוח האם. ככל שמעבד המחשב חזק יותר במחשב, כך המכונה תפעל מהר יותר ויעילה יותר.

מעבדים מודרניים מתוכננים על ידי שתי חברות שונות: Intel ו-Advanced Micro Devices (AMD). מעבדי אינטל נמצאים בשימוש הנפוץ ביותר במערכות מחשב מוכנות, כמו אלה של Dell ו-HP. החברה מתמקדת בשני קווים שונים של מעבדים: הפנטיום והסלרון. מעבדי פנטיום הם סגנון המיקרו-שבב הגדול יותר שעובד ברוב המחשבים הנייחים ובחלק מהמחשבים הניידים. הם יכולים להתמודד עם עיבוד בביקוש גבוה, כמו זה שנמצא במשחקי 3D, עריכת וידאו ויישומים אחרים עתירי מולטימדיה. מעבדי Celeron הם דגמים קומפקטיים יותר עם יכולת להפעיל מחשב בסיסי בצורה יעילה וחסכונית. ניתן למצוא את קו מעבדי המחשבים של AMD בדגמים מוכנים, עם זאת, הם הנפוצים ביותר עם מערכות ביתיות או מכונות שתוכננו במיוחד. AMD הייתה הראשונה שבנתה מעבד 64 סיביות, המסוגל להשתמש ביישומים מתקדמים עם פעולות גרפיות אינטנסיביות. התקן הקודם בתעשייה היה עיבוד 32 סיביות. חלק ממעבדי AMD מציעים הגנת וירוסים מובנית.

קווים אחרים של מעבדים משמשים בדגמים ישנים יותר של מחשבים. מחשבי מקינטוש השתמשו במיוחד בקו משלהם במשך שנים רבות בין 1984 ל-2006. החברה עברה לאחר תקופה זו למעבדי אינטל בכל המכונות החדשות שלה. במהלך השנים הראשונות של Apple Computers, 1984 עד 1996, החברה השתמשה במעבדי מחשב ממותגים של מוטורולה כדי לטפל במערכות ההפעלה ובזרימת הנתונים שלה. אלה היו ידועים בתור סדרת 68000 והציגו מעבדים עם מהירויות בין 16 ל-33 מגה-הרץ. לאחר 1996, אפל השתמשה במעבדים שתוכננו של IBM כמעט בכל המכונות שלה. אלה נעו במהירויות בין 66 מגה-הרץ ל-2.5 גיגה-הרץ עד שנת 2006.

הצורות המוקדמות ביותר של מעבדי מחשב תוכננו מצינורות ואקום וממסרים חשמליים. עד שנות ה-50, אלה הוחלפו בהופעת הטרנזיסטור. טרנזיסטורים אלו נבנו על גבי לוחות מעגלים מודפסים, נחושת שנחרטה על לוח לא חשמלי, ונוספו רכיבים שונים. מעבדי המחשב הללו היו גדולים ומסורבלים, ולעתים תפסו חדרים שלמים. במהלך בניית מחשב ההדרכה של אפולו עבור נאס"א, מדענים הצליחו לבנות מעגלים משולבים שאפשרו לייצר מספר רב של טרנזיסטורים ליחיד מוֹלִיך לְמֶחֱצָה. זה נמצא אמין יותר מהדגמים הקודמים והרבה יותר קומפקטי. המיקרו-מעבד הומצא על ידי אינטל בשנת 1970. ה-4004 היה מהיר כמו בני דודיו הגדולים, אך ניתן היה להשתמש בו במכשירים קטנים בהרבה. עם כניסתו של המחשב האישי, רוב טכנולוגיית המעבדים משתמשת במודל המיקרו-מעבד.

מהנדסים וטכנאים מגיעים באופן שגרתי לנקודה בתכנון המעבדים שבה הם עומדים בפני מגבלות בהפיכת המכשיר למהיר יותר. הם אותגרו על ידי גודל וחומרים. בשלב מסוים, מעצבים האמינו שהם לא יכולים לעבור את רמת המהירות של 1 גיגה-הרץ, שהושגה על ידי AMD Athlon בשנת 2000. מחסום ה-64 סיביות נשבר על ידי אותה חברה ב-2003. מעבדים הפכו מאז לדו-ליבות וארבע ליבות, כלומר הם מסוגלים לבצע כמעט פי שניים יותר העברות וזרימה של נתונים מאשר עם ליבה אחת. לוחות אם רבים מגיעים כעת מצוידים עבור שני מעבדים או יותר שיעבדו ביחד. המחקר המתקדם ביותר שנעשה הוא זה המשתמש בטכנולוגיות חדשות כדי להרחיב את המהירות והיכולת של המעבד. יבמ עיצבה טכנולוגיית מעבדי מחשב באמצעות לייזרים, בדומה לסיבים אופטיים. המכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה פיתח מעבדי מחשב ביולוגיים המשתמשים בתאי המוח של עלוקות. מדענים אחרים מפתחים דרכים להעביר נתונים לאורך תופעות גזים.