Развитие процессоров и их роль в жизни ПК сегодня

Автор: Плесовских Г.А.

Источник: Плесовских Г.А. РАЗВИТИЕ ПРОЦЕССОРОВ И ИХ РОЛЬ В ЖИЗНИ ПК СЕГОДНЯ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XXXV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 6(35). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/6(35).pdf (дата обращения: 26.01.2019)

Аннотации

В данной статье рассмотрено создание процессоров и их значительные изменения, без которых, скорее всего не было сегодняшней компьютерной техники. Проанализированы характерные особенности, которые способствовали развитию и созданию процессоров. В проведенном исследовании даются определения и формулируются основные характеристики процессоров.

Ключевые слова: процессор, микропроцессор, персональный компьютер, транзистор, тактовая чистота, память.

Сегодня в продаже существует большое количество разнообразных компьютерных систем, разных по стоимости и по набору выполняемых ими функций [1].

Персональный компьютер стал уже частью повседневности современного человека, представить работу и быт без него сейчас – уже проблематично.

Особое значение имеет внедрение персональных компьютеров как составных частей информационных систем. При этом работа по сбору, хранению, обработке и распространению информации стала намного проще, и осуществляются удобными интерфейсами «человек – ЭВМ» [6].

«Мозгом» любого компьютера является процессор, который выполняет программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. В таблице 1 приведены основные характеристики процессоров в историческом аспекте их появления.

Таблица 1.

Характеристики процессоров

Такое стремительное развитие процессоров стало возможно благодаря компании Intel, создавшей в 1971-м году первые микропроцессоры.

Первое поколение процессоров – это период с 40-х по вторую половину 50-х годов, отличительной характеристикой было использование процессоров на электромеханическом реле, вакуумных лампах и ферритовых сердечниках (устройства памяти). Для своего времени, это был большой скачок вперёд в сторону построения вычислительных систем. Весьма типичным для таких архаичных процессоров являлось обильное тепловыделение, низкая скорость работы и надёжность в целом.

Второе поколение процессоров – транзисторный принцип построения. Процессоры располагались с помощью специальных стоек на примитивных платах, имеющих сходство с современными материнскими платами. Благодаря этому увеличилось быстродействие и надёжность, при минимальном потреблении энергии.

Третье поколение приходится на середину 60-х годов, которое отметилось созданием процессорных микросхем. Для этого периода времени было типичным применение низкоинтегрированных микросхем, содержащих самые простые резисторные и транзисторные схемы.

Четвертое поколение процессоров отмечает этап создания кристальной микросхемы, которая вмещала в себя полный комплект главных процессорных блоков и элементов. В 1971 год отметился в истории развития тем, что, благодаря усилиям инженеров компании Intel, миру был дан первый в своём роде микропроцессор Intel-4004, имеющий 4 разрядности и состоящий из 2,3 тысячи полупроводниковых транзисторов. Его тактовая чистота была 108 килогерц — что является 0,108 мегагерц (МГц) или 0,000108 гигагерц (ГГц). Скорее всего, примерно в это время, поколения развития процессоров завершается, и микропроцесс начинает свое развитие по поколениям.

Вскоре, в 1974-м году, безусловный новатор и монополист на рынке микропроцессоров того времени, подняли планку производительной мощности выше, создав 64-х килобайтный Intel-8080, вмещающий в себя 6 тысяч транзисторов [7]. Небезызвестный компьютер «Альтаир 8800» производил свои вычисления на базе именно этого «камня».

Спустя четыре года, очередным достижением необходимо отметить Intel 8086, включающий комплект команд х86, ставшие архитектурным базисом подавляющего большинства вычислительных процессоров. Данный продукт прогресса выполнял свои функции на частоте 5 МГц, представлял собой 29 тысяч транзисторов. Адресовать 1024 Kб памяти – было для него естественно, так как шина адреса состояла уже из 20-и разрядов.

275-ю тысячами транзисторов покорил умы всех причастных к вычислительной технике новоявленный Intel 80386, получивший свою жизнь середине 80-х годов. По сравнению со своим предшественником, данная версия процессора имела более совершенную защиту, а широкая 32-х битная адресация давала возможность использовать вплоть до 4 Гб оперативной памяти, плюсом ко всему осуществлялась поддержка применения виртуальной памяти. Производился он по технологии 1,5 мкм, а работал на частоте от 16 до 40 мегагерц. Подобные процессоры полностью базировались на модели регистров. В это же время двигалось и набирало обороты совершенствование микропроцессоров: они базировались на стековой модели вычисления.

Первая партия 32-разрядных процессоров Pentium вышла в массовое пользование примерно в 1993-м году. Тогда количество используемых транзисторов было равно трем миллионам, они были изготовлены по 0,8 мкм технологии, с частотой 60 и 66 МГц и 64-битную шину данных. Буквально уже через год, вышло следующие поколение этого процессора, с тактовой частотой 75, 90 и 100 МГц, изготовлялись по 0,6 мкм технологии, что уменьшило потребляемую ими энергию [2].

Известная многим линейка Celeron, активно использующаяся в ноутбуках самого начала 21-го века, была создана и поступила в 1998 году, а работала на ядре процессора Pentium II: кэша в нем ещё не было, вычислительная мощность оставляла желать лучшего [8]. Однако большим достоинством необходимо отметить хорошую техническую совместимость.

В самом начале 2000-х, завоевавший доверие и место Celeron, вынужден потесниться: AMD выдаёт своё новое детище – Duron, который не остаётся незамеченным на рынке и успешно пользуется популярностью, как качественный дешёвый аналог процессора Intel. Поначалу Duron обладали не самой быстрой шиной в 100 МГц и чуть заниженным кэшем – это и являлось причиной популярности у не самого обеспеченного пользователя. Duron производился исключительно с 64 Кб кэш-памяти второго уровня, а частотой располагал в промежутке от 600 МГц до 950 МГц [3].

На данный момент Intel взаимодействует с Microsoft и работает над оптимизацией работы Core 6-го поколения в среде Windows 10.

Создание Intel Skylake уже сулит тем, что продолжение поступления обновлений для версий ОС 7 и 8.1 – скорее всего, лишь вопрос короткого промежутка времени. В соответствии с изменившимися условиями, обладатели девайсов на базе новых поколений процессоров Intel, AMD и Qualcomm из операционных систем Microsoft, будут обязаны взять на вооружение в работе 10-ю версию Windows.

Необходимо отметить, что более привычным можно назвать обновление аппаратного обеспечения компьютера, если его текущее состояние не отвечает требованиям новой версии программного обеспечения. По всей видимости, на этот раз могучий монополист, в сфере операционных систем и его партнеры, приняли решение пропустить долгий и трудоёмкий рабочий процесс по обеспечению совместимости более современного «железа» с ранними версиями Windows. При неприятном исходе – старые операционные системы будут прекращены поддерживаться обновлениями. Или же, что тоже весьма вероятно – будут выполнять свои функции с ошибками.

Поскольку Intel и Microsoft неоднократно упоминали, что эти компании работают в плотном сотрудничестве, важно упомянуть, что 6-е поколение процессоров от Intel, называемое Skylake – скорее всего, минует поддержку ранних версий Windows [4].

По данным интернет магазина DNS средняя цена за процессор, подходящий к той или иной системной (материнской) плате, представлена на рисунке 1. Самым популярным процессором на сегодняшний день является Intel Core i5, цена которого не является самой максимальной.

Рисунок 1 – Средняя цена процессоров

Ни для кого не секрет, что некоторые компании, не желая нарушать привычный ритм работы, намеренно или нет, упускают из виду важность своевременного обновления программных и технических средств. Компания Microsoft открыто заявляет о дальнейших намерениях обновления версий ОС 7 и 8.1 для таблицы связанных «скайлейк-систем» лишь до середины 2017-го года. Таким образом, у всех корпоративных клиентов будет время для приобретения и начала использования 10-й версии ПО.

В этот отрезок времени «наиболее важные обновления безопасности Windows 7 и Windows 8.1 будут адресоваться этим конфигурациям и будут выходить, если не станут представлять риска для надежности и совместимости платформ Windows 7 и 8.1 на других устройствах». Корпоративные клиенты и рядовые пользователи, конечно же, будут иметь возможность приобретать ПК с более ранней аппаратной составляющей и не использовать как Intel Skylake, так и другие новые «камни». К примеру, процессоры с микроархитектурой Broadwell – весьма стабильно работают со старыми версиями Windows, а найти их, на данный момент, не является большой проблемой.

Компьютеры с повышенными способностями, т.е. суперкомпьютеры – это многомашинные и/или многопроцессорные комплексы, обслуживающие общую совокупность внешних устройств, общую память и иногда распределенные среди разных городов и даже стран мира.

Суперкомпьютеры используют в ситуациях, когда необходимо обработать большой объем данных в короткий промежуток времени и смоделировать операции, выполняемые одновременно [5].

Время не стоит на месте, а команда компьютерных ученых не останавливается на достигнутых результатах. Еще 20 лет назад обычный обыватель не знал что такое процессор, а теперь может выбрать подходящий новенький процессор в любом цифровом супермаркете. Также стоит отметить, что в выборе процессора имеет значение не только бренд и популярность, но технические характеристики системной платы. И не нужно забывать, что всё комплектующие ПК связанны между собой материнской (системной) платой.

Список литературы:

1. Поначугин А.В. Создание и перспективы открытых аппаратно-программных систем сетевого управления технологическими процессами / Информационные технологии в организации единого образовательного пространства (сборник статей по материалам Международной научно-практической конференции преподавателей, студентов, аспирантов, соискателей и специалистов). Кафедра Прикладной информатики и информационных технологий в образовании. Н.Новгород: Мининский университет, 2015. – С.75–79.
2. Процессоры Intel – [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.paygid.ru/articles/processori-intel/?q=726&n=749.
3. Процессоры AMD – [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.amd.com/ru-ru/products/processor.
4. Процессоры Intel Core i7 6-го поколения (ранее Skylake) – [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.intel.ru/content/www/ru/ru/processors/core/core-i7-processor.html.
5. Поначугин А.В. Использование суперкомпьютеров для решения задач моделирования // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. – 2015. – № 10-1. С. 22–25.
6. Рыбакова А.С., Поначугин А.В. Информационные технологии: проблемы их внедрения, достоинства, недостатки // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. – 2014. – № 11-2. – С.24–27.
7. Суханова Н.Т. Теоретические основы информатики.  учеб. Пособие для студентов высш. пед. учеб. заведений: М-во образования Рос. Федерации, Мурманский гос. Пед. Университет, Мурманск, 2004, 128 с.
8. Суханова Н.Т. Методические особенности преподавания дисциплины «Информационные и коммуникационные технологии в образовании. / Научные труды SWorld, 2009, №1, С.44–45.