XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Значительную важность в современном компьютере занимает процессор, являвшись «сердцем» всей системы он выполняет важнейшую роль, вычисляя данные проходящие через него. Содержащиеся в нём детали настолько малы, что их трудно заметить невооружённым глазом. С уменьшение размеров компьютером появилась проблема уменьшения всех комплектующих, одним из которых стал процессор. А с быстрыми темпами появлений всё более новых технологий также появилась проблема увеличения производительности процессора, но с настолько малыми деталями в нём на данный момент всё, что меняется это количество ядер. В связи с размера процессора дальнейшее его утолщение с целью добавления новых дорожек уже невозможно был выбран путь добавления новых кристалликов ядер. На данный момент имеется огромное количество процессоров разной производительности и количеством ядер.

Для более высокого понимания что такое процессор поймём, что это значит с технической точки зрения и узнаем его главные характеристики:

Центральный процессор – это электронный блок или интегрированная схема, выполняющая машинные задачи, важная часть аппаратного обеспечения ПК или программируемого логического контроллера. Редко называют процессором или микропроцессором.

Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, архитектура.

Раньше ЦП сделались в виде уникальных составных частей для уникальных, и даже единственных в мире, ПК систем. Позднее от дорого способа производства процессоров, предназначенных для выполнения одной или нескольких узкоспециализированных программ, создатели компьютеров перешли к массовому производству типовых классов многоцелевых процессорных устройств.

Идея к стандартизации компьютерных деталей появилась в эпоху бурного развития полупроводниковых элементов, мейнфреймов и мини-систем, а с появлением интегральных схем она стала ещё более известной. Создание микросхем позволило ещё больше увеличить сложность ЦП с одновременным уменьшением их физических размеров.

Массовое производство и миниатюризация процессоров привели к высокому проникновению основанных на них цифровых устройств в обычную жизнь человека.

Новые процессоры можно найти не только в таких новейших устройствах, как ПК, но и в машинах, калькуляторах,  телефонах и даже в игрушках. В основном они представлены микроконтроллерами, где, кроме вычислительного кампонента, на кристалле расположены дополнительные компоненты. Когда говорят о процессорах, то чаще всего в виду имеют процессоры либо Intel, либо AMD. Другие процессоры не рассматриваются в виде своей не распространённости. Собственно, именно их конкуренция и является тем самым двигателем прогресса, который позволяет производить более новые процессоры.

Одним из важных факторов процессоров является их производительность. Под производительностью процессора имеется в виду его скорость выполнения задачи, то есть чем меньше времени он на выполнение той или иной задачи, тем больше его производительность. На его производительность оказывают непосредственное воздействие его микро архитектура, размер кэша, тактовая частота и кол-во ядер процессора.

Именно, переход от одноядерных процессоров к многоядерным – это современный вклад в развитии процессоров. Цель перехода к многоядерности вполне понятна. Ведь на протяжении их всей истории развития одним из самых производительных способов увеличения производительности было принято увеличение тактовой частоты.

При этом, при увеличение тактовой частоты привело к нелинейному росту потребляемой процессором энергии со всеми появившимися отсюда последствиями. Именно, энергопотребление процессоров на данный момент достигло критической точки, когда следующие увеличение тактовой частоты стало невыполнимым, поскольку процессоры больше нечем будет охлаждать. Следовательно, возникла необходимость в поиске иных способов увеличения производительности процессоров, один из которых – это переход к двухъядерным и многоядерным.

Также на процессоры влияет их энергопотребление. Уровень нагрева процессоров зависит от потребляемой ими энергии, что определяет его рабочую температуру – фактор, от которого зависят многие утилиты и механизмы.

Уровень энергопотребления влияет и на экономические показатели использования процессора - чем выше электропотребление устройства, тем больше придется платить за электричество. Воздействие на силовую подсистему материнской платы и блока питания – это ещё одна часть, определяющая удобство эксплуатации процессора, и зависящая от уровня энергопотребления конкретной модели.

Самые первые процессоры архитектуры x86 тратили очень маленькое количество энергии, составляющее около доли ватта. Увеличение кол-ва транзисторов и увеличение тактовой частоты процессоров привело к явному росту данного параметра. Производительные модели потребляют 130 и более ватт. Энергопотребление , несущественный фактор на первых этапах, теперь оказывает серьёзное влияние на появление новых моделей процессоров.

И наконец, многоядерные процессоры ,как уже было указано выше, – это процессоры содержащие несколько кристалликов ядер на одной плате.

Процессоры, цель которых это выполнение работы одной копии операционной системы на нескольких ядрах, представляют собой реализацию мультипроцессорности.

В заключении стоит отметить, что в наше время современные процессоры являющиеся мозгом всей системы играют важную роль, выполняя все вычислительные действия и чем быстрее работает процессор, тем быстрее работает компьютер. Практически каждый год выходит, что то новое и заменяет более устаревшее старое и когда-то наступит тот момент, когда все нами узнаваемые процессоры устареют и их заменят на что-то новое более не известное нам.