אבולוציה של המעבד - סוגי המעבדים

המעבד אינו אלא המעבד והוא מרכיב חיוני במחשב. זהו שבב סיליקון המורכב ממיליוני טרנזיסטורים ואחרים רכיבים אלקטרוניים שמעבדים מיליוני הוראות לשנייה. א המעבד הוא שבב תכליתי , המשולב עם זיכרון ושבבים ייעודיים ותוכנתים מראש על ידי תוכנה. הוא מקבל נתונים דיגיטליים כ- i / p ומעבד אותם על פי ההוראות המאוחסנות בזיכרון. למעבד יש פונקציות רבות כמו פונקציות של אחסון נתונים, אינטראקציה עם מכשירים שונים אחרים ופונקציות אחרות הקשורות לזמן. אבל, הפונקציה העיקרית היא לשלוח ולקבל את הנתונים כדי להפוך את הפונקציה של המחשב לטובת. מאמר זה דן בסוגים ו התפתחות של המעבד . אנא עקוב אחר קישור זה עבור מעבד המעבד והפקת המיקרו-מעבד

אבולוציה של המעבד

המעבד הפך לחלק חיוני יותר בהרבה גאדג'טים. האבולוציה של המעבד חולקה לחמישה דורות כמו הדור הראשון, השני, השלישי, הרביעי והחמישי, ומאפייני הדורות הללו נדון להלן.

מיקרו - מעבד

מעבדי הדור הראשון

המעבדים מהדור הראשון הוצגו בשנת 1971-1972. ההוראות של המיקרו-מעבדים הללו עובדו באופן סדרתי, הם הביאו את ההוראה, פענחו ואז ביצעו אותה. לאחר סיום הוראה של המעבד, המעבד מעדכן את מצביע ההוראה והביא את ההוראה הבאה ומבצע פעולה רצופה זו עבור כל הוראה בתורו.

מעבדי הדור השני

בשנת 1970 היה מספר קטן של טרנזיסטורים זמינים במעגל המשולב במעבדי הדור השני. דוגמאות למעבדים מהדור השני הם עיבוד הוראות צינוריות אריתמטיות בעלות 16 סיביות, MC68000 מיקרו-מעבד מוטורולה. מעבדים אלה הוצגו בשנת 1979 ואינטל מעבד 8080 הוא דוגמה נוספת למעבד המיקרו . הדור השני של המעבד מוגדר על ידי אחזור, פענוח וביצוע שלבים חופפים. כאשר הדור הראשון מעובד ביחידת הביצוע, אז מפוענחת ההוראה השנייה וההוראה השלישית נשלחת.

ההבדל בין המעבדים מהדור הראשון למעבדי הדור השני היה בעיקר השימוש בטכנולוגיות מוליכות למחצה חדשות לייצור השבבים. התוצאה של טכנולוגיה זו הביאה לעלייה פי חמישה בהדרכה, במהירות, בביצוע ובצפיפות שבבים גבוהה יותר.

מעבדי הדור השלישי

המעבדים מהדור השלישי הוצגו בשנת 1978, כפי שמצוין על ידי 8086 של אינטל ו- Z8000 של זילוג. אלה היו מעבדי 16 סיביות עם ביצועים כמו מחשבים מיני. סוגי מעבדים אלו היו שונים מהדורות הקודמים של המיקרו-מעבדים, בכך שכל תעשייני תחנות העבודה העיקריות החלו בפיתוח ארכיטקטורות המיקרו-מעבד מבוסס ISC שלהם.

מעבדי הדור הרביעי

מכיוון שענפים רבים שעברו המרה ממעבדים מסחריים לעיצוב בתים, המעבדים מהדור הרביעי נכנסים לעיצוב יוצא מן הכלל עם מיליון טרנזיסטורים. מיקרו-מעבדים מובילים כמו 88100 של מוטורולה ו- 80960CA של אינטל יכולים להנפיק ולפרוש יותר מהוראה אחת בכל מחזור שעון.

מעבדי הדור החמישי

הדור החמישי של המיקרו-מעבדים שהועסקו עיבוד על-מפלתי מנותק, ותכנונם עבר במהרה על 10 מיליון טרנזיסטורים. בדור החמישי מחשבים אישיים הם עסק בעל שוליים נמוכים ונפחים רבים שנכבש על ידי מעבד יחיד.

ב- 23 בדצמבר 1947 הומצא הטרנזיסטור במעבדת בל ואילו מעגל משולב הומצא בשנת 1958 על ידי J Kilby בטקסס אינסטרומנטס. אז, אינטל או INTegrated ELectronics המציאו את המעבד הראשון.

אבולוציה של המעבד

מעבד 4 סיביות

ה- INTEL 4004/4040 הומצא בשנת 1971 על ידי סטנלי מזור וטד הוף. מהירות השעון של המעבד הזה היא 740 קילוהרץ. מספר הטרנזיסטורים המשמשים במעבד זה הוא 2,300 וההוראה לשנייה היא 60K. מספר הסיכות של המעבד הזה הוא 16.

מעבד 8 סיביות

• מעבד 8008 הומצא בשנת 1972. מהירות השעון של המעבד הזה היא 500 KHz וההנחיה לשנייה היא 50K
• המעבד 8080 הומצא בשנת 1974. מהירות השעון היא 2 מגה-הרץ. מספר הטרנזיסטורים בשימוש הוא 60k וההוראות לשנייה מהירות פי 10 בהשוואה למעבד 8008.
• המעבד 8085 הומצא בשנת 1976. מהירות השעון היא 3 מגה-הרץ. מספר הטרנזיסטורים המשמשים הוא 6,500 וההוראות לשנייה הן 769230. מספר הסיכות של המעבד הזה הוא 40

מעבד 16 סיביות

• המעבד 8086 הומצא בשנת 1978. מהירות השעון היא 4.77, 8 ו -10 מגה הרץ. מספר הטרנזיסטורים המשמשים הוא 29000 וההנחיה לשנייה היא 2.5 מיליון. מספר הסיכות של המעבד הזה הוא 40
• המעבד 8088 הומצא בשנת 1979 וההוראה לשנייה היא 2.5 מיליון
• המיקרו-מעבדים כמו 80186 או 80188 הומצאו בשנת 1982. מהירות השעון היא 6 מגה-הרץ
• המעבד 80286 הומצא בשנת 1982. מהירות השעון היא 8 מגה-הרץ. מספר הטרנזיסטורים בשימוש הוא 134000 וההנחיה לשנייה היא 4 מיליון. מספר הסיכות של המעבד הזה הוא 68

מעבד 32 סיביות

• המעבד 80386 של אינטל הומצא בשנת 1986. מהירות השעון היא 16 מגה-הרץ עד 33 מגה-הרץ. מספר הטרנזיסטורים המשמשים הוא 275000. מספר הפינים של המעבד הזה הוא 132 14X14 PGA.
• המעבד 80486 של אינטל הומצא בשנת 1986. מהירות השעון היא 16MHz עד 100 MHz. מספר הטרנזיסטורים המשמשים הוא 1.2 מיליון טרנזיסטורים וההנחיה לשנייה היא 8 קילו זיכרון מטמון. מספר הפינים של המעבד הזה הוא 168 17X17 PGA (מערך פינים)
• המעבד PENTIUM הומצא בשנת 1993. מהירות השעון היא 66 מגה הרץ וההוראות לשנייה הן זיכרון מטמון 8 סיביות להוראות 8 סיביות לנתונים. מספר הפינים של המעבד הזה הוא 237 PGA

מעבד 64 סיביות

• מעבד הליבה 2 של INTEL הומצא בשנת 2006. מהירות השעון היא 1.2 ג'יגה הרץ עד 3 ג'יגה הרץ. מספר הטרנזיסטורים בשימוש הוא 291 מיליון וההוראה לשנייה היא 64 KB של מטמון L1 לכל ליבה של 4 מגה-בייט של מטמון L2.
• המעבדים i3, i5, i7 הומצאו בשנים 2007, 2009, 2010 2. מהירות השעון היא 2GHz עד 3.3GHz, 2.4GHz עד 3.6GHz ו- 2.93GHz ל- t 3.33GHz.

אבולוציה של המעבד ביישומים שונים

הגאדג'טים הבאים יושמו באמצעות מיקרו-מעבדים שונים. אז ההתפתחות של המעבד ביישומים שונים נדונה להלן.

מחשבון עסקי

בשנת 1971 הומצא מחשבון עסקי כמו יוניקום 141P. זה היה מחוץ לגאדג'טים המובילים הכוללים מיקרו מעבד.

קומודור PET

בשנת 1971, PET זה יושם והוא מוכר בעיקר כמחשב הבית הראשי של All-in-One.

מכונת כביסה

בשנת 1977 הושקו מכונות הכביסה אשר נשלטו באמצעות שבבים מובילים.

ארקייד מאניה

בשנת 1980 הושק ארקייד מיינה. Namco הקים את Pac-Man במסלול של ארצות הברית והצית מגמה חדשה.

מחשב נייד אוסבורן 1

בשנת 1981 הושק מחשב נייד Osborne 1 באמצעות חמישה מסכים עם משקל של 10.7 ק'ג. עבור המחשבים הניידים המודרניים ביותר, זהו סבא נהדר.

NES של נינטנדו

בשנת 1986 הקונסולות רעננו את עסקי המשחקים כמו מערכת הבידור של נינטנדו.

מחשוב נעשה דמוקרטיזציה

בשנת 1991, המצאתם של אישי, כמו גם מחשוב עסקי, התפוצצה באמצעות מגוון רחב של מחשבים שולחניים וניידים.

נגן אמ פי 3

בשנת 1997 הושק נגן מוסיקה כדי ליהנות ממוסיקה בצורה מודרנית

אוכמניות

מרד הסמארטפון התחזק עם השקת ה- Blackberry 850 של RIM. ה- BB הראשון היה נגיש בשנת 1999.

Apple iPod

בשנת 2001 הושק ה- iPod הראשון אשר נתן סיכוי להקמת מוסיקת MP3 מגוון חדש של מנגינות מוגדרות.

לוח Windows של מיקרוסופט

בשנת 2002 הוטמעה הטאבלט של Windows של מיקרוסופט, עסקים השתמשו בכרטיסיות אלה לעבודות מועילות יותר.

נטבוק

בשנת 2008 הושקו Netbooks בגלל מכשיר קטן כמו גם קל משקל לביצוע עבודות פשוטות, ליהנות מתוכן מדיה ואינטרנט.

Apple iPod

בשנת 2010, Tabs הגיעו לזרם הראשי של הלקוח באמצעות שחרור ה- iPod.

שילוט דיגיטלי

בשנת 2011 הומצא שילוט דיגיטלי שהיה הראשון מהשימושים העצומים החדשים במיקרו-מעבד. מכשירים אקדמיים המחוברים לאינטרנט הוקמו בחיי היומיום החל מסחר וקמעונאות ועד חקלאות כמו גם מכוניות.

אולטרבוק

בשנת 2011 יושמה אולטרהבוק. פיתוח המחשב האישי לוקח צעד ענקי נוסף כמו מכשירי אולטרהבוק אופנתיים עם ניסיון מחשוב בעל ביצועים גבוהים.

סוגי המעבדים

המיקרו-מעבדים מסווגים לחמישה סוגים, כלומר: מערכי הוראות מורכבות של CISC, מעבדים, מערכת מעבדים של הורדת RISC , ASIC- מעגל משולב יישומי ספציפי, מעבדי Superscalar, מעבדי אותות דיגיטליים של DSP.

סוגים שונים של מעבד

מערכי הדרכה מורכבים

הטווח הקצר של מיקרו-מעבדים להגדרת הוראות מורכבות הוא CISM והם מסווגים מעבד בו ניתן לבצע הזמנות יחד עם פעילויות אחרות ברמה נמוכה. מעבדים מסוג זה מבצעים משימות שונות כמו הורדה, העלאה, זיכרון נתונים לכרטיס הזיכרון ושחזור נתונים מכרטיס הזיכרון. מלבד משימות אלה, היא גם עושה חישובים מתמטיים מורכבים בפקודה אחת.

מיקרו מעבד להגדרת הוראות מופחת

הטווח הקצר של המעבד להגדרת הוראות מופחת הוא RISC. סוגים אלה של מעבדים מיוצרים על פי הפונקציה בה המעבד יכול לבצע דברים קטנים בפקודות ספציפיות. באופן זה, מעבדים אלה משלימים יותר פקודות בקצב מהיר יותר.

מיקרו-מעבדים על-סקלריים

מעבד Superscalar מפנה את החומרה על המעבד לביצוע משימות שונות בכל פעם. מעבדים אלה יכולים לשמש ALUs או מכפילים. יש להם יחידות תפעוליות שונות ומעבדים אלה יכולים לבצע יותר מפקודה אחת על ידי העברה רצופה של מספר הוראות ליחידות התפעוליות הנוספות בתוך המעבד.

המעגל המשולב הספציפי ליישום

הטווח הקצר של מעבד מעגל משולב יישומי ספציפי הוא ASIC. מעבדים אלה משמשים למטרות מסוימות הכוללות בקרת פליטת רכב או מחשב של עוזר דיגיטלי אישי. מעבד מסוג זה מיוצר עם המפרט המתאים, אך מלבד אלה ניתן לבצע אותו גם עם גלגלי השיניים.

מעבדי אותות דיגיטליים

מעבדי אותות דיגיטליים נקראים גם DSP, מעבדים אלה משמשים לקידוד ופענוח הסרטונים או להמרת D / A (דיגיטלי לאנלוגי) ו- A / D ( אנלוגי לדיגיטלי ). הם זקוקים למיקרו מעבד המצוין בחישובים מתמטיים. השבבים של המעבד הזה מועסקים ב- RADAR, בתי קולנוע ביתי, SONAR, גלגלי שמע, מכשירי טלוויזיה וטלפונים ניידים.

ישנן חברות רבות כמו אינטל, מוטורולה, DEC (Digital Equipment Corporation), TI (טקסס אינסטרומנטס) הקשורות למעבדים רבים כגון מעבדי 8085, מעבד ASIC, CISM, RISC, DSP ומעבדי 8086 כמו אינטל.

מאפיינים

הראשי תכונות של מעבד כלול את הבאים.

נייד

מיקרו-מעבדים ניידים בגלל הגודל וגם פחות צריכת החשמל.

זול

מיקרו-מעבדים זמינים במחיר נמוך יותר בגלל טכנולוגיית IC. כך שטכנולוגיה זו תפחית את מחירה של מערכת מחשוב.

מגוון

מעבד הוא תכליתי ולכן הוא יכול לשמש ליישומים שונים

אָמִין

המיקרו-מעבדים הם אמינים, כך שקצב הכישלון נמוך יותר בגלל טכנולוגיית המוליכים למחצה.

מידה קטנה

ייצור המיקרו-מעבדים יכול להיעשות בפחות מקום בגלל הטכנולוגיות המשמשות כמו VLSI ו- ULSI. כך שגודל מערכת המחשב יקטן.

מהירות גבוהה

מיקרו-מעבדים מתפקדים מהר מאוד בגלל הטכנולוגיה המשמשת ולכן היא מבצעת מספר הוראות לכל שנייה.

צריכת חשמל נמוכה

מיקרו מעבדים משתמשים בהספק נמוך בגלל טכנולוגיית MOS

יצירת חום נמוך

מיקרו-מעבדים אינם יכולים לייצר חום עצום בהשוואה למכשירי צינור ואקום מכיוון שהם משתמשים בטכנולוגיית מוליכים למחצה.

תנאים בסיסיים

ה מונחים בסיסיים המשמשים בעיקר במיקרו-מעבדים נדון להלן.

סט הוראות

ניתן להגדיר את מערך ההוראות כמכלול הפקודות המובנות על ידי המעבד. זהו יתרון בין תוכנה לחומרה.

אוֹטוֹבּוּס

המוליכים המשמשים להעברת נתונים, מתייחסים אחרת למידע לשלוט על אלמנטים שונים במיקרו-מעבד. הוא כולל שלושה סוגים של אוטובוסים, כלומר אוטובוס נתונים, בקרה וכתובת

IPC

ה- IPC מייצג הוראות לכל מחזור. זהו חישוב של כמה פקודות שמעבד יכול לבצע בתוך שעון יחיד.

מהירות שעון

כאשר לא. פעולות לכל שנייה יכולות להתבצע על ידי המעבד המכונה מהירות שעון. מהירות ה- CLK יכולה לבוא לידי ביטוי ב- MHz (מגה-הרץ) אחרת ב- GHz (ג'יגה-הרץ). שם חלופי לכך הוא קצב השעון.

רוחב פס

הטווח הקצר של רוחב הפס הוא BW וניתן להגדיר אותו כלא. של סיביות שניתן לעבד בתוך הוראה אחת.

אורך מילים

המילה אורך אינה אלא, כאשר לא. ניתן לעבד את המעבד בכל פעם. למשל, המעבד בן 8 הסיביות משמש לעיבוד נתונים של 8 סיביות בכל פעם. טווח אורך המילה של המעבד נע בין 4 - 64 ביט בהתבסס על סוג המיקרו-מחשב.

סוגי מידע

המעבד תומך בעיקר במספר עיצובים של סוגי נתונים כגון ASCII, מספרים בינאריים, חתומים וכן לא חתומים.

יתרונות וחסרונות של מיקרו-מעבדים

היתרונות של המיקרו-מעבדים הם

• מהירות העיבוד גבוהה
• מודיעין הובא למערכות
• גָמִישׁ.
• מידה קומפקטית.
• תחזוקה קלה
• מתמטיקה מורכבת

חלק מהחסרונות של המעבד הם שהוא עלול להתחמם יתר על המידה וההגבלה של המעבד מטילה על גודל הנתונים.

היישומים של המעבדים כוללים בעיקר בקרים במכשירים ביתיים, תקשורת אלחוטית ציוד, פרסום ואוטומציה של משרד, מוצרי אלקטרוניקה צרכניים, מחשבונים, מערכת הנהלת חשבונות, משחקי וידאו, בקרים תעשייתיים , ומערכות רכישת נתונים

לפיכך, זה הכל על סוגים והתפתחות של המעבד. הזמינות של מעבד בעל הספק נמוך, עלות נמוכה, משקל קטן ויכולת מחשוב הופך אותו ליעיל ביישומים שונים. כיום משתמשים במערכות מבוססות מעבד במוצר הבדיקה האוטומטי, מערכות בקרת אותות תנועה , הוראות, בקרת מהירות של המנוע וכו '. יתר על כן, כל ספק בנוגע להתפתחות זו של מאמרים במעבד או פרויקטים אלקטרוניים וחשמליים , אנא הוסף את הערותיך בתיבת קטע ההערות. הנה שאלה עבורך, באיזה מחסנית משתמשים במעבד 8085?

אל תחמיץ: דע על ההבדל בין מעבד ומיקרו-בקר .

נקודות זיכוי:

• אבולוציה של המעבד על ידי bhs4