อุปกรณ์ประมวลผล: วิวัฒนาการประเภทตัวอย่าง - เทคโนโลยี

อุปกรณ์การประมวลผลคอมพิวเตอร์เป็นหน่วยที่มีบทบาทสำคัญในการดำเนินงานการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ ใช้ในการประมวลผลข้อมูลตามคำแนะนำของโปรแกรม

การประมวลผลเป็นหน้าที่ที่สำคัญที่สุดของคอมพิวเตอร์เนื่องจากในระยะนี้การแปลงข้อมูลเป็นข้อมูลที่มีประโยชน์จะดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์ประมวลผลคอมพิวเตอร์จำนวนมาก

ที่มา: pixabay.com

หน้าที่หลักของอุปกรณ์ประมวลผลคือมีความรับผิดชอบในการรับข้อมูลที่คมชัดจากข้อมูลที่ถูกแปลงด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์เหล่านี้

การประมวลผลเสียงและวิดีโอประกอบด้วยการทำความสะอาดข้อมูลในลักษณะที่เหมาะกับหูและตามากขึ้นทำให้ดูสมจริงมากขึ้น

นี่คือเหตุผลที่คุณสามารถดูการ์ดแสดงผลบางรุ่นได้ดีกว่าการ์ดอื่น ๆ เนื่องจากการ์ดแสดงผลประมวลผลข้อมูลเพื่อปรับปรุงความสมจริง สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับการ์ดเสียงและคุณภาพเสียง

หน่วยประมวลผล

เมื่อใดก็ตามที่ข้อมูลไปถึงคอมพิวเตอร์จากอุปกรณ์อินพุตเช่นแป้นพิมพ์ข้อมูลนี้จะต้องเดินทางไปตามเส้นทางกลางก่อนจึงจะสามารถใช้กับอุปกรณ์เอาต์พุตเช่นจอภาพได้

อุปกรณ์ประมวลผลเป็นอุปกรณ์หรือเครื่องมือใด ๆ ในคอมพิวเตอร์ที่รับผิดชอบในการจัดการเส้นทางกลางนี้ ใช้งานฟังก์ชันทำการคำนวณที่แตกต่างกันและควบคุมอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์อื่น ๆ

อุปกรณ์ประมวลผลจะแปลงระหว่างข้อมูลประเภทต่างๆตลอดจนจัดการและดำเนินการกับข้อมูล

โดยปกติคำว่า CPU จะตรงกับโปรเซสเซอร์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับหน่วยคำนวณและหน่วยควบคุมดังนั้นการแยกแยะองค์ประกอบเหล่านี้จากส่วนประกอบภายนอกของคอมพิวเตอร์เช่นหน่วยความจำหลักและวงจรอินพุต / เอาต์พุต

โปรเซสเซอร์ทำงานประสานกันอย่างใกล้ชิดกับหน่วยความจำหลักและอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลต่อพ่วง

อาจมีระบบและอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ ที่ทำงานเพื่อช่วยรวบรวมจัดเก็บและเผยแพร่ข้อมูล แต่งานการประมวลผลจะเป็นลักษณะเฉพาะของโปรเซสเซอร์

วิวัฒนาการตั้งแต่ยุคแรกจนถึงปัจจุบัน

ชั้นต้น

คอมพิวเตอร์ยุคแรก ๆ เช่น ENIAC ต้องต่อสายจริงทุกครั้งที่มีการทำงานที่แตกต่างกัน

ในปีพ. ศ. 2488 ฟอนนอยมันน์นักคณิตศาสตร์ได้แจกจ่ายภาพร่างสำหรับคอมพิวเตอร์ที่จัดเก็บโปรแกรมที่เรียกว่า EDVAC ซึ่งจะเสร็จสมบูรณ์ในปีพ. ศ. 2492

อุปกรณ์แรกที่สามารถเรียกได้อย่างถูกต้องว่าซีพียูมาพร้อมกับการมาถึงของคอมพิวเตอร์เครื่องนี้พร้อมกับโปรแกรมที่เก็บไว้

โปรแกรมที่สร้างขึ้นสำหรับ EDVAC จะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำหลักของคอมพิวเตอร์แทนที่จะต้องสร้างผ่านสายคอมพิวเตอร์

ดังนั้นโปรแกรมที่ EDVAC กำลังทำงานอยู่สามารถสลับกับการเปลี่ยนแปลงเนื้อหาหน่วยความจำง่ายๆ

ซีพียูรุ่นแรกเป็นการออกแบบเฉพาะที่ใช้ภายในคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่ง ต่อจากนั้นวิธีการออกแบบซีพียูทีละตัวสำหรับแอพพลิเคชั่นเฉพาะนี้ทำให้โปรเซสเซอร์มัลติทาสก์ได้รับการพัฒนาเป็นจำนวนมาก

รีเลย์และท่อสุญญากาศ

มักใช้เป็นอุปกรณ์สวิตชิ่ง คอมพิวเตอร์ต้องการอุปกรณ์เหล่านี้หลายพันเครื่อง คอมพิวเตอร์ Tube อย่าง EDVAC ขัดข้องทุก ๆ แปดชั่วโมงโดยเฉลี่ย

ในท้ายที่สุดซีพียูแบบหลอดกลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เพราะข้อดีของการมีความเร็วที่เห็นได้ชัดนั้นมีมากกว่าปัญหาความน่าเชื่อถือ

ซีพียูซิงโครนัสรุ่นแรก ๆ เหล่านี้ทำงานด้วยความเร็วสัญญาณนาฬิกาต่ำเมื่อเทียบกับการออกแบบไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นผลมาจากความเร็วที่ช้าขององค์ประกอบการสลับที่ใช้ในการผลิต

ทรานซิสเตอร์

ในช่วงทศวรรษที่ 1950 และ 1960 ซีพียูไม่จำเป็นต้องสร้างขึ้นจากอุปกรณ์สวิตชิ่งอีกต่อไปเนื่องจากมีขนาดใหญ่และล้มเหลวและเปราะเช่นรีเลย์และท่อสุญญากาศ

เนื่องจากเทคโนโลยีที่แตกต่างกันทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กลงและเชื่อถือได้มากขึ้นความซับซ้อนในการออกแบบ CPU ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน การปรับปรุงประเภทแรกเกิดขึ้นได้จากการถือกำเนิดของทรานซิสเตอร์

ด้วยความก้าวหน้านี้เป็นไปได้ที่จะทำให้ซีพียูมีความซับซ้อนมากขึ้นและล้มเหลวน้อยลงมากในแผงวงจรหนึ่งตัวขึ้นไป คอมพิวเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์เสนอการปรับปรุงหลายอย่างจากรุ่นก่อน ๆ

นอกเหนือจากการให้การใช้พลังงานที่ต่ำลงและเชื่อถือได้มากขึ้นแล้วทรานซิสเตอร์ยังช่วยให้โปรเซสเซอร์ทำงานได้เร็วขึ้นด้วยเวลาในการเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ที่ต่ำเมื่อเทียบกับหลอดสุญญากาศ

วงจรรวม

ทรานซิสเตอร์ MOS ถูกคิดค้นโดย Bell Labs ในปีพ. ศ. 2502 มีความสามารถในการปรับขยายได้สูงและใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่ามากและมีการควบแน่นมากกว่าทรานซิสเตอร์แบบขั้วต่อสองขั้ว สิ่งนี้ทำให้สามารถสร้างวงจรรวมที่มีความหนาแน่นสูงได้

ดังนั้นจึงมีการพัฒนาวิธีการเพื่อผลิตทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อกันจำนวนมากในพื้นที่ขนาดกะทัดรัด วงจรรวมอนุญาตให้ผลิตทรานซิสเตอร์จำนวนมากในแม่พิมพ์เดียวหรือ "ชิป" โดยใช้เซมิคอนดักเตอร์

การกำหนดมาตรฐานเริ่มต้นในขั้นตอนของมาโครคอมพิวเตอร์ทรานซิสเตอร์และมินิคอมพิวเตอร์และเร่งขึ้นอย่างมากด้วยการแพร่กระจายอย่างกว้างขวางของวงจรรวมทำให้สามารถออกแบบและผลิตซีพียูที่ซับซ้อนมากขึ้นได้

เมื่อเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ก้าวหน้าขึ้นก็สามารถวางทรานซิสเตอร์ในวงจรรวมได้มากขึ้นซึ่งจะช่วยลดจำนวนวงจรรวมที่ต้องใช้ในการทำงานของ CPU

วงจรรวมเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์เป็นหลายร้อยตัวและต่อมาเป็นหลายพันตัว ในปี 1968 จำนวนวงจรรวมที่จำเป็นในการสร้าง CPU ที่สมบูรณ์ลดลงเหลือ 24 ตัวโดยแต่ละวงจรมีทรานซิสเตอร์ MOS ประมาณ 1,000 ตัว

ไมโครโปรเซสเซอร์

ก่อนการถือกำเนิดของไมโครโปรเซสเซอร์ในปัจจุบันคอมพิวเตอร์ได้ใช้วงจรรวมที่มีขนาดเล็กมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งกระจัดกระจายไปทั่วแผงวงจร

ซีพียูตามที่ทราบกันในปัจจุบันได้รับการพัฒนาครั้งแรกในปี พ.ศ. 2514 โดย Intel เพื่อทำงานภายในกรอบของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

ไมโครโปรเซสเซอร์ตัวแรกนี้คือโปรเซสเซอร์ 4 บิตที่เรียกว่า Intel 4004 ต่อมาถูกแทนที่ด้วยการออกแบบที่ใหม่กว่าด้วยสถาปัตยกรรม 8 บิต 16 บิต 32 บิตและ 64 บิต

ไมโครโปรเซสเซอร์เป็นชิปวงจรรวมที่ทำจากวัสดุซิลิกอนเซมิคอนดักเตอร์ที่มีส่วนประกอบไฟฟ้าหลายล้านชิ้นในอวกาศ

ในที่สุดมันก็กลายเป็นหน่วยประมวลผลกลางสำหรับคอมพิวเตอร์รุ่นที่สี่ของปี 1980 และทศวรรษต่อมา

ไมโครโปรเซสเซอร์สมัยใหม่ปรากฏในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตั้งแต่รถยนต์ไปจนถึงโทรศัพท์มือถือและแม้แต่ของเล่น

ประเภท

ก่อนหน้านี้โปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ใช้ตัวเลขเป็นตัวบ่งชี้จึงช่วยระบุโปรเซสเซอร์ที่เร็วที่สุด ตัวอย่างเช่นโปรเซสเซอร์ Intel 80386 (386) เร็วกว่าโปรเซสเซอร์ 80286 (286)

หลังจากโปรเซสเซอร์ Intel Pentium เข้าสู่ตลาดซึ่งควรเรียกว่า 80586 อย่างมีเหตุผลโปรเซสเซอร์อื่น ๆ ก็เริ่มมีชื่อเช่น Celeron และ Athlon

ปัจจุบันนอกเหนือจากชื่อโปรเซสเซอร์ต่างๆแล้วยังมีความจุความเร็วและสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกัน (32 บิตและ 64 บิต)

อุปกรณ์ประมวลผลแบบมัลติคอร์

แม้จะมีข้อ จำกัด ด้านขนาดชิปที่เพิ่มขึ้น แต่ความปรารถนาที่จะผลิตพลังงานจากโปรเซสเซอร์ใหม่ยังคงเป็นแรงจูงใจให้ผู้ผลิต

หนึ่งในนวัตกรรมเหล่านั้นคือการเปิดตัวโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ซึ่งเป็นชิปไมโครโปรเซสเซอร์ตัวเดียวที่สามารถมีโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ได้ ในปี 2548 Intel และ AMD เปิดตัวชิปต้นแบบที่มีการออกแบบแบบมัลติคอร์

Pentium D ของ Intel เป็นโปรเซสเซอร์แบบดูอัลคอร์ที่เปรียบเทียบกับโปรเซสเซอร์คู่ Athlon X2 ของ AMD ซึ่งเป็นชิปสำหรับเซิร์ฟเวอร์ระดับไฮเอนด์

อย่างไรก็ตามนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของแนวโน้มการปฏิวัติในชิปไมโครโปรเซสเซอร์ ในปีต่อ ๆ มาโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ได้พัฒนาจากชิปดูอัลคอร์เช่น Intel Core 2 Duo เป็นชิปสิบคอร์เช่น Intel Xion E7-2850

โดยทั่วไปโปรเซสเซอร์มัลติคอร์มีมากกว่าพื้นฐานของโปรเซสเซอร์ single-core และมีความสามารถในการทำงานหลายอย่างพร้อมกันและการประมวลผลหลายขั้นตอนแม้ในแต่ละแอปพลิเคชัน

อุปกรณ์ประมวลผลมือถือ

ในขณะที่ไมโครโปรเซสเซอร์แบบดั้งเดิมทั้งในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและซูเปอร์คอมพิวเตอร์ได้รับการวิวัฒนาการที่ยิ่งใหญ่อุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์พกพากำลังขยายตัวอย่างรวดเร็วและเผชิญกับความท้าทายของตนเอง

ผู้ผลิตไมโครโปรเซสเซอร์กำลังรวมคุณสมบัติทุกประเภทเพื่อเพิ่มประสบการณ์ส่วนบุคคล

การปรับสมดุลความเร็วที่เร็วขึ้นและการจัดการความร้อนยังคงเป็นเรื่องที่น่าปวดหัวไม่ต้องพูดถึงผลกระทบต่อแบตเตอรี่มือถือของโปรเซสเซอร์ที่เร็วขึ้นเหล่านี้

หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU)

โปรเซสเซอร์กราฟิกยังสร้างการคำนวณทางคณิตศาสตร์ในครั้งนี้โดยมีการตั้งค่ารูปภาพวิดีโอและกราฟิกประเภทอื่น ๆ

งานเหล่านี้ได้รับการจัดการโดยไมโครโปรเซสเซอร์ก่อนหน้านี้ แต่เนื่องจากแอปพลิเคชัน CAD ที่เน้นกราฟิกกลายเป็นเรื่องปกติความจำเป็นจึงเกิดขึ้นสำหรับฮาร์ดแวร์การประมวลผลเฉพาะที่สามารถจัดการงานดังกล่าวได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของคอมพิวเตอร์

GPU ทั่วไปมีสามรูปแบบที่แตกต่างกัน โดยปกติแล้วจะเชื่อมต่อแยกกับเมนบอร์ด มันถูกรวมเข้ากับซีพียูหรือเป็นชิปเสริมแยกต่างหากบนเมนบอร์ด GPU มีให้บริการสำหรับเดสก์ท็อปแล็ปท็อปและคอมพิวเตอร์พกพา

Intel และ Nvidia เป็นชิปเซ็ตกราฟิกชั้นนำในตลาดโดยรุ่นหลังเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการประมวลผลกราฟิกหลัก

ตัวอย่าง

- หน่วยประมวลผลกลาง (CPU)

อุปกรณ์ประมวลผลที่สำคัญที่สุดในระบบคอมพิวเตอร์ เรียกอีกอย่างว่าไมโครโปรเซสเซอร์

เป็นชิปภายในของคอมพิวเตอร์ที่ประมวลผลการทำงานทั้งหมดที่ได้รับจากอุปกรณ์และแอปพลิเคชันที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์

Intel 8080

เปิดตัวในปี 1974 มีสถาปัตยกรรม 8 บิต, ทรานซิสเตอร์ 6,000 ตัว, ความเร็ว 2MHz, การเข้าถึงหน่วยความจำ 64K และประสิทธิภาพ 10 เท่าของ 8008

Intel 8086

เปิดตัวในปี 1978 โดยใช้สถาปัตยกรรม 16 บิต มีทรานซิสเตอร์ 29,000 ตัวทำงานด้วยความเร็วระหว่าง 5MHz ถึง 10MHz สามารถเข้าถึงหน่วยความจำ 1 เมกะไบต์

Intel 80286

เปิดตัวในปี 1982 มีทรานซิสเตอร์ 134,000 ตัวทำงานที่ความเร็วสัญญาณนาฬิกา 4MHz ถึง 12MHz โปรเซสเซอร์ตัวแรกเข้ากันได้กับโปรเซสเซอร์รุ่นก่อนหน้า

Pentium

แนะนำโดย Intel ในปี 1993 สามารถใช้ได้กับความเร็วตั้งแต่ 60MHz ถึง 300MHz เมื่อเปิดตัวมีทรานซิสเตอร์มากกว่าโปรเซสเซอร์ 80486DX เกือบสองล้านตัวพร้อมบัสข้อมูล 64 บิต

Core Duo

โปรเซสเซอร์ดูอัลคอร์ตัวแรกของ Intel ที่พัฒนาขึ้นสำหรับคอมพิวเตอร์พกพาเปิดตัวในปี 2549 นอกจากนี้ยังเป็นโปรเซสเซอร์ Intel ตัวแรกที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ Apple

Intel Core i7

เป็นชุดซีพียูที่ครอบคลุมชิป Intel 8 รุ่น มี 4 หรือ 6 คอร์ด้วยความเร็วระหว่าง 2.6 ถึง 3.7 GHz เปิดตัวในปี 2008

- เมนบอร์ด

เมนบอร์ดที่กำหนดด้วย เป็นบอร์ดที่ใหญ่ที่สุดในคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วย CPU หน่วยความจำบัสและองค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมด

จัดสรรพลังงานและจัดเตรียมรูปแบบการสื่อสารสำหรับองค์ประกอบฮาร์ดแวร์ทั้งหมดในการสื่อสารระหว่างกัน

- ชิป

กลุ่มของวงจรรวมที่ทำงานร่วมกันดูแลและควบคุมระบบคอมพิวเตอร์ทั้งหมด จึงจัดการการไหลของข้อมูลทั่วทั้งระบบ

- นาฬิกา

ใช้เพื่อให้ทันกับการคำนวณทั้งหมดของคอมพิวเตอร์ เป็นการตอกย้ำว่าวงจรทั้งหมดภายในคอมพิวเตอร์สามารถทำงานร่วมกันได้พร้อมกัน

- สล็อตขยาย

ซ็อกเก็ตที่อยู่บนเมนบอร์ด ใช้เพื่อเชื่อมต่อการ์ดเอ็กซ์แพนชันจึงมีฟังก์ชันเสริมให้กับคอมพิวเตอร์เช่นวิดีโอเสียงที่จัดเก็บข้อมูลเป็นต้น

- บัสข้อมูล

ชุดสายเคเบิลที่ CPU ใช้ในการส่งข้อมูลระหว่างองค์ประกอบทั้งหมดของระบบคอมพิวเตอร์

- รถบัสที่อยู่

ชุดสายนำไฟฟ้าที่มีเฉพาะที่อยู่ ข้อมูลไหลจากไมโครโปรเซสเซอร์ไปยังหน่วยความจำหรือไปยังอุปกรณ์อินพุต / เอาท์พุต

- รถบัสควบคุม

มันมีสัญญาณที่แจ้งสถานะของอุปกรณ์ต่างๆ โดยปกติบัสควบคุมจะมีที่อยู่เดียวเท่านั้น

- การ์ดจอ

การ์ดเอ็กซ์แพนชันที่เข้าสู่แผงวงจรหลักของคอมพิวเตอร์ เกี่ยวข้องกับการประมวลผลภาพและวิดีโอ ใช้เพื่อสร้างภาพบนหน้าจอ

- หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU)

วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีไว้สำหรับจัดการหน่วยความจำเพื่อเร่งความเร็วในการสร้างภาพที่ต้องการออกอากาศบนอุปกรณ์แสดงผล

ความแตกต่างระหว่าง GPU และการ์ดแสดงผลนั้นคล้ายคลึงกับความแตกต่างระหว่าง CPU และเมนบอร์ด

- การ์ดเชื่อมต่อเครือข่าย (NIC)

การ์ดเอ็กซ์แพนชันที่ใช้เชื่อมต่อกับเครือข่ายใด ๆ หรือแม้กระทั่งอินเทอร์เน็ตโดยใช้สายเคเบิลที่มีขั้วต่อ RJ-45

การ์ดเหล่านี้สามารถสื่อสารกันผ่านสวิตช์เครือข่ายหรือหากเชื่อมต่อโดยตรง

- การ์ดไร้สาย

คอมพิวเตอร์สมัยใหม่เกือบทั้งหมดมีอินเทอร์เฟซสำหรับเชื่อมต่อกับเครือข่ายไร้สาย (Wi-Fi) ซึ่งติดตั้งไว้ในเมนบอร์ด

- การ์ดเสียง

การ์ดเอ็กซ์แพนชันที่ใช้ในการสร้างเสียงทุกประเภทบนคอมพิวเตอร์ซึ่งสามารถได้ยินผ่านลำโพง

รวมอยู่ในคอมพิวเตอร์ไม่ว่าจะอยู่ในสล็อตขยายหรือรวมเข้ากับเมนบอร์ด

- ตัวควบคุมที่เก็บข้อมูลขนาดใหญ่

จัดการการจัดเก็บและการดึงข้อมูลที่จัดเก็บถาวรในฮาร์ดไดรฟ์หรืออุปกรณ์ที่คล้ายกัน มี CPU เฉพาะของตัวเองเพื่อดำเนินการเหล่านี้

อ้างอิง

คอมพิวเตอร์โฮป (2018). อุปกรณ์ประมวลผล. นำมาจาก: computerhope.com.
Am7s (2019). อุปกรณ์ประมวลผลคอมพิวเตอร์คืออะไร? นำมาจาก: am7s.com.
โซโลมอน (2018). ประเภทของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ - อุปกรณ์ประมวลผล ซิคลิงค์ไอที. นำมาจาก: ziglinkit.com.
หน้า Hub (2019) อุปกรณ์ประมวลผลข้อมูล นำมาจาก: hubpages.com.
Wikipedia สารานุกรมเสรี (2019) หน่วยประมวลผลกลาง นำมาจาก: en.wikipedia.org.
คอมพิวเตอร์โฮป (2019) ซีพียู นำมาจาก: computerhope.com.
Margaret Rouse (2019). โปรเซสเซอร์ (CPU). TechTarget นำมาจาก: whatis.techtarget.com.

อุปกรณ์ประมวลผล: วิวัฒนาการประเภทตัวอย่าง - เทคโนโลยี - 2025