Процессор (вычислительный)
В вычислительной технике и информатике процессор процессор или ) , — это электрический компонент ( цифровая схема который выполняет операции с внешним источником данных, обычно с памятью или каким-либо другим потоком данных. [1] Обычно он принимает форму микропроцессора , который может быть реализован на одной или нескольких тесно интегрированных металл-оксид-полупроводник микросхемах интегральных схем . [2] [3] В прошлом процессоры создавались с использованием нескольких отдельных электронных ламп . [4] [5] несколько отдельных транзисторов , [6] или несколько интегральных схем.
Этот термин часто используется для обозначения центрального процессора (ЦП), главного процессора в системе. [7] Однако оно также может относиться к другим сопроцессорам , таким как графический процессор (GPU). [8]
Традиционные процессоры обычно основаны на кремнии; однако исследователи разработали экспериментальные процессоры на основе альтернативных материалов, таких как углеродные нанотрубки , [9] графен , [10] алмаз , [11] и сплавы из элементов третьей и пятой Менделеева групп таблицы . [12] Транзисторы, состоящие из одного листа атомов кремния высотой в один атом и других двумерных материалов, были исследованы для использования в процессорах. [13] квантовые процессоры Созданы ; они используют квантовую суперпозицию для представления битов (называемых кубитами ), а не только состояния включения или выключения. [14] [15]
Закон Мура [ править ]
Закон Мура , названный в честь Гордона Мура , представляет собой наблюдение и прогнозирование исторической тенденции, согласно которой количество транзисторов в интегральных схемах и, следовательно, процессорах, удваивается каждые два года. [16] Развитие процессоров тесно связано с законом Мура. [17]
Типы [ править ]
Центральные процессоры (ЦП) являются основными процессорами большинства компьютеров. Они предназначены для решения широкого спектра общих вычислительных задач, а не только нескольких задач, специфичных для предметной области. Если они основаны на архитектуре фон Неймана , они содержат как минимум блок управления (CU), арифметико-логическое устройство (АЛУ) и регистры процессора . На практике процессоры персональных компьютеров обычно также подключаются через материнскую плату к основному банку памяти , жесткому диску или другому постоянному запоминающему устройству , а также периферийным устройствам , таким как клавиатура и мышь .
Графические процессоры (GPU) присутствуют во многих компьютерах и предназначены для эффективного выполнения операций компьютерной графики , включая линейную алгебру . Они высокопараллельны, и процессоры обычно лучше справляются с задачами, требующими последовательной обработки. Хотя графические процессоры изначально предназначались для использования в графике, со временем области их применения расширились, и они стали важной частью аппаратного обеспечения для машинного обучения . [18]
Существует несколько типов процессоров, специализирующихся на машинном обучении. Они подпадают под категорию ускорителей искусственного интеллекта (также известных как нейронные процессоры или NPU) и включают в себя блоки обработки изображений (VPU) и ( Google тензорный процессор TPU).
Звуковые чипы и звуковые карты используются для генерации и обработки звука. Цифровые сигнальные процессоры (DSP) предназначены для обработки цифровых сигналов. Процессоры сигналов изображения — это DSP, специализирующиеся, в частности, на обработке изображений.
Процессоры глубокого обучения , такие как нейронные процессоры, предназначены для эффективных вычислений глубокого обучения.
Физические процессоры (PPU) созданы для эффективного выполнения физических вычислений, особенно в видеоиграх. [19]
Программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) — это специализированные схемы, которые можно переконфигурировать для различных целей, а не привязывать к определенной области применения во время производства.
Элемент или блок синергетической обработки (SPE или SPU) является компонентом микропроцессора ячейки .
Разработаны процессоры на основе различной схемотехники. Одним из примеров являются квантовые процессоры , которые используют квантовую физику для реализации алгоритмов, которые невозможны на классических компьютерах (использующих традиционные схемы). Другой пример — фотонные процессоры, которые для выполнения вычислений используют свет вместо полупроводниковой электроники. [20] Обработка осуществляется фотодетекторами, воспринимающими свет, излучаемый лазерами внутри процессора. [21]
См. также [ править ]
- Логический вентиль
- Дизайн процессора
- Микропроцессор
- Многопроцессорность
- Архитектура многопроцессорной системы
- Многоядерный процессор
- Рассеиваемая мощность процессора
- Центральное процессорное устройство
- Графический процессор
- Суперскалярный процессор
- Аппаратное ускорение
- Архитектура фон Неймана
- Все страницы с заголовками, содержащими процессор
Ссылки [ править ]
- ^ «Оксфордский словарь английского языка» . Лексико . Архивировано из оригинала 25 марта 2020 года . Проверено 25 марта 2020 г.
- ^ «Чтение: Центральный процессор | Введение в компьютерные приложения и концепции» . Courses.lumenlearning.com . Проверено 28 января 2022 г.
- ^ «Кремниевый двигатель» .
- ^ Гарнер, Роберт; Дилл, Фредерик (Рик) (зима 2010 г.). «Легендарная система обработки данных IBM 1401» (PDF) . Журнал IEEE твердотельных схем . 2 (1): 28–39. дои : 10.1109/MSSC.2009.935295 . S2CID 31608817 .
- ^ «IBM100 — серия IBM 700» . www-03.ibm.com . 07.03.2012 . Проверено 28 января 2022 г.
- ^ «Мегапроцессор» . www.megaprocessor.com . Проверено 28 января 2022 г.
- ^ «Оксфордский словарь английского языка» . Лексико . Архивировано из оригинала 25 марта 2020 года . Проверено 25 марта 2020 г.
- ^ Сакднагул, Патт (4 сентября 2018 г.). «Сравнительный анализ сопроцессоров» . Практика и опыт параллелизма и вычислений . 31 (1). дои : 10.1002/cpe.4756 . S2CID 54473111 — через онлайн-библиотеку Wiley.
- ^ Хиллз, Гейдж; Лау, Кристиан; Райт, Эндрю; Фуллер, Сэмюэл; Бишоп, Минди Д.; Шримани, Татхагата; Канхайя, Притпал; Эй, Ребекка; Амер, Айя; Штейн, Йоси; Мерфи, Денис (29 августа 2019 г.). «Современный микропроцессор, построенный на основе комплементарных транзисторов из углеродных нанотрубок» . Природа . 572 (7771): 595–602. Бибкод : 2019Natur.572..595H . дои : 10.1038/s41586-019-1493-8 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 31462796 . S2CID 201658375 .
- ^ Акинванде, Деджи; Хайгебарт, Седрик; Ван, Чинг-Хуа; Серна, Марта И.; Гуссенс, Стейн; Ли, Лэйн-Джонг; Вонг, Х.-С. Филипп; Коппенс, Фрэнк Х.Л. (26 сентября 2019 г.). «Графен и двумерные материалы для кремниевой технологии» . Природа . 573 (7775): 507–518. Бибкод : 2019Natur.573..507A . дои : 10.1038/s41586-019-1573-9 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 31554977 . S2CID 202762945 .
- ^ «Использование искусственного интеллекта для изменения свойств материалов» . 11 февраля 2019 г.
- ^ Риэль, Хайке; Вернерссон, Ларс-Эрик; Хун, Минхвэй; дель Аламо, Хесус А. (август 2014 г.). «Полупроводниковые транзисторы соединений III – V - от планарных до нанопроволочных структур» . Вестник МРС . 39 (8): 668–677. дои : 10.1557/mrs.2014.137 . hdl : 1721.1/99977 . ISSN 0883-7694 . S2CID 138353703 .
- ^ Ли, Мин-Ян; Су, Шэн-Кай; Вонг, Х.-С. Филипп; Ли, Лэйн-Джонг (март 2019 г.). «Как 2D-полупроводники могут расширить закон Мура» . Природа . 567 (7747): 169–170. Бибкод : 2019Natur.567..169L . дои : 10.1038/d41586-019-00793-8 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 30862924 . S2CID 75136648 .
- ^ «Квантовый компьютер | Описание и факты | Британика» . www.britanica.com . Проверено 28 января 2022 г.
- ^ «Экспериментальная реализация быстрого квантового поиска» (PDF) .
- ^ «Закон Мура: информатика» . Britannica.com . Проверено 28 января 2022 г.
- ^ «Закон Мура» . www.umsl.edu . Проверено 28 января 2022 г.
- ^ «ЦП и графический процессор: в чем разница?» . Интел . Проверено 27 февраля 2022 г.
- ^ «Революция в играх: физические процессоры (PPU) повышают реалистичность благодаря эффективным физическим расчетам - PCMasters.de» . PCMasters (на немецком языке) . Проверено 10 августа 2023 г.
- ^ Сунь, Чен; Уэйд, Марк Т.; Ли, Юнсуп; Оркатт, Джейсон С.; Аллоатти, Лука; Георгас, Майкл С.; Уотерман, Эндрю С.; Шейнлайн, Джеффри М.; Авизиенис, Римас Р.; Лин, Сен; Мосс, Бенджамин Р. (декабрь 2015 г.). «Однокристальный микропроцессор, который обменивается данными напрямую с помощью света» . Природа . 528 (7583): 534–538. Бибкод : 2015Natur.528..534S . дои : 10.1038/nature16454 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 26701054 . S2CID 205247044 .
- ^ Ян, Сара (23 декабря 2015 г.). «Инженеры демонстрируют первый процессор, использующий свет для сверхбыстрой связи» . Новости Беркли . Проверено 28 января 2022 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
