VERWERKINGSAPPARATUUR: EVOLUTIE, TYPEN, VOORBEELDEN - TECHNOLOGIE - 2025

De computer van de verwerkingsapparatuur zijn eenheden die een belangrijke rol spelen bij de verwerkingshandelingen van een computer. Ze worden gebruikt om gegevens te verwerken volgens de instructies van een programma.

Verwerking is de belangrijkste functie van de computer, omdat in deze fase de omzetting van gegevens in bruikbare informatie wordt uitgevoerd met behulp van veel computerverwerkingsapparatuur.

Bron: pixabay.com

De belangrijkste functie van de verwerkingsapparatuur is om de verantwoordelijkheid te hebben om welsprekende informatie te verkrijgen uit de gegevens die worden getransformeerd met behulp van verschillende van deze apparaten.

Audio- en videoverwerking bestaat uit het zodanig opschonen van de gegevens dat deze prettiger zijn voor het oor en voor het oog, waardoor ze realistischer overkomen.

Dit is de reden waarom je met sommige videokaarten beter kunt zien dan met andere, omdat de videokaart gegevens verwerkt om het realisme te verbeteren. Hetzelfde gebeurt met geluidskaarten en audiokwaliteit.

Bewerker

Telkens wanneer informatie een computer bereikt vanaf een invoerapparaat, zoals het toetsenbord, moet deze informatie een tussenweg afleggen voordat ze kan worden gebruikt voor een uitvoerapparaat, zoals de monitor.

Een verwerkingsapparaat wordt elk apparaat of instrument in de computer dat verantwoordelijk is voor het beheer van dit tussenliggende pad. Ze bedienen functies, voeren verschillende berekeningen uit en besturen ook andere hardwareapparaten.

Verwerkingsapparatuur converteren tussen verschillende soorten gegevens, en manipuleren en voeren taken uit met de gegevens.

Gewoonlijk komt de term CPU overeen met een processor, en meer in het bijzonder met zijn rekeneenheid en besturingseenheid, waardoor deze elementen worden onderscheiden van de externe componenten van de computer, zoals het hoofdgeheugen en de in- / uitgangscircuits.

De processor werkt nauw samen met het hoofdgeheugen en randapparatuur.

Er kunnen andere systemen en randapparatuur werken om de gegevens te verzamelen, op te slaan en te verspreiden, maar de verwerkingstaken zijn uniek voor de processor.

Evolutie van de eerste tot heden

Beginstadium

Vroege computers, zoals de ENIAC, moesten elke keer dat een andere taak werd uitgevoerd, fysiek worden bedraad.

In 1945 verspreidde de wiskundige von Neumann een schets voor een computer met een opgeslagen programma, EDVAC genaamd, die uiteindelijk in 1949 zou worden voltooid.

De eerste apparaten die correct CPU's konden worden genoemd, kwamen met de komst van deze computer met een opgeslagen programma.

Programma's gemaakt voor EDVAC werden opgeslagen in het hoofdgeheugen van de computer, in plaats van dat ze via de computerbedrading tot stand moesten worden gebracht.

Daarom kon het programma dat EDVAC draaide worden verwisseld met een simpele wijziging in de geheugeninhoud.

De eerste CPU's waren unieke ontwerpen die binnen een specifieke computer werden gebruikt. Vervolgens maakte deze methode van het individueel ontwerpen van de CPU's voor een bepaalde toepassing het mogelijk om multitaskingprocessors in grote aantallen te ontwikkelen.

Relais en vacuümbuizen

Ze werden vaak gebruikt als schakelapparatuur. Een computer had duizenden van deze apparaten nodig. Buiscomputers zoals EDVAC crashten gemiddeld elke acht uur.

Uiteindelijk werden op buizen gebaseerde CPU's onmisbaar omdat de voordelen van een aanzienlijke snelheid groter waren dan hun betrouwbaarheidsprobleem.

Deze vroege synchrone CPU's werkten met een lage kloksnelheid in vergelijking met de huidige micro-elektronische ontwerpen, grotendeels vanwege de lage snelheid van de schakelelementen die bij de vervaardiging ervan werden gebruikt.

Transistors

In de jaren vijftig en zestig hoefden CPU's niet langer te worden gebouwd op basis van schakelapparatuur die zo groot en defect was als broos, zoals relais en vacuümbuizen.

Omdat verschillende technologieën het mogelijk maakten om kleinere, betrouwbaardere elektronische apparaten te maken, nam ook de complexiteit van het CPU-ontwerp toe. De eerste verbetering in zijn soort werd bereikt met de komst van de transistor.

Met deze vooruitgang was het mogelijk om CPU's met een grotere complexiteit te maken en dat faalde veel minder in een of meerdere printplaten. Computers die op transistors waren gebaseerd, boden een aantal verbeteringen ten opzichte van eerdere.

Transistors boden niet alleen een lager stroomverbruik en waren veel betrouwbaarder, maar maakten het ook mogelijk dat processors sneller werken, dankzij de korte schakeltijd die een transistor had in vergelijking met een vacuümbuis.

Geïntegreerde schakelingen

De MOS-transistor is uitgevonden door Bell Labs in 1959. Hij heeft een hoge schaalbaarheid, verbruikt veel minder elektriciteit en is veel meer gecondenseerd dan bipolaire junctie-transistors. Dit maakte het mogelijk om geïntegreerde schakelingen met hoge dichtheid te bouwen.

Zo werd een methode ontwikkeld om vele onderling verbonden transistors in een compact gebied te vervaardigen. Dankzij de geïntegreerde schakeling kon een groot aantal transistors worden vervaardigd in een enkele mal of "chip" op basis van halfgeleiders.

Standaardisatie begon in het stadium van transistor-macrocomputers en minicomputers en werd dramatisch versneld door de wijdverbreide verspreiding van de geïntegreerde schakeling, waardoor steeds complexere CPU's konden worden ontworpen en vervaardigd.

Naarmate de micro-elektronische technologie vorderde, konden meer transistors in geïntegreerde schakelingen worden geplaatst, waardoor het aantal geïntegreerde schakelingen dat nodig is om een ​​CPU te voltooien, wordt verminderd.

Geïntegreerde schakelingen verhoogden het aantal transistors tot honderden en later tot duizenden. In 1968 was het aantal geïntegreerde schakelingen dat nodig was om een ​​complete CPU te bouwen, teruggebracht tot 24, die elk ongeveer 1.000 MOS-transistors bevatten.

Microprocessor

Vóór de komst van de huidige microprocessor gebruikten computers meerdere steeds kleinere geïntegreerde schakelingen die over de printplaat waren verspreid.

De CPU zoals deze tegenwoordig bekend is, werd voor het eerst ontwikkeld in 1971 door Intel om te functioneren binnen het raamwerk van personal computers.

Deze eerste microprocessor was de 4-bits processor genaamd Intel 4004. Deze is vervolgens vervangen door nieuwere ontwerpen met 8-bits, 16-bits, 32-bits en 64-bits architecturen.

De microprocessor is een chip met een geïntegreerde schakeling gemaakt van halfgeleidermateriaal van silicium, met miljoenen elektrische componenten in zijn ruimte.

Het werd uiteindelijk de centrale processor voor de vierde generatie computers van de jaren 80 en latere decennia.

Moderne microprocessors verschijnen in elektronische apparaten, variërend van auto's tot mobiele telefoons en zelfs speelgoed.

Soorten

Voorheen gebruikten computerprocessors getallen als identificatie, waardoor de snelste processors werden geïdentificeerd. De Intel 80386 (386) -processor was bijvoorbeeld sneller dan de 80286 (286) -processor.

Nadat de Intel Pentium-processor op de markt kwam, die logischerwijs 80586 had moeten heten, begonnen de andere processors namen als Celeron en Athlon te dragen.

Momenteel zijn er, afgezien van de verschillende processornamen, verschillende capaciteiten, snelheden en architecturen (32-bits en 64-bits).

Multi-core verwerkingsapparatuur

Ondanks de toenemende beperkingen in de grootte van de chip, blijft de wens om meer vermogen te produceren uit de nieuwe processors de fabrikanten motiveren.

Een van die innovaties was de introductie van de multi-core processor, een enkele microprocessorchip die een multi-core processor kan hebben. In 2005 brachten Intel en AMD prototype-chips uit met multi-core ontwerpen.

Intel's Pentium D was een dual-core processor die werd vergeleken met AMD's Athlon X2 dual processor, een chip bedoeld voor high-end servers.

Dit was echter nog maar het begin van de revolutionaire trends in microprocessorchips. In de daaropvolgende jaren evolueerden multicore-processors van dual-core-chips, zoals de Intel Core 2 Duo, naar tien-core-chips, zoals de Intel Xion E7-2850.

Over het algemeen bieden multicore-processors meer dan de basis van een single-core processor en zijn ze in staat tot multitasking en multiprocessing, zelfs binnen individuele applicaties.

Mobiele verwerkingsapparatuur

Terwijl traditionele microprocessors in zowel personal computers als supercomputers een enorme evolutie hebben doorgemaakt, breidt de mobiele computerindustrie zich snel uit en staat deze voor zijn eigen uitdagingen.

Microprocessorfabrikanten integreren allerlei functies om de individuele ervaring te verbeteren.

De wisselwerking tussen een hogere snelheid en warmtebeheer blijft hoofdpijn, om nog maar te zwijgen van de impact op de mobiele batterijen van deze snellere processors.

Grafische verwerkingseenheid (GPU)

De grafische processor maakt ook wiskundige berekeningen, alleen deze keer met een voorkeur voor afbeeldingen, video's en andere soorten grafische afbeeldingen.

Deze taken werden voorheen afgehandeld door de microprocessor, maar toen grafisch-intensieve CAD-toepassingen algemeen werden, ontstond er behoefte aan speciale verwerkingshardware die dergelijke taken kon uitvoeren zonder de algehele prestaties van de computer te beïnvloeden.

De typische GPU is er in drie verschillende vormen. Meestal is het afzonderlijk aangesloten op het moederbord. Het is geïntegreerd met de CPU of komt als een aparte add-on-chip op het moederbord. De GPU is beschikbaar voor desktop, laptop en ook voor mobiele computers.

Intel en Nvidia zijn de toonaangevende grafische chipsets op de markt, waarbij de laatste de voorkeur geniet voor de belangrijkste grafische verwerking.

Voorbeelden

- Centrale verwerkingseenheid (CPU)

Het belangrijkste verwerkingsapparaat in het computersysteem. Het wordt ook wel een microprocessor genoemd.

Het is een interne chip van de computer die alle bewerkingen verwerkt die hij ontvangt van de apparaten en applicaties die op de computer draaien.

Intel 8080

Het werd in 1974 geïntroduceerd en had een 8-bits architectuur, 6000 transistors, een snelheid van 2 MHz, toegang tot 64K geheugen en 10 keer de prestaties van de 8008.

Intel 8086

Geïntroduceerd in 1978. Het gebruikte een 16-bits architectuur. Het had 29.000 transistors met snelheden tussen 5 MHz en 10 MHz. Het kan toegang krijgen tot 1 megabyte geheugen.

Intel 80286

Het werd gelanceerd in 1982. Het had 134.000 transistors, werkend met kloksnelheden van 4 MHz tot 12 MHz. Eerste processor compatibel met eerdere processors.

Pentium

Geïntroduceerd door Intel in 1993. Ze kunnen worden gebruikt met snelheden van 60 MHz tot 300 MHz. Toen het werd uitgebracht, had het bijna twee miljoen transistors meer dan de 80486DX-processor, met een 64-bits databus.

Core Duo

Intels eerste dual-coreprocessor ontwikkeld voor mobiele computers, geïntroduceerd in 2006. Het was ook de eerste Intel-processor die in Apple-computers werd gebruikt.

Intel kern i7

Het is een serie CPU's die 8 generaties Intel-chips beslaat. Het heeft 4 of 6 cores, met snelheden tussen 2,6 en 3,7 GHz en werd geïntroduceerd in 2008.

- Moederbord

Ook aangeduid als moederbord. Het is het grootste bord in de computer. Het herbergt de CPU, het geheugen, de bussen en alle andere elementen.

Het wijst stroom toe en biedt een vorm van communicatie voor alle hardware-elementen om met elkaar te communiceren.

- Chip

Groep geïntegreerde schakelingen die samenwerken, het hele computersysteem onderhouden en besturen. Het beheert dus de gegevensstroom door het hele systeem.

- Klok

Het dient om alle computerberekeningen bij te houden. Het versterkt dat alle circuits in de computer tegelijkertijd kunnen samenwerken.

- Uitbreidingsslot

Contactdoos op het moederbord. Het wordt gebruikt om een ​​uitbreidingskaart aan te sluiten en zo aanvullende functies aan een computer te bieden, zoals video, audio, opslag enz.

- Databus

Een set kabels die de CPU gebruikt om informatie tussen alle elementen van een computersysteem te verzenden.

- Adresbus

Set geleidende kabels die alleen adressen dragen. Informatie stroomt van de microprocessor naar het geheugen of naar invoer- / uitvoerapparaten.

- Besturingsbus

Het draagt ​​de signalen die de status van de verschillende apparaten informeren. Normaal gesproken heeft de besturingsbus slechts één adres.

- Grafische kaart

Uitbreidingskaart die in het moederbord van een computer gaat. Het behandelt beeld- en videoverwerking. Het wordt gebruikt om een ​​afbeelding op een scherm te maken.

- Grafische verwerkingseenheid (GPU)

Elektronisch circuit dat is bedoeld voor het beheren van geheugen om het maken van afbeeldingen te versnellen die bedoeld zijn om op een weergaveapparaat te worden uitgezonden.

Het verschil tussen een GPU en een grafische kaart is vergelijkbaar met het verschil tussen een CPU en een moederbord.

- Netwerkinterfacekaart (NIC)

Uitbreidingskaart die wordt gebruikt om verbinding te maken met elk netwerk, of zelfs met internet, via een kabel met een RJ-45-connector.

Deze kaarten kunnen met elkaar communiceren via een netwerkswitch, of als ze rechtstreeks zijn aangesloten.

- Draadloze kaart

Bijna alle moderne computers hebben een interface om verbinding te maken met een draadloos netwerk (Wi-Fi), dat rechtstreeks in het moederbord is ingebouwd.

- Geluidskaart

Uitbreidingskaart die wordt gebruikt om elk type audio op een computer weer te geven, dat via luidsprekers kan worden gehoord.

Inbegrepen in de computer, ofwel in een uitbreidingsslot of geïntegreerd in het moederbord.

- Controller voor massaopslag

Het zorgt voor de opslag en het ophalen van gegevens die permanent zijn opgeslagen op een harde schijf of vergelijkbaar apparaat. Het heeft zijn eigen gespecialiseerde CPU om deze bewerkingen uit te voeren.

Referenties

1. Computer Hope (2018). Verwerkingsapparaat. Genomen uit: computerhope.com.
2. Am7s (2019). Wat zijn computerverwerkingsapparaten? Genomen van: am7s.com.
3. Solomon (2018). Soorten computerhardware - verwerkingsapparatuur. Zig Link IT. Genomen uit: ziglinkit.com.
4. Hub-pagina's (2019). Apparaten voor gegevensverwerking. Genomen van: hubpages.com.
5. Wikipedia, de gratis encyclopedie (2019). Centrale verwerkingseenheid. Ontleend aan: en.wikipedia.org.
6. Computer Hope (2019). CPU. Genomen uit: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019). Processor (CPU). Techtarget. Ontleend aan: whatis.techtarget.com.