Классификация, структура и основные характеристики современных микропроцессоров ПК (История создания микропроцессоров)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня практически не одно устройство не обходится без электронной начинки, которая в свою очередь управляется микропроцессорами. Только благодаря их стремительному развитию мы смогли получить множество «умных» приборов, которые в разы смогли облегчить нам жизнь: начиная от браслетов, заканчивая «умным домом».

За каких-то 70 лет мы смогли уместить огромные компьютеры, которые занимали десятки квадратных метров, в устройство, умещающееся в ладони, при этом производительность второго только увеличилось в несколько сотен раз. Неизменно осталось только одно – в основе всех процессоров лежат транзисторы: с изменением их размеров изменялся и размер микрочипа.

Сейчас слова микропроцессор и процессор практически стали синонимами, но тогда это было не так, потому что обычные (большие) и микропроцессорные ЭВМ мирно сосуществовали ещё по крайней мере 10-15 лет, и только в начале 1980-х годов микропроцессоры вытеснили своих старших собратьев. Тем не менее, центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы, построенные на основе микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции. Надо сказать, что переход к микропроцессорам позволил потом создать персональные компьютеры, которые теперь проникли почти в каждый дом.

В этой работе мы рассмотрим всю историю развития процессоров, их классификацию, структуры, основные характеристики и в какую сторону ждет их дальнейшее развитие. Проведем анализ и сравнение современных наиболее популярных микропроцессоров.

Глава 1. История создания микропроцессоров

• 1. В какой момент процессор стал микропроцессором?

Прежде чем углубляться в историю развития центральных процессоров, необходимо сказать несколько слов о развитии компьютеров в целом. Первые ЦПУ (от англ. CPU - central processing unit или центральное процессорное устройство) появились еще в 40-х годах XX века. Тогда они работали с помощью электромеханических реле и вакуумных ламп, а применяемые в них ферритовые сердечники выполняли роль запоминающих устройств. Для функционирования компьютера на базе таких микросхем требовалось огромное количество процессоров. Подобный компьютер представлял собой огромный корпус размером с достаточно большую комнату. При этом он выделял большое количество энергии, а его быстродействие оставляло желать лучшего.

Однако уже в 1950-х годах в конструкции процессоров стали применяться транзисторы. Благодаря их применению инженерам удалось добиться более высокой скорости работы чипов, а также снизить их энергопотребление, но повысить надежность.

В 1960-х годах получила свое развитие технология изготовления интегральных схем, что позволило создавать микрочипы с расположенными на них транзисторами. Сам процессор состоял из нескольких таких схем. С течением времени технологии позволили размещать все большее количество транзисторов на кристалле, в связи с чем количество используемых в ЦПУ интегральных схем сокращалось.

Тем не менее, архитектура процессоров была всё ещё очень и очень далека от того, что мы видим сегодня. Но выход в 1964 году IBM System/360 немного приблизил дизайн тогдашних компьютеров и ЦПУ к современному — прежде всего в плане работы с программным обеспечением. Дело в том, что до появления этого компьютера все системы и процессоры работали лишь с тем программным кодом, который был написан специально для них. В своих ЭВМ компания IBM впервые использовала иную философию: вся линейка разных по производительности CPU поддерживала один и тот же набор инструкций, что позволяло писать ПО, которое работало бы под управлением любой модификации System/360.

Первым общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004 (рис.1), представленный 15 ноября 1971 года корпорацией Intel, у которого на кристалле микросхемы физически были расположены все основные элементы и блоки процессора. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 92,6 кГц и стоил $300.

Рис.1. Процессор Intel 4004

Далее его сменили 8-разрядный Intel 8080 (Рис.2) и 16-разрядный 8086, заложившие основы архитектуры всех современных настольных процессоров. Из-за распространённости 8-разрядных модулей памяти был выпущен дешевый 8088, упрощенная версия 8086, с 8-разрядной шиной памяти. Затем проследовала его модификация 80186. В процессоре 80286 появился защищённый режим с 24-битной адресацией, позволявший использовать до 16 Мб памяти. Процессор Intel 80386 появился в 1985 году и привнёс улучшенный защищённый режим, 32-битную адресацию, позволившую использовать до 4 Гб оперативной памяти и поддержку механизма виртуальной памяти. Эта линейка процессоров построена на регистровой вычислительной модели. Параллельно развиваются микропроцессоры, взявшие за основу стековую вычислительную модель.

Ри.2. Процессор Intel 8008

За годы существования микропроцессоров было разработано множество различных их архитектур. Многие из них (в дополненном и усовершенствованном виде) используются и поныне. Например Intel x86, развившаяся вначале в 32-битную IA-32, а позже в 64-битную x86-64 (которая у Intel называется EM64T). Процессоры архитектуры x86 вначале использовались только в персональных компьютерах компании IBM (IBM PC), но в настоящее время всё более активно используются во всех областях компьютерной индустрии, от суперкомпьютеров до встраиваемых решений. Также можно перечислить такие архитектуры как Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC-архитектуры) и IA-64 (EPIC-архитектура).

В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5×5×0,3 см), вставляющегося в ZIF-сокет. Большая часть современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов.

• 1. Тем временем в СССР…

До конца 60­х годов XX века советская вычислительная техника развивалась быстрыми темпами. Множество НИИ разрабатывали ЭВМ самых разных типов, не уступавших лучшим западным образцам. Все это богатейшее хозяйство было совершенно несовместимо друг с другом, да такой задачи разработчикам и не ставилось.

Тем не менее ближе к 70­м годам руководство страны приняло решение унифицировать выпускаемую электронно­вычислительную технику и ввести аппаратную и программную совместимость между ЭВМ различного применения. Новая концепция получила название «Единое Семейство» (ЕС ЭВМ), причем за основу были взяты не отечественные разработки, а архитектура IBM 360. Чуть позже, в середине 70­х, для мини­ и микро­ЭВМ приняли архитектуру PDP­11 американской компании DEC.

Для отрасли это имело катастрофические последствия. Все многолетние наработки были выброшены на свалку. Отныне уделом разработчиков ЭВМ стало копирование западных образцов и освоение импортных технологий.

После отмирания PDP­11 советская промышленность перешла на копирование процессоров Intel и Zilog. Так, все персональные компьютеры 80­х годов, такие как «Радио 86РК», «Микроша», «Вектор­06Ц», «Корвет», «СМ­1800» и т.д., были построены на отечественных аналогах Intel 8080, а чуть позже большую популярность получили клоны ZX Spectrum, построенные на микросхемах КР1858ВМ1 и КР1858ВМ3, неотличимых от Zilog Z80.

Вынужденное следование «в хвосте» привело к неизбежному отставанию электронной промышленности Советского Союза от западных компаний. Постепенно отставание накапливалось и к 1991 году составляло уже около десятка лет.

• 1. AMD как главный конкурент Intel

Американская компания Advanced Micro Devices начала выпуск микропроцессоров еще в 1974 году. Первый продукт, AMD 9080, был полным клоном процессора Intel 8080, причем параллельно с ним выпускался собственный, ни с чем не совместимый 4-разрядный комплект микросхем Am2900, использовавшийся в разнообразных цифровых устройствах.

Продолжая производить клоны по лицензии Intel, AMD долгое время поддерживали свое семейство 32-разрядных RISC-процессоров Am29000, широко использовавшихся в лазерных принтерах. В 1995 году компания прекратила разработку Am29000 и перебросила освободившихся инженеров на x86-проекты. Вскоре это дало плоды, AMD начала уходить от копирования интеловских процессоров. Уже в следующем году был выпущен процессор AMD K5, имевший производительность большую, чем Intel Pentium, за счет четырехконвейерной архитектуры, позволявшей выполнять до четырех команд одновременно, причем новой технологии поддержка со стороны ПО не требовалась. Зато желательна была оптимизация программ под K5, за счет чего производительность повышалась на 30%.

Рис.3. Intel Core i7-2600K и AMD Phenom II

Симбиоз Intel и AMD закончился двенадцать лет назад – с выпуском семейства AMD K7. Новые процессоры, получившие торговую марку Athlon, имели архитектуру, совершенно отличную от Intel. Они устанавливались в фирменный разъем Slot A и требовали других чипсетов. В этой точке пути компаний разошлись, и мир пользователей персональных компьютеров окончательно раскололся на два лагеря: поклонников AMD и адептов Intel, отношения между которыми до сих пор остаются напряженными.

По сути, после отчаянной борьбы за место под солнцем остались лишь две компании, производящие микропроцессоры для ПК, – Intel и AMD. Калифорнийские гиганты буквально наступают друг другу на пятки, поочередно выпуская все более и более мощные процессоры, стремясь обогнать и превзойти конкурента. О бюджетной нише уже давно речи не идет: борьба ведется за все сегменты рынка, от встраиваемых решений до серверных процессоров.

Глава 2. Основная классификация микропроцессоров

Процессоры в основном делятся на два типа – универсальные и специализированные. Отличаются они по характеристикам и типам выполняемых задач. В свою же очередь эти два класса также делятся на подклассы по своим характеристикам, которые складываются из их особенностей.

Ниже рассмотрим каждый класс и их примеры.

• 1. Универсальные процессоры

Универсальный процессор – процессор, имеющий архитектуру, набор структурных блоков, систему команд и конструктивно-технологическое исполнение, позволяющее одинаково эффективно применять его для решения достаточно широкого круга разнотипных задач и использовать в различных условиях (рис. 4). К таковым относят в основном ЦПУ (CPU) персональных компьютеров, серверов, смартфонов и т.д.

Сами же универсальные процессоры могут быть классифицированы по своим характеристикам: по архитектуре, сокету, по количеству ядер, выполняемых задач в секунду и тактовой частоты, и прочие. Далее в следующей главе мы рассмотрим каждую из характеристик универсальных процессоров более подробно.

Рис. 4. Универсальные процессоры х86

• • 1. Архитектура CISC, RISC и MISC

CISC (англ. Complex Instruction Set Computing) — концепция проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:

• большим числом различных по формату и длине команд;
• введением большого числа различных режимов адресации;
• обладает сложной кодировкой инструкции.

Процессору с архитектурой CISC приходится иметь дело с более сложными инструкциями неодинаковой длины. Выполнение одиночной CISC-инструкции может происходить быстрее, однако обрабатывать несколько таких инструкций параллельно сложнее.

Облегчение отладки программ на ассемблере влечет за собой загромождение узлами микропроцессорного блока. Для повышения быстродействия следует увеличить тактовую частоту и степень интеграции, что вызывает необходимость совершенствования технологии и, как следствие, более дорогого производства.

CISC архитектуру реализуют в основном компании Intel и AMD в х86 процессорах, которые, в свою очередь, используются в настольных компьютерах и ноутбуках, реже в планшетных компьютерах.

RISC (Reduced Instruction Set Computing) – процессор с сокращенным набором команд, то есть имеют упрощенный вид. Все команды одинакового формата с простой кодировкой. Обращение к памяти происходит посредством команд загрузки и записи, остальные команды типа регистр-регистр. Команда, поступающая в CPU, уже разделена по полям и не требует дополнительной дешифрации.

Часть кристалла освобождается для включения дополнительных компонентов. Степень интеграции ниже, чем в предыдущем архитектурном варианте, поэтому при высоком быстродействии допускается более низкая тактовая частота. Команда меньше загромождает ОЗУ, CPU дешевле. Программной совместимостью указанные архитектуры не обладают. Отладка программ на RISC более сложна. Данная технология может быть реализована программно-совместимым с технологией CISC (например, суперскалярная технология).

Поскольку RISC-инструкции просты, для их выполнения нужно меньше логических элементов, что в конечном итоге снижает стоимость процессора. Но большая часть программного обеспечения сегодня написана и откомпилирована специально для CISC-процессоров фирмы Intel. Для использования архитектуры RISC нынешние программы должны быть перекомпилированы, а иногда и переписаны заново.

Самым распространенным примером данной архитектуры служат ARM процессоры. Подробнее о них мы поговорим в отдельной главе.

MISC (англ. minimal instruction set computer — «компьютер с минимальным набором команд») — вид процессорной архитектуры.

Увеличение разрядности процессоров привело к идее укладки нескольких команд в одно большое слово (связку, bound). Это позволило использовать возросшую производительность компьютера и его возможность обрабатывать одновременно несколько потоков данных. Кроме этого, MISC использует стековую модель вычислительного устройства и основные команды работы со стеком языка Forth.

Процессоры с MISC, как и процессоры RISC, характеризуются небольшим числом чаще всего встречающихся команд. Вместе с этим принцип «очень длинных командных слов» (VLIW) обеспечивает выполнение группы непротиворечивых команд за один цикл работы процессора. Порядок выполнения команд распределяется таким образом, чтобы в максимальной степени загрузить маршруты, по которым проходят потоки данных. Таким образом архитектура MISC объединила вместе суперскалярную и VLIW-концепции. Компоненты процессора просты и работают на высоких частотах.

В настоящий момент архитектура на стадии развития и редко где используются.

• 1. Специализированные процессоры

Специализированный процессор – процессор, у которого особенности архитектуры, набора структурных блоков, системы команд или конструктивно-технологического исполнения, позволяют значительно повысить эффективность решения достаточно узкого круга специальных задач по сравнению с иными применениями.

Заменять универсальные процессоры специализированными экономически выгодно, т. к. они дешевле и имеют более высокие технические показатели, такие как быстродействие, потребление электроэнергии, габариты и т. д.

К недостаткам специализированных процессоров можно отнести большие затраты на разработку программного обеспечения и его отладку. Эта проблема решается с помощью кросс – платформенного программирования, когда программа для специализированного процессора создается на универсальной ЭВМ, а затем производиться перекодирование в систему команд специализированного процессора. Также применяется метод эмуляции специализированного процессора на универсальной ЭВМ, который позволяет моделировать процесс отладки программ для устройств, содержащих специализированные процессоры.

ЦПУ (CPU)

Память (RAM)

ГПУ (GPU)

Рис. 5. Пример специализированного графического процессора (GPU) для обработки кадров в цифровой фотокамере

Область применения специализированных процессоров широка. Обычно специализированные процессоры используются для управления сложными техническими устройствами. Каждая специализированная ЭВМ рассчитана на решение ограниченного круга задач и, как правило, не может использоваться вне того устройства, в которое встроена. Специализированные процессоры встраиваются в системы автоматического управления сложными устройствами или технологическими процессами на производстве, транспорте, связи, военном деле, медицине и т. д. Часто они используются в бытовой технике, например, в стиральных машинах, теле- видеоаппаратуре (рис.5), сотовых телефонах, микроволновых печах и т. д.

Глава 3. Пути развития современных микропроцессоров

• 1. Х86

Раньше, выбирая новый компьютер, мы сравнивали характеристики процессоров в нем по тактовой частоте: чем она выше, тем производительнее был компьютер. Так было с поколением Pentium от Intel и Athlon от AMD. О количестве ядер не думали – тогда оно было одно. Но все начало менять когда сменились эти поколения, начиная с Core от Intel и A серии от AMD. Компании стали наращивать ядра, менять технический процесс, все больше сокращая его, при этом частота не сильно менялась, а где-то даже уменьшалась для более энергоэффективности и выделяемому теплу. К тому же это способствовало к уменьшению размера и самого чипа.

Рис. 6. Процессор Intel Core i7 под микроскопом

Не мало важную часть имел и размер кэш-памяти (кэш первого, второго, третьего уровней, или L1, L2, L3 cache). Она была необходима для быстрой выгрузке и доступа процессору к данным выполняемых задач, которые в свою очерез выгружаются и оперативной памяти (доступ к этим данным у кэш-памяти быстрее, чем в ОЗУ). Но и на каждом уровне размер этой памяти и скорость работы разные: у L1 скорость самая высокая, но размер меньше, и чем ниже класс, тем ниже скорость и больше размер. И вроде должно быть логично, что больше размер памяти на всех уровнях должен влиять на производительность. Но были процессоры, которые показывали высокие результаты в сравнении с другими при равном или меньшем объеме кэш-памяти. Тут нужно смотреть необходимый объем под конкретные задачи и программы, которые будет обрабатывать процессор, так как все зависит от программного кода и алгоритмов обработки.

Не последнее место занимает такой параметр как частота системной шины (Front Side Bus или FSB) – это скорость работы с которой ядро процессора обменивается данными с ОЗУ, дискретной видеокартой, и периферийными контролерами материнской платы компьютера. Но тут все намного проще – чем выше число частоты, чем выше производительность (при прочих параметрах).

В настоящее время близится закат эпохи архитектуры X86, так как с наращиванием частоты, количестве ядер и уменьшением технического процесса эти процессоры стали парой употреблять слишком много энергии и все тяжелее удается их при этом остужать, прибегая к разным ухищрениям – от экспериментов с нанесением жидкого металла вместо термопасты до сложной схемы жидкостного охлаждения. Ниже мы поговорим что же придет на смену, и какое ближайшее будущее в мире современных компьютеров и гаджетов нас ждет.

• 1. ARM как будущая архитектура для настольных ПК

Стоит напомнить, что ARM одновременно означает и название архитектуры (Advanced RISC Machine), и организации (ARM Limited), являющейся лицензиаром 32- 64-битной архитектуры RISC процессоров.

До момента пока Apple не использовала в своих iPhone и iPad, ни кому особо не была понятна значимость данного типа процессоров. Низкая энергопотребление и компактный размер позволили их внедрить практически в любое портативное устройство. Как бы не старалась Intel с ее архитектурой х86, таких результатов ей достичь не получилось.

С появлением мобильной ОС Android от компании Google, использующая ядро Linux, появился бурный спрос на процессоры ARM. Этому и способствовало то, что сама операционная система была бесплатна для производителей мобильных телефонов и прочих гаджетов, появилось огромное разнообразие смартфонов, планшетов, плееров и тому подобное. Все это спровоцировало гонку производительности, у ARM появились новые лицензиаты – производители новых процессоров на одноименной архитектуре. Основными стали Qualcomm, Samsung, NVidia, MediaTec, Huawei. Каждый из них славился своим типом процессора, со своими «фишками» и особенностями. Но каждый из них привносил вклад в общую копилку инновационных достижений, которые только продвигали прогресс.

• • 1. ARM против Х86 в синтетических тестах

В одном из материалов был проведен крупный тест процессоров на архитектуре E2K (отечественные Эльбрусы), ARM (v6-v8) и x86 (i386) х86-64 (amd64). Использовались насколько тестов, в том числе LINPACK, который применяется для оценки производительности суперкомпьютеров.

Процессоры ARM были представлены следующими моделями: Amlogic S922X, Samsung Exynos 4412, Allwinner H5, Allwinner A64 и Broadcom BCM2837B0 (последний используется в миникомпьютере Raspberry PI 3).

Рис. 7. Микрокомпьютер Raspberry Pi 3 model B

Ниже приведен график (рис. 8) результатов тестов LINPACK, из которого видно, что некоторые процессоры ARM дотягивают до уровня Intel Atom (мобильный процессор для «нетбуков»). Аналогичную ситуацию можно видеть и на примере мобильного процессора Snapdragon 835. Исходя из тестов, он более чем в два раза проигрывает мобильным версиям Intel Core i5, не говоря уже про десктопные решения.

Рис. 8. Результат теста LINPACK

С другой стороны такие тесты нельзя назвать максимально объективными. Во-первых, большинство подборных программ ориентированы под x86/x64, поэтому для ARM часто приходится использовать эмуляторы, которые сказываются на результатах. Во-вторых, все рассматриваемые решения изначально ориентированы на мобильную электронику с минимальным тепловыделением и «жором» аккумулятора.

Рис. 9. Результат тестов Futuremark

Однако можно ли использовать ARM для десктопных решений? Вполне вероятно, и первые звоночки уже есть. Каждые 6 месяцев выходит рейтинг ТОП-500 — список самых мощных суперкомпьютеров в мире. Ранее первые места занимали решения c Intel Xeon или Nvidia Volta, однако в рейтинге от сентября 2020 года самым мощным компьютером стал японский Fugaku (рис. 10). Беспрецедентный случай, ведь построен он именно на процессорах ARM (A64FX 48C). Замеры производительности показали 513,8 петафлопс. Много это или мало? Бывший лидер IBM Power Systems AC922 имеет всего 200,7 петафлопс — более чем в два раза меньше!

Рис. 10. Компьютер Fugaku с ARM процессором Fujitsu

• • 1. Нейросети и ARM

Развитие вычислительных технологий схожа с эволюцией в живой природе – некоторые развиваются, некоторые остаются на месте в связи с их актуальностью в том виде, в котором изначально были созданы, а некоторые прекратили свое существование из-за неактуальности свой архитектуры. И вот новый этап «эволюции» микропроцессоров – нейропроцессоры.

Нейропроцессор представляет из себя равномерные вычислительные блоки со встроенной памятью – нейронов, которые выполняют разные функции. Архитектура является по своей сути многоядерной, так как каждый нейрон представляет из себя самостоятельное вычислительное ядро. В среднем количество таких ядер может насчитываться больше тысячи.

Рис. 11. Слева обычный ЦПУ, справа Нейропроцессор

Центральный процессор не способен работать как нейросеть, так как для таких задач он не заточен. Но почему?

Операции нейросети представляют из себя простые задачи, в которых происходят обычные вычисления со сложением и произведением. К примеру, для распознания нейросети изображения, необходимо загрузить самое изображение и некие коэффициенты распознавания, которые называют весами, указывающие на искомые признаки. В начале участвует то количество ядер, сколько пикселей в изображении, и с каждым вычислением это количество сокращается в конечном итоге до 10 – количество ответов. А если процесс запустить в обратном порядке, то произойдет процесс генерации. Так вот, для таких вычислений необходимо большое количество ядер, например для картинки в 28х28 пикселей для каждого из 10 нейронов используется 784 коэффициента, то есть веса, в итоге 7840 значений.

Так как в современных процессорах недостаточно ядер (4-8 в обычных ПК и около 64 в серверных), то они не способны на операции с перемножением и складыванием данных коэффициентов, которые проще делать параллельно.

Другое дело графический процессор, встроенный в видеокарту в самом обычном домашнем ПК. Так как в их задачу входит отображения изображений разрешением до 8К, то есть они должны обработать до 500 млн пикселей в секунду для картинки разрешением 3840х2160 пикселей в мониторах с частотой кадров 60 fps (а возможно и 120 в зависимости от возможностей).

По своей структуре GPU отличается от CPU, у первых количество ядер более 1000 и являются вычислительными блоками.

Рис. 12. Разница в структуре CPU и GPU

Это позволяет существенно быстрее работать на процессорах GPU, но тем не менее этого не достаточно для современных вычислений нейросетии. Хоть современные видеокарты позволяют выполнять до нескольких десятков триллионов операций в секунду, все же не хватает для быстрой работы нейросети.

Конечно есть специализированные нейронные процессоры, например от Google –TPU (Tensor Processing Unit – тензорный процессор) . Первый такой чип вышел в 2015г. Вычислительная мощь такого процессора сейчас достигает до 420 ТФлопс. Этого достигли благодаря десяткам тысяч крохотных ядер, которые могут только складывать и умножать веса. Благодаря объединению в кластеры по 1024 шт производительность достигает без просадок при вычислениях. Но пока размеры таких процессоров огромны, но в перспективе уменьшение размеров и увеличение производительности, как это и было с современными компьютерами.

Но нейросети сейчас широко распространены в мобильных гаджетах – смарфонах, планшетах, некоторых датчиков видеонаблюдения и фотокамер. Все это достигнуто благодаря внедрению нейропроцессора в ARM архитектуру под отдельный блок наряду с графическим. Первый такой чип сделала компания Apple и это был A11 Bionic, а затем и HiSilicon Kirin 970. Оба процессора были мобильными и использовались в смартфонах и планшетах. Благодаря им смогли осуществить такие задачи как распознание лиц, картинок, голосовые команды и голосовой ассистент. Так же нейросеть участвует во многих процессах, где необходимо машинное обучение.

Рис. 13. Архитектура ARM-процессора Apple A12 Bionic с чипом нейросети Neural Engine

• 1. Ближайшее будущее микропроцессоров

Не так давно в сентябре 2020 года компания Apple объявила о создании новой линейки компьютеров Mac с совершенно революционным достижением – на новых и вполне мощных ARM-процессорах M1 (рис. 14), которые смогли превысить в производительности показатели линейки Core от Intel.

Рис. 14. Чип M1 от Apple

Важными характеристиками являются 8 ядерный ЦПУ и 8 ядерный ГПУ, 16 ядерная нейросеть с машинным обучением, все это изготовлено по 5 нм техпроцессу с 16 млрд транзисторов. Так же осуществленено на аппаратном уровне шифрование для защиты данных пользователей.

О чем говорит эта новость? О том, что настает новая эра дестопных компьютеров компактных размеров и с меньшим энергопотреблением, при этом не в минус производительности. Ноутбуки стали автономнее, ведь заряда теперь хватит на большее время, а толщина стала меньше. Это так же дает возможность единой экосистемы ОС – теперь смартфон, планше и настольный ПК могут работать на одной версии и иметь единую библиотеку софта, что является и облегчением для разработчиков. Учитывая вышеупомянутые нейросети, встроенные в данных процессорах, это дает огромные возможности для вычислений, в которых требуется Искусственный Интеллект (ИИ).

На данный момент это пока первая удачная попытка (до этого это пыталась сделать Microsoft на планшете Surface, но столкнулась с рядом проблем – от недостаточной производительности до скудного софта под новую ОС), но дальнейшее направление уже задано и намечен путь развития технологий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Темпы развития компьютерных технологий возрастают и имеют экспоненциальный рост, и происходит в большей степени благодаря быстрому развитию микропроцессоров. Конкурентная борьба, спрос на высокие расчеты в научной области, развитие медиа контента подогревает интерес компаний-производителей искать все более совершенные и новые технологии, повышающие производительность и качество чипов. Изобретаются новые типы, а так же принципиально новые разновидности процессоров.

Мы близки к созданию того самого искусственного интеллекта, о котором написано множество книг и снято огромное количество фильмов. Нейробиологов привлекает ИИ тем, что он может дать ответ на устройство нас самих, понять наши механизмы разума, сознания и подсознания.

И, благодаря такому обширному развитию и разнообразию микрочипов, мы смогли внедрить их во все сферы нашей жизни, где уже не представляем себя без этих технологий: банки и финансовые организации, системы управления, охранные системы, автоматизация производства, научные лаборатории, обсерватории, космические станции, образовательные и медицинские учреждения, и многое, многое другое, где отказ от технологий может привести к глобальному краху и катастрофе.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

https://infopedia.su/10x2c70.html

https://hi-tech.mail.ru/review/processors_history_computerbild/

https://www.ferra.ru/review/computers/processor-evolution-part-1.htm

https://studopedia.ru/4_4319_tema--klassifikatsiya-mikroprotsessorov.html

СПбГИТМО(ТУ) © КустаревП.В. Специализированныепроцессоры. Конспектлекций. 24.12.2002