Процессоры: классификация, сферы использования, характеристики

     К 1-2 кварталу 2009 года обе компании обновили свои линейки четырёхъядерных процессоров. Intel представила семейство Core i7, состоящее  из трёх моделей, работающих на разных частотах. Основными изюминками данного  процессора является использование трёхканального контроллера памяти (типа DDR-3) и технологии эмулирования восьми ядер (полезно для некоторых специфических задач). Кроме того, благодаря общей оптимизации архитектуры удалось значительно повысить производительность процессора во многих типах задач. Слабой стороной платформы, использующей Core i7, является её чрезмерная стоимость, так как для установки данного процессора необходима дорогая материнская плата на чипсете Intel X58 и трёхканальный набор памяти типа DDR3, также имеющий на данный момент высокую стоимость.

     Компания AMD в свою очередь представила  линейку процессоров Phenom II X4. При  её разработке компания учла свои ошибки: был увеличен объём кэша (явно недостаточный  у первого «Фенома»), а производство процессора было переведено на 45 нм техпроцесс, позволивший снизить тепловыделение и значительно повысить рабочие частоты. В целом, AMD Phenom II X4 по производительности стоит вровень с процессорами Intel предыдущего поколения (ядро Yorkfield) и весьма значительно отстаёт от Intel Core i7[источник не указан 69 дней]. Однако, принимая во внимание умеренную стоимость платформы на базе этого процессора, его рыночные перспективы выглядят куда более радужно, чем у предшественника. 
 

Параллельная архитектура

     Архитектура фон Неймана обладает тем недостатком, что она последовательная. Какой бы огромный массив данных ни требовалось обработать, каждый его байт должен будет пройти через центральный процессор, даже если над всеми байтами требуется провести одну и ту же операцию. Этот эффект называется узким горлышком фон Неймана.

     Для преодоления этого недостатка предлагались и предлагаются архитектуры процессоров, которые называются параллельными. Параллельные процессоры используются в суперкомпьютерах.

     Возможными  вариантами параллельной архитектуры могут служить (по классификации Флинна):

     SISD — один поток команд, один поток  данных;

     SIMD — один поток команд, много  потоков данных;

     MISD — много потоков команд, один  поток данных;

     MIMD — много потоков команд, много  потоков данных.

История развития процессоров

     Первым  общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004.  
 

      Его сменили 8-разрядный Intel 8080 и 16-разрядный 8086, заложившие основы архитектуры  всех современных настольных процессоров. Но из-за распространённости 8-разрядных  модулей памяти был выпущен 8088, клон 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. 
 
 

Российские микропроцессоры

     Разработкой микропроцессоров в России занимается ЗАО «МЦСТ». Им разработаны и внедрены в производство универсальные RISC-микропроцессоры  с проектными нормами 130 и 350 нм. Завершена разработка суперскалярного процессора нового поколения Эльбрус. Основные потребители российских микропроцессоров — предприятия ВПК.

     История развития

     1998 год, SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 500 нм и частотой 80 МГц.

     2001 год, МЦСТ-R150 — SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 350 нм и тактовой частотой 150 МГц.

     2003 год, МЦСТ-R500 — SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 130 нм и тактовой частотой 500 МГц.

     2004 год, Эльбрус 2000 (E2K) — микропроцессор нового поколения на полностью заказной технологии с технологическими нормами 130 нм и тактовой частотой 300 МГц (авторские права защищены 70 патентами). E2K имеет разработанную российскими учёными вариант архитектуры явного параллелизма, аналог VLIW/EPIC.

     Январь 2005 года

     Успешно завершены государственные испытания  МЦСТ-R500. Этот микропроцессор явился базовым  для пяти новых модификаций вычислительного  комплекса Эльбрус-90микро, успешно  прошедших типовые испытания в конце 2004 года.

     На  базе МЦСТ-R500 в рамках проекта Эльбрус-90микро  создан микропроцессорный модуль МВ/C, фактически являющийся одноплатной  ЭВМ.

     На  базе ядра МЦСТ-R500 начата разработка двухпроцессорной системы на кристалле (СНК). На кристалле  будут также размещены все контроллеры, обеспечивающие её функционирование как самостоятельной ЭВМ. На базе СНК планируется создание семейств новых малогабаритных носимых вычислительных устройств — ноутбуков, наладонников, GPS-привязчиков и т. п.

     Май 2005 года — получены первые образцы микропроцессора Эльбрус 2000.

Заключение

     В ближайшие 10-20 лет, скорее всего, изменится  материальная часть процессоров  ввиду того, что технологический  процесс достигнет физических пределов производства. Возможно, это будут:

     Квантовые компьютеры

     Молекулярные  компьютеры

     Квантовые процессоры

     Процессоры, работа которых всецело базируется на квантовых эффектах. В настоящее  время ведутся работы над созданием  рабочих версий квантовых процессоров.

     Молекулярные  компьютеры

     Молекулярные  компьютеры - вычислительные системы, использующие вычислительные возможности молекул (преимущественно, биологических). Молекулярными компьютерами используется идея вычислительных возможностей расположения атомов в пространстве.

Литература

     для подготовки реферата использовалась информация с сайта  свободной энциклопедии - "Википедии" - http://ru.wikipedia.org/