DISPOSITIUS DE PROCESSAMENT: EVOLUCIÓ, TIPUS, EXEMPLES - TECNOLOGIA - 2025

Els dispositius de processament informàtic són unitats que tenen un important paper en les operacions de procés d'un ordinador. S'utilitzen per processar les dades, seguint les instruccions d'un programa.

El processament és la funció més important de l'ordinador, perquè en aquesta fase es realitza la transformació de dades en informació útil, usant per a això molts dispositius de processament de l'ordinador.

Font: pixabay.com

La funció principal dels dispositius de processament és tenir la responsabilitat d'obtenir informació eloqüent a partir de les dades que són transformats amb l'ajuda de diversos d'aquests dispositius.

El processament d'àudio i vídeo consisteix a netejar les dades de tal manera que siguin més agradables per l'oïda i per a la vista, fent que semblin més realistes.

Per això es pot veure millor amb algunes targetes de vídeo que amb altres, perquè la targeta de vídeo processa les dades per millorar el realisme. Igual succeeix amb les targetes de so i la qualitat de l'àudio.

processador

Sempre que a un ordinador li arriba informació des d'algun dispositiu d'entrada, com el teclat, aquesta informació ha de recórrer un trajecte intermedi abans de poder destinar-la a algun dispositiu de sortida, com el monitor.

Un dispositiu de processament ve a ser qualsevol aparell o instrument a l'ordinador que s'encarrega de gestionar aquest trajecte intermedi. Operen funcions, realitzen diferents càlculs i també controlen altres dispositius de maquinari.

Els dispositius de processament fan conversions entre diferents tipus de dades, a més de manipular i realitzar tasques amb les dades.

Habitualment, el terme CPU correspon a un processador, i més concretament a la seva unitat de càlcul i unitat de control, distingint així aquests elements dels components externs de l'ordinador, com la memòria principal i els circuits d'entrada / sortida.

El processador funciona en estreta coordinació amb la memòria principal i els dispositius d'emmagatzematge perifèrics.

Podran existir altres sistemes i perifèrics que treballin per ajudar a recopilar, emmagatzemar i difondre les dades, però les tasques de processament són pròpies de l'processador.

Evolució des dels primers fins a l'actualitat

etapa inicial

Les primeres computadores, com la ENIAC, havien de cablejar físicament cada vegada que es realitzava una tasca diferent.

El 1945, el matemàtic von Neumann va distribuir l'esbós d'un ordinador amb programa emmagatzemat, anomenada EDVAC, que finalment s'acabaria el 1949.

Els primers dispositius que podrien anomenar-se correctament com CPU van arribar amb l'arribo d'aquest ordinador amb un programa emmagatzemat.

Els programes creats per EDVAC estaven guardats en la memòria principal de l'ordinador, en lloc d'haver de establir-los a través del cablejat de l'ordinador.

Per tant, el programa que executava EDVAC es podia intercanviar amb un simple canvi en el contingut de la memòria.

Les primeres CPU eren dissenys únics que s'utilitzaven dins d'un computador específic. Posteriorment, aquest mètode de dissenyar les CPU de forma individualitzada per a una aplicació en particular va permetre que es desenvolupessin processadors de múltiples tasques en grans quantitats.

Relés i tubs de buit

S'utilitzaven comunament com a dispositius de commutació. Un ordinador necessitava milers d'aquests dispositius. Els ordinadors de tub com EDVAC tenien desperfectes com a mitjana cada vuit hores.

A la fi, les CPU basades en tubs es van fer indispensables a causa de que els avantatges que brindaven per tenir una velocitat apreciable sobrepassaven el problema de la seva fiabilitat.

Aquestes CPU sincròniques inicials funcionaven a una velocitat petita de rellotge si es confronten amb els dissenys microelectrònics actuals, en gran part a causa de la poca rapidesa dels elements de commutació utilitzats en la seva fabricació.

Transistors

Durant les dècades de 1950 i 1960 ja no hi va haver de seguir fabricant les CPU prenent com a base dispositius de commutació tan grans i que fallaven tant, a més de trencadissos, com els relés i tubs de buit.

En la mesura que diferents tecnologies van fer possible que es poguessin fabricar dispositius electrònics més petits i fiables, també es va incrementar la complexitat en el disseny de la CPU. La primera millora d'aquest tipus es va aconseguir amb l'arribada de l'transistor.

Amb aquest avançament es van poder realitzar CPU de major complexitat i que fallessin molt menys en una o diverses plaques de circuits. Els ordinadors que es basaven en transistors oferien una sèrie de millores sobre les anteriors.

A més d'oferir un menor consum elèctric i ser molt més fiables, els transistors feien possible que els processadors treballessin amb més rapidesa, gràcies a el temps de commutació tan baix que tenia un transistor respecte a un tub a el buit.

circuits integrats

El transistor MOS va ser inventat per Bell Labs a 1959. Té alta escalabilitat, a més de gastar molta menys electricitat i ser molt més condensat que els transistors d'unió bipolar. Això va permetre construir circuits integrats d'alta densitat.

Així es va desenvolupar un mètode per fabricar molts transistors interconnectats en una àrea compacta. El circuit integrat permetia que es fabriqués una quantitat nombrosa de transistors en un motlle únic o «xip" basat en semiconductors.

L'estandardització va començar en l'etapa de les macrocomputadoras i minicomputadoras de transistors i es va accelerar vertiginosament amb la difusió extensa de l'circuit integrat, permetent dissenyar i fabricar CPU cada vegada més complexes.

En la mesura que la tecnologia microelectrònica progressava, es podia col·locar una quantitat més gran de transistors en els circuits integrats, reduint així el nombre de circuits integrats requerits per completar una CPU.

Els circuits integrats augmentaven la quantitat de transistors a centenars i posteriorment a milers. Per 1968, la quantitat de circuits integrats necessaris per construir una CPU complerta s'havia reduït a 24, cadascun contenint uns 1.000 transistors MOS.

microprocessador

Abans de l'arribada de l'microprocessador actual, els ordinadors utilitzaven circuits integrats múltiples cada vegada més petits que estaven disseminats per tota la placa de circuit.

La CPU tal com es coneix actualment va ser desenvolupada per primera vegada en 1971 per Intel, perquè funcionés dins de l'estructura de les computadores personals.

Aquest primer microprocessador va ser el processador de 4 bits anomenat Intel 4004. Ha estat reemplaçat posteriorment per dissenys més nous amb arquitectures de 8 bits, 16 bits, 32 bits i 64 bits.

El microprocessador és un xip de circuit integrat fet de material semiconductor de silici, amb milions de components elèctrics en el seu espai.

Finalment es va convertir en el processador central de les computadores de quarta generació de la dècada de 1980 i dècades posteriors.

Els microprocessadors moderns apareixen en dispositius electrònics que van des d'automòbils fins a telèfons mòbils, i fins i tot en joguines.

tipus

Anteriorment, els processadors d'ordinador utilitzaven nombres com la seva identificació, ajudant així a identificar els processadors més veloços. Per exemple, el processador Intel 80386 (386) era més veloç que el processador 80286 (286).

Després que el processador Intel Pentium va entrar a l'mercat, el qual s'hauria d'haver anomenat per lògica 80586, els altres processadors van començar a portar noms com Celeron i Athlon.

Actualment, a part dels noms variats de processadors, hi ha diferents capacitats, velocitats i arquitectures (32 bits i 64 bits).

Dispositius de processament de múltiples nuclis

Tot i les creixents limitacions en la mida de l'xip, el desig de produir més potència dels nous processadors segueix motivant als fabricants.

Una d'aquestes innovacions va ser la introducció de l'processador multinucli, un xip únic de microprocessador capaç de tenir un processador de múltiples nuclis. El 2005, Intel i AMD van llançar prototips de xips amb dissenys de múltiples nuclis.

El Pentium D d'Intel era un processador de doble nucli que es comparava amb el processador dual Athlon X2 d'AMD, un xip destinat a servidors de gamma alta.

No obstant això, aquest va ser només el començament de les tendències revolucionàries en els xips de microprocessador. En els anys següents, els processadors multinucli van evolucionar de xips amb doble nucli, semblant a l'Intel Core 2 Duo, a xips amb deu nuclis, tal com l'Intel Xion E7-2850.

En general, els processadors multinucli ofereixen més que el bàsic d'un processador d'un sol nucli i són capaços de realitzar tasques múltiples i multiprocessament, fins i tot dins d'aplicacions individuals.

Dispositius mòbils de processament

Mentre que els microprocessadors tradicionals tant de les computadores personals com de les superordinadors han experimentat una evolució monumental, el sector de la informàtica mòbil s'està expandint ràpidament i enfronta els seus propis desafiaments.

Els fabricants de microprocessadors estan integrant tot tipus de característiques per millorar l'experiència individual.

L'equilibri entre tenir una velocitat més ràpida i el control de la calor segueix sent un mal de cap, sense oblidar l'impacte en les bateries mòbils d'aquests processadors més ràpids.

Unitat de processament de gràfics (GPU)

El processador de gràfics també produeix càlculs matemàtics, només que aquesta vegada, amb preferència per imatges, vídeos i altres tipus de gràfics.

Aquestes tasques eren manejades prèviament pel microprocessador, però quan les aplicacions CAD intenses en gràfics es van fer comuns, va sorgir la necessitat d'un maquinari de processament dedicat, capaç de manejar aquestes tasques sense afectar el rendiment general de l'ordinador.

La GPU típica ve en tres formes diferents. En general, està connectada per separat a la placa base. Està integrada amb la CPU o ve com un xip addicional separat a la placa base. La GPU està disponible per a ordinadors d'escriptori, portàtils i també mòbils.

Intel i Nvidia són els conjunts de xips de gràfics líders en el mercat, sent aquest últim l'opció preferida per al processament principal de gràfics.

exemples

- Unitat Central de Processament (CPU)

Dispositiu de processament més important de el sistema informàtic. També se li denomina microprocessador.

És un xip intern de l'ordinador que processa totes les operacions que rep dels dispositius i aplicacions que s'executen a l'ordinador.

Intel 8080

Presentat el 1974, tenia una arquitectura de 8 bits, 6.000 transistors, velocitat de 2MHz, accés a 64Kb de memòria i 10 vegades el rendiment de l'8008.

Intel 8086

Introduït el 1978. Utilitzava una arquitectura de 16 bits. Tenia 29.000 transistors, funcionant a velocitats entre 5MHz a 10MHz. Podia tenir accés a 1 megabyte de memòria.

Intel 80286

Es va llançar en 1982. Tenia 134.000 transistors, funcionant a velocitats de rellotge de 4MHz a 12MHz. Primer processador compatible amb els processadors anteriors.

pentium

Introduït per Intel el 1993. Es poden utilitzar amb velocitats des 60MHz fins 300MHz. Quan va ser llançat tenia gairebé dos milions de transistors més que el processador 80486DX, amb un bus de dades de 64 bits.

Core Duo

Primer processador de doble nucli d'Intel desenvolupat per a ordinadors mòbils, introduït en 2006. També va ser el primer processador Intel utilitzat en els ordinadors Apple.

Intel core i7

És una sèrie de CPU que abasta 8 generacions de xips Intel. Compta amb 4 o 6 nuclis, amb velocitats entre 2,6 i 3,7 GHz. Va ser introduït en 2008.

- Targeta mare

Designada també placa base. És la placa més gran dins de l'ordinador. Alberga la CPU, la memòria, els busos i tots els altres elements.

Assigna energia i brinda una forma de comunicació perquè tots els elements de maquinari es comuniquin entre si.

- Xip

Grup de circuits integrats que treballen en conjunt, mantenint i controlant tot el sistema informàtic. Gestiona així el flux de dades a tot el sistema.

- Rellotge

Serveix per compassar tots els càlculs de l'ordinador. Reforça que tots els circuits dins de l'ordinador puguin treballar en conjunt de forma simultània.

- Ranura d'expansió

Sòcol ubicat a la placa base. Serveix per connectar una targeta d'expansió, brindant així funcions complementàries a un ordinador, com vídeo, àudio, emmagatzematge, etc.

- Bus de dades

Conjunt de cables que utilitza la CPU per transmetre informació entre tots els elements d'un sistema informàtic.

- Bus d'adreces

Conjunt de cables conductors que només porten direccions. La informació flueix de l'microprocessador a la memòria o als dispositius d'entrada / sortida.

- Bus de control

Transporta els senyals que informen l'estat dels diferents dispositius. Normalment el bus de control té una sola direcció.

- Targeta de vídeo

Targeta d'expansió que s'ingressa a la placa base d'un ordinador. S'ocupa de l'processament d'imatges i vídeo. S'utilitza per crear una imatge en una pantalla.

- Unitat de processament de gràfics (GPU)

Circuit electrònic que està dedicat a gestionar la memòria per accelerar la creació d'imatges destinades a emetre en un dispositiu de visualització.

La diferència entre una GPU i una targeta gràfica és similar a la diferència entre una CPU i una targeta mare.

- Targeta d'interfície de xarxa (NIC)

Targeta d'expansió que serveix per connectar-se a qualsevol xarxa, o fins i tot a Internet, mitjançant un cable amb un connector RJ-45.

Aquestes targetes poden comunicar-se entre si mitjançant un commutador de xarxa, o si estan connectades directament.

- Targeta de xarxa sense fils

Gairebé totes les computadores modernes tenen una interfície per connectar-se a una xarxa sense fils (wifi), que està integrada directament a la placa base.

- Targeta de so

Targeta d'expansió que serveix per reproduir qualsevol tipus d'àudio en un ordinador, el qual es pot percebre per mitjà de altaveus.

Inclosa en l'ordinador, ja sigui en una ranura d'expansió o integrada a la placa base.

- Control d'emmagatzematge massiu

Maneja l'emmagatzematge i recuperació de les dades que s'emmagatzemen de forma permanent en un disc dur o dispositiu similar. Té la seva pròpia CPU especialitzada per realitzar aquestes operacions.

referències

1. Computer Hope (2018). Processing device. Pres de: computerhope.com.
2. Am7s (2019). What are computer processing devices? Pres de: am7s.com.
3. Solomon (2018). Types Of Computer Hardware - Processing Devices. Ziga Link IT. Pres de: ziglinkit.com.
4. Hub Pages (2019). Data Processing Devices. Pres de: hubpages.com.
5. WikiLingue the free encyclopedia (2019). Central processing unit. Pres de: en.wikipedia.org.
6. Computer Hope (2019). CPU. Pres de: computerhope.com.
7. Margaret Rouse (2019).Processor (CPU). Techtarget. Pres de: whatis.techtarget.com.