Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Процессор персонального компьютера. Назначение, функции, классификация процессора ( Классификация процессора )

Содержание:

Введение

Важнейший компонент любого персонального компьютера – это процессор, который управляет работой компьютера и выполняет большую часть обработки информации. Современный процессор – продукт самых совершенных технологий. Его можно встретить в компьютерах, в автомобилях, в производственных станках и в различных гаджетах.

Процессоры выполняют важную роль в автоматизации электротехнического оборудования, управлении производством, физическом и математическом моделирование, обработки результатов экспериментов, управление приборами и искусственными органами в медицине, обеспечение безопасности движения на транспорте и много других сфер. При этом всем процессоры имеют очень сложное устройство, а производители стремятся постоянно улучшать их характеристики и выпустить на рынок продукт который по сравнению с конкурентами будет отличаться эргономичностью, качеством, количеством операций и других преимуществ.

В современных процессорах воплощены самые передовые достижения инженерной мысли. В условиях свойственной данной отрасли производства жесткой конкуренции и огромных капиталовложений выпуск каждой новой модели процессора, так или иначе, связан с очередным научным, конструкторским, технологическим прорывом. Процессоры – это высокие научно-технические достижения в области физики твердого тела, кристаллографии, радиотехники и электроники, математики и автоматизации, кибернетики и электроники.

В своей работе я рассмотрю классификации процессоров их функции и назначение. Начать следует именно с классификации. Так как необходимо обозначить весь объем интересуемой темы. Далее по каждому виду процессоров будет дана информация о его функциях и назначении.

Глава 1. Классификация процессора

Процессор – основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.[1]

Персональный компьютер (ПК) – универсальная техническая система. При необходимости его конфигурацию (состав оборудования) можно изменять для соответствия большинству решаемых задач[2].

Разбор классификации следует начать с истории создания процессоров. Важно установить, что точкой отсчета служат первые устройства, собранные на одном компоненте (кристалле). Так как компоненты, выполняющие логические операции, состоящие из множества транзисторов, реле, вакуумных ламп, собранных на платах и содержащие большое число этих плат, могут выполнять те же функции. Но исторически, размеры этих устройств и сложность их перепрограммирования сделала их трудозатратными и не конкурентными. В дальнейшем метод сборки процессоров на одном кристалле станет не актуальным. Так же на классификацию повлияет личный опыт знания тех средств, которые можно установить в персональный компьютер. И большие надежды на внедрение новых технологий в массовый потребительский сегмент.

Рассмотрим по истории создания:

  • Микропроцессор (Intel 4004, в 1971 г.[3]) – устройство, выполняющее арифметические и логические операции в соответствии с программой, хранимой в памяти.
  • Процессор – определение (синоним микропроцессора, но выполнен на сверхбольшой интегрально схеме).
  • Аудиопроцессор (процессор цифровой обработки сигналов 1979г.) – дополнительное вычислительное устройство для ускоренного исполнения алгоритмов цифровой обработки сигналов. Особенность работы данного процессора в поточном характере обработки больших объемов данных в реальном масштабе времени и с интенсивным обменом данных с внешними устройствами.
  • Сопроцессор (Intel 8087 1980 г.) – специализированная интегральная схема, работавшая во взаимодействии с центральным процессором. Разработан для расширения возможностей центрального процессора и ускоренного выполнения определённых задач.
  • Серверный процессор (Intel Pentium Pro 1995 г.[4]) – процессоры, созданные для эффективной конвейерной обработки команд. Отличается от центральных процессоров повышенной производительностью ориентированной на аппаратную часть, а не на микропрограммную, повышенной надёжностью, увеличенной пропускной способностью шины и большим объёмом кэша.
  • Графический процессор (GPU, вторая половина 1990г.) – дополнительное вычислительное устройство для ускоренного исполнения алгоритмов трехмерных визуализации. Поскольку трехмерная визуализация допускает эффективное распараллеливание расчетов, графические процессоры разрабатывались как поточно‑параллельные системы с большим количеством вычислительных блоков[5].
  • Многоядерный процессор (IBM POWER4 2001 г.) – процессор, содержащий два и более отдельных блоков обработки интегрированных на одну интегральную схему. Многоядерными могут быть все процессоры, перечисленные в данной классификации.
  • Квантовый процессор – процессор нового поколения ядра которого заменены на кубиты (квантовые биты или биты которые одновременно могут быть как 0 так и 1). Используется логическим устройством в квантовых компьютерах. Отличаются отсутствием энергопотребления и её выделением.

Процессоры имеют сложную функциональную структуру, содержат большое количество электронных элементов и множество разветвленных связей. По всем вышеперечисленным процессорам можно состав дополнительную классификацию по числу больших интегральных схем (БИС). Дополнительная классификация нужна для более привычного понятия структуры всех видов процессоров. Так как дополнительная классификация имеет более обобщенный вид и не показывает разницы решаемых задач, выбор её в качестве основной был отклонён.

Для обоснования классификации микропроцессоров по числу БИС надо распределить все аппаратные блоки процессора между основными тремя функциональными частями: операционной, управляющей и интерфейсной. Сложность операционной и управляющей частей процессора определяется их разрядностью, системой команд и требованиями к системе прерываний; сложность интерфейсной части разрядностью и возможностями подключения других устройств. Интерфейс процессора содержит несколько десятков информационных шин данных, адресов и управления[6]. По числу БИС различают процессоры однокристальные, многокристальные и многокристальные секционные.

  • Однокристальные микропроцессоры получаются при реализации всех аппаратных средств процессора в виде одной БИС или СБИС (сверхбольшой интегральной схемы). По мере увеличения степени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметры однокристальных процессоров улучшаются. Однако возможности однокристальных процессоров ограничены аппаратными ресурсами кристалла и корпуса.
  • Многокристальные микропроцессоры получаются при разбитии его логической структуры на функционально законченные части и реализации их в виде больших интегральных схемах или сверхбольших интегральных схемах. Функциональная законченность БИС многокристального микропроцессора означает, что его части выполняют заранее определенные функции и могут работать автономно.
  • Многокристальные секционные процессоры получаются в том случае, когда в виде БИС реализуются части (секции) логической структуры процессора при функциональном разбиении ее вертикальными плоскостями.

Однокристальные и трёхкристальные интегральных схем процессоров, как правило, изготавливают на основе микроэлектронных технологий униполярных полупроводниковых приборов, а многокристальные секционные БИС процессор на основе технологии биполярных полупроводниковых приборов[7].

Дополнительно хотелось составить классификацию процессоров на основе исполняемых команд.

  • CISC-процессоры. Это процессорная архитектура, которая характеризуется: не фиксируемым значением длины команды; арифметические действия кодируются в одной команде; небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию. Типичными представителями CISC-архитектуры являются процессоры на основе команд x86. Благодаря распространённости процессоров архитектур x86 и x86-64, CISC-системы являются самыми распространённым в мире вычислительной техники — они доминируют в сегментах рабочих станций, персональных компьютеров, серверов начального и среднего уровня. В таких гибридных CISC-процессорах CISC-инструкции преобразовываются в набор внутренних RISC-команд, при этом одна команда x86 может порождать несколько RISC-команд, исполнение команд происходит на суперскалярном конвейере одновременно по несколько штук. Основной недостаток CISC-архитектуры в сравнении с RISC — более сложный подход к распараллеливанию вычислений.
  • RISC-процессоры. Это процессорная архитектура, в котором быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций, чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения — меньшим. Первые RISC-процессоры даже не имели инструкций умножения и деления. Это также облегчает повышение тактовой частоты и делает более эффективной суперскалярность (распараллеливание инструкций между несколькими исполнительными блоками). Однако многие компиляторы не задействовали все возможности таких наборов инструкций, а на сложные методы адресации уходит много времени из-за дополнительных обращений к медленной памяти. Было показано, что такие функции лучше исполнять последовательностью более простых инструкций, если при этом процессор упрощается и в нём остаётся место для большего числа регистров, за счёт которых можно сократить количество обращений к памяти. В первых архитектурах, причисляемых к RISC, большинство инструкций для упрощения декодирования имеют одинаковую длину и похожую структуру, арифметические операции работают только с регистрами, а работа с памятью идёт через отдельные инструкции загрузки и сохранения. Эти свойства и позволили лучше сбалансировать этапы конвейеризации, сделав конвейеры в RISC значительно более эффективными и позволив поднять тактовую частоту.
  • MISC-процессоры. Это процессорная архитектура, в которой увеличено быстродействие за счёт сокращения длины команды до минимума. Эта архитектура отличается наилучшей эффективностью и простотой в сравнении с CISC и RISC. Может содержать в себе блок RISC, обрабатывающий в себе от 10 базовых команд, из которых формируются более сложные операции над значениями, методом ветвления полученных результатов в постоянном запоминающем устройстве. С точки зрения быстродействия, время выполнения инструкции, скорость записи и передачи данных в память, сокращается в разы, так как не нужно ожидать, пока заполнится и очистится конвейер, а выполнять всё потоковом порядке, без задержек. Причиной, по которой данная архитектура не стала популярной в компьютерных технологиях – сложность написания программ под различные процессоры. Ведь все нюансы по подбору методов вычисления и оптимизаций возлагались на плечи программистов. К тому же, с повышением сложности выполняемых задач, требовалось более сложное программное обеспечение, что тормозило бы развитие микропроцессорного рынка.
  • VLIW-процессоры. Это процессорная архитектура, разработанная для использования параллельного выполнения команд, содержащих сверхдлинное командное слово. Повышение производительности в процессорах включает в себя разделение инструкций на этапы, благодаря чему инструкции могут выполняться конвейерно, раздельно на отдельные команды, которые должны выполняться независимо, в разных частях процессора и даже выполнение инструкций в порядке, отличном от программы. Все эти методы усложняют аппаратное обеспечение (большие схемы, более высокая стоимость и энергопотребление), потому что процессор должен принимать все внутренние решения, чтобы эти методы работали. Метод VLIW зависит от программ, обеспечивающих все решения относительно того, какие инструкции выполнять одновременно и как разрешать конфликты. На практике это означает, что компилятор (программное обеспечение, используемое для создания конечных программ) становится гораздо более сложным, но аппаратное обеспечение проще, чем во многих других средствах параллелизма.

Первая классификация составлялась для отображения принципиальной разницы работы процессора и разнообразия применения их в различных устройств. Так как множество процессоров могут находиться в одном ПК, это существенно позволяет расширить область применения персональных компьютеров. Позволяет им быстро решать определенные типы задач и дает простор выбора и замены определенных составных устройств, для дальнейшего увеличения производительности.

Данную классификацию возможно дополнительно расширить специализированными процессорами работу которых применяют: в ускоренных расчётах физики, созданных для ускорения работы конкретных приложений. Так же классификацию возможно расширить процессорами новых исполнений функционал которых будет создан в недалёком будущем. Из-за быстрого мирового развития даже сейчас проскальзывают новости о разработках биологических процессоров работающих на белковых переключателях в клетках. Вторая же классификация показывает, что принципиальные функциональные части процессоров схожи у всех типов.

Глава 2. Функции процессора

После классификации рассмотрим функции процессоров. К общим функциям процессора мы можем отнести: обработку данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций и программное управление работой устройств компьютера.

Процессор обрабатывает инструкции, которые он получает в процессе декодирования данных. При обработке этих данных, процессор выполняет четыре основных шага:

  • Выборка. Каждая команда сохраняется в памяти и имеет свой собственный адрес. Процессор запоминает этот адрес из программного счетчика, который отвечает за отслеживание того, какую инструкцию центрального процессора (ЦП) должен выполнить следующей.
  • Расшифровка. Все программы, которые должны быть выполнены, будут переведены на язык Ассемблер. Код Ассемблера выполнен в бинарных инструкциях, которые понятны процессору. Этот шаг называется декодированием.
  • Выполнение. При выполнении инструкции, процессор может сделать одно из трех действий: передать инструкцию в арифметико-логическое устройство, переместить данные из одного места памяти в другое, или перейти к другому адресу.
  • Исполнение. Процессор должен передать результаты после выполнения инструкции, эти выходные данные записываются в память.

Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством, а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления[8].

Эти два устройства выделяются условно, конструктивно они не разделены. В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.

Регистр процессора — сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная прежде всего для хранения промежуточных результатов вычисления (регистр общего назначения/регистр данных) или содержащая данные, необходимые для работы процессора (специальные регистры)[9].

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:

  • Сумматор — регистр, участвующий в выполнении каждой операции. Сумматор служит, прежде всего, центральным узлом арифметико-логического устройства компьютера, однако он находит применение также и в других устройствах машины;
  • Счетчик команд — регистр устройства управления, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
  • Регистр команд — регистр устройства управления для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.

При рассмотрении компьютерных устройств, принято различать их архитектуру и структуру. Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и другие. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативной памяти, внешней памяти периферийных устройств[10].

Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя. Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации[11].

Наиболее распространены следующие архитектурные решения. Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) это одно арифметико-логическое устройство, через которое проходит поток данных, и одно устройство управления, через которое проходит поток команд — программа. Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью. Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры — устройства управления периферийными устройствами.

Контроллер — устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе[12].

Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько автономных логических устройств работают под управлением одного управляющего устройства. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений.

Далее переходим к отличительным функциям процессора, классификация которых была выбрана основной.

Микропроцессор или процессор. Маршиан Эдвард (Тед) Хофф построил интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ — так появился первый микропроцессор Intel, 4004 быстродействие которого составило порядка 60 000 операций в секунду, а тактовая частота — 108 кГц. Он имел 2300 транзисторов на одном кристалле, адресуемую память 640 байт, мог выполнять 45 различных команд и оценивался в 200$ (при этом обладал такой же вычислительной мощностью, как первая ЭВМ ENIAC, занимавшая целую комнату)[13]. Первые микропроцессоры играли функцию центрального процессора устройств, выполняя функции расчёта и управления, такие как: калькуляторы, дорожные светофоры, анализаторы крови и т.д. Так же на их основе появились первые персональные компьютеры, где микропроцессор выполнял функции арифметико-логического устройства, устройства управления и запоминающего устройства, хранящего информацию с помощью набора регистров. С этого момента понятие микропроцессор и центральный процессор смешались в единое. Со временем эволюционирование микропроцессоров происходило в увеличении их плотности транзисторов, повышением разрядности, увеличении кэша. Количество ядер в процессоре постепенно увеличивалось. К ним со временем добавились встроенные графические ядра. Такие центральные процессоры как, например, AMD Ryzen 9 4900H могли производительно обрабатывать не только логически-арифметические операции, но и на достаточном уровне производили вычисления в 3D графике. В современном мире микропроцессоры не утратили своих функций. Они так же применяются в приборах учёта, в персональных компьютерах в виде центрального процессора, их устанавливают в бытовых устройствах, автомобилях, измерительных приборах и т.д. С развитием они снизили себестоимость, увеличили надёжность, стали менее энергозатратными, упростили управление устройствами, уменьшили вмешательство человека в обслуживание.

Аудиопроцессор является сегментом производства процессоров цифровой обработки сигналов (ПЦОС). Исходя из этого, рассмотрим функции процессоров цифровой обработки сигналов. Типовые задачи решаемые данными процессорами: фильтрация сигналов, сверка двух сигналов, вычисление значений авто и кросскорреляционной функции двух сигналов, усиление, нормализация или преобразование сигналов. При этом ПЦОС решают математические задачи свертки, корреляционного анализа, преобразование Гильберта, быстрого преобразования Фурье, решения задачи адаптивной фильтрации, взвешивание сигналов, синтез сигналов[14]. Архитектура процессора подразумевает размещение программы и данных в разделы запоминающего устройства и передачу их по раздельным шинам. Это позволяет полностью совмещать во времени выборку и исполнение команд. Применение конвейера позволяет обрабатывать одновременно несколько команд, находящихся в разных стадиях выполнения. Аппаратный умножитель позволяет выполнять умножение за один такт. Короткий командный цикл так же ускоряет производимые вычисления. Когда требуется высокая точность обработки данных, реализация устройства в весьма компактном и миниатюрном виде, достижение высокой стабильности характеристик устройства в различных температурных условиях функционирования, цифровая обработка оказывается единственно приемлемым решением[15]. Выбор того или иного ПЦОС для средства связи – многокритериальная задача. Процессоры ЦОС могут показывать разную производительность, например, для приложений, требующих выполнения больших объёмов математических вычислений (таких как цифровая фильтрация сигнала, вычисление корреляционных функций и т.п.) в сравнении с задачами, требующими интенсивного обмена с внешними устройствами (многопроцессорные системы, различного рода контроллеры). Расширенные коммуникационные возможности (например высокоскоростные интерфейсы), наличие достаточных объёмов внутрикристальной памяти для данных и программ, возможность защиты программ от несанкционированного доступа, поддержка режима энергосбережения являются очевидными признаками технологического совершенства ПЦОС[16].

Сопроцессор. Архитектура компьютеров на базе первых микропроцессоров опиралась исключительно на целочисленную арифметику. С ростом мощи стали появляться устройства для обработки чисел с плавающей точкой. Такими устройствами стали сопроцессоры. Они были подключены непосредственно к центральному процессору и предназначены для выполнения операций над числами в формате плавающей точкой (вещественные числа) и длинными целыми числами. Сопроцессор не управляет системой, а ждёт команду от CPU на выполнение арифметической действий и формирование результатов. Арифметический сопроцессор значительно (в десятки раз) ускоряет вычисления, связанные с вещественными числами. Он может вычислять такие функции, как синус, косинус, тангенс, логарифмы и т.д. Сопроцессор запускается центральным процессором. После запуска он выполняет все вычисления самостоятельно и параллельно с работой центрального процессора. Если центральный процессор выдает очередную команду сопроцессору в момент времени, когда тот еще не закончил выполнение предыдущей команды, центральный процессор переводится в состояние ожидания. Если же сопроцессор ничем не занят, центральный процессор, выдав команду сопроцессору, продолжает свою работу, не дожидаясь завершения вычисления. Для увеличения скорости обмена между внешним устройством и памятью управляющего комплекса используют специализированные процессоры (сопроцессоры) ввода/вывода. Это обусловлено тем, что в связи с интенсивным ростом использования телекоммуникационных сетей для межмашинного или межпроцессорного обмена, а также в связи с увеличением объема и скорости передачи данных, скорость передачи при вводе-выводе стала одним из главных критериев для оценки эффективности телекоммуникационного устройства[17].

Сопроцессор ввода-вывода берет на себя функции обработки прерываний и контроля чётности. Что позволяет ускорить выполнение программ на центральном процессоре, более эффективно использовать общую системную шину и оперативную память.

Серверный процессор. Основой архитектуры современных рабочих станций и серверов является архитектура компьютера с сокращенным набором команд (RISC — Reduced Instruction Set Computer)[18]. Система строилась таким образом, чтобы выполнение любой команды занимало небольшое количество машинных тактов (предпочтительно один такт). Для упрощения декодирования команд использовались команды фиксированной длины и фиксированного формата. Команды, поступающие на процессор, выполняли только простые действия. Большое количество ядер и многопоточность позволяют большому количеству пользователей одновременно получать необходимую информацию, а так же непрерывно её обрабатывать. Повышенная стойкость к сбоям в памяти, за счёт интенсивного контроля ошибок и коррекция ошибок (ECC), на всех уровнях памяти. Наличие таймера, перезагружающего процессор при зависании. Поддержка больших объёмов оперативной памяти. Все эти параметры отличают серверные процессоры от центральных.

Графический процессор. Во второй половине 1990‑х годов началось быстрое развитие графических процессоров (GPU) — дополнительных вычислительных устройств для ускоренного исполнения алгоритмов визуализации трехмерных сцен. Поскольку трехмерная визуализация допускает эффективное распараллеливание расчетов, графические процессоры разрабатывались как поточно-параллельные системы с большим количеством вычислительных блоков, конвейерной обработкой данных и памятью с максимальной пропускной способностью. Современные GPU содержат набор одинаковых вычислительных устройств— «потоковых процессоров» (ПП), работающих с общей памятью GPU (видеопамять). Все ПП синхронно исполняют один и тот же шейдер, что позволяет отнести GPU к классу SIMD (Single Instruction, Multiple Data). ПП объединены в SIMD-группы мультипроцессоров (МП), но при этом разные МП работают независимо друг от друга, хотя и исполняют один и тот же шейдер. Каждый ПП является суперскалярным устройством и может выполнять до двух команд за такт. При обращении в видеопамять ему доступна вся память, как на чтение, так и на запись. За один проход, являющийся этапом вычислений на GPU, шейдер исполняется для всех точек двухмерного массива. Современные графические процессоры выполняют не только стандартные алгоритмы визуализации, но и сложные пользовательские программы, что позволяет решать на них задачи общего назначения, включая физико-математическое моделирование. При параллельных расчетах GPU может обеспечить производительность кластера из сотен обычных персональных компьютеров. В компьютерах графические процессоры обычно можно обнаружить в видеокарте. Это отдельное устройство, содержащее графический процессор на плате, имеющий свою память, для ускоренного вычисления алгоритмов визуализации трёхмерных сцен. В мобильных ПК (ноутбуках) графический процессор в виде интегрированных видеоядер встроен в центральный процессор. Встроенная графика имеет ряд недостатков: вместо отдельной памяти используется оперативная, что приводит к снижению пропускной способности памяти и невысокой производительности в 3D графике. Из плюсов таких решений можно выделить невысокую цену (за центральный процессор и графический). Так же в ноутбуках можно встретить графический процессор в виде дискретной графике. Это отдельный видеочип распаянный на материнской плате или на отдельном модуле. По характеристикам дискретная графика может не уступать видеокартам, но в производительных решениях проблемой может стать перегрев. По соотношению производительности и цены графические процессоры имеют большое преимущество перед другими вычислительными системами, в том числе перед специализированными суперкомпьютерами[19].

Многоядерный процессор. Историческая гонка увеличения мощности процессора на основе повышения тактовой частоты оказались на грани исчерпания. Производители выбрали в качестве альтернативного пути развитие увеличение числа ядер на кристалле. Данный подход позволяет реализовать в единственном кремневом кристалле несколько вычислительных ядер, при этом по своим вычислительным возможностям эти ядра могут не уступать обычным (одноядерным) процессорам. Помимо увеличения ядер современные процессоры получили и несколько кремниевых кристаллов на одной подложке. Так же процессоры оснащаются поддержкой одновременной многопоточности (hyper threading). Процессор дополняется средствами запоминания состояния потоков. Одновременно выполняемые потоки конкурируют за исполнительные блоки единственного процессора и, как результат, выполнение отдельных потоков может блокироваться, если требуемые в данный момент времени блоки процессора оказываются уже задействованными. Поддерживаемые потоки на логическом уровне операционных систем Linux и Windows воспринимаются как отдельные процессоры, т.е., например, единственный процессор с двумя аппаратно-поддерживаемыми потоками в операционной системы Windows диагностируется как два отдельных процессора. Потенциал производимости многоядерных процессоров может быть задействован только при надлежащей разработке программного обеспечения (программы должны быть очень хорошо распараллелены).

Квантовый процессор. Новый тип процессоров и компьютеров получил своё название благодаря открытиям сделанным на квантовом уровне. Само открытие, говоря кратко, описывает частицы, которые могут находиться в состояниях волны и частицы одновременно. Именно это подтолкнуло на разработку вычислительных устройств, способных обрабатывать сигнал частиц находящихся в суперпозиции. Канадская компания D-Wave System ещё в январе 2007 года представила первый работающий прототип квантового компьютера состоящего из 16 кубитного процессора[20]. Текущие выпущенные компьютеры содержат в себе вычислительные блоки, состоящие из 2000 кубитов. Данные компьютеры постоянно модернизируются. Ученые находят новые способы преодоления ограничений в работе квантовых процессоров, компьютерные специалисты создают новые языки программирования для упрощения работы и увеличению объёма решаемых задач на квантовых компьютерах. Работа процессора выполняется в температурных условиях близкого ноля (примерно 0,015 Кельвина). При наличии вакуума и необходимой температуры квантовый процессор ограничивается от внешнего мира данной средой. Это состояние позволяет протекать квантовым эффектам по необходимым сценариям. Небольшое повышение температуры приводит к хаотичным последствиям, что отображается в виде шума на итоговых показаниях. Большим преимуществом данной системы является её масштабируемость. Один кубит может содержать в себе 2 бита информации, два кубита – 4 бита, три кубита – 8 бит и т.д. (2n = X бит, где n – количество кубитов). Преимущество такой системы не в быстроте решения операции, а в экспоненциальном уменьшении шагов для достижения конечного результата.

Уникальность работы каждого вида процессора говорит о сложности решаемых задач. Проектирование процессоров под конкретные задачи является оптимальным решением на текущий момент. Конечно, можно создать процессор общего типа, функциональные блоки которого могли содержать все преимущества каждого типа, но данный процессор получился огромных габаритов, очень сложной архитектуры, отдельным питающим блоком и огромным тепловыделением. Очень сложная технология, очень хрупкая, без права на ошибку стоила бы огромных денег. Данное направление не целесообразно. Поэтому совершенствование технологий создания энергоэффективных процессоров под конкретные задачи и будет и продолжаться в будущем. Развитие человечества создаёт огромный класс новых задач. Решение распределения электроэнергии, расчёт и представление математических и физических явлений, обработка огромных объёмов данных и многие другие задачи на сегодняшний день требуют от персональных компьютеров. Все эти задачи лежат в своей среде обитания и чаще не являются схожими по решению. Именно для таких задач и разрабатываются системы, содержащие в себе набор вычислительных блоков. Поможет в данных вопросах и переход на новый тип технологий. Квантовые процессоры могут стать началом этой технологии, но в данный момент они не могут преодолеть барьер доступного устройства с простыми требованиями к работе. Отсутствие массового потребления устройства говорит о том, что поиском решаемых задач на квантовых компьютерах занимаются не большие группы людей, сконцентрированные на определенном плане задач. Что не могут полно раскрыть его функционала. Вычисления с большим количеством переменных и экспоненциальный рост производительности от числа кубитов создадут условия большой конкуренции квантовых вычислений. Обычные компьютеры не исчезнут с полок магазинов. Решение простых задач в более короткое время останется за привычными для нас устройствами. Новый класс вычислений расширит границы понимания человечества. Предоставит возможности в понимании новых процессов, выборе оптимальных решений, новых научных открытиях.

Глава 3. Назначения процессора в персональном компьютере.

После написания классификации и функций процессора можно поговорить о назначение каждого вида процессора.

Микропроцессор. Первые микропроцессоры были разработаны для уменьшения вычислительной техники. Первые компьютеры занимали огромные комнаты или этажи. Использовать и содержать их могли позволить только крупные компании. Вычисления, которые они производили, были очень затратными. Разработки в увеличении объёма памяти первых динамических запоминающих устройствах (DRAM) не способствовали резкому уменьшению вычислительных машин. Из всех условий, наличия ресурсов и поставленных задач инженеры начали разрабатывать собственные логически устройства или микропроцессоры. Микропроцессор служит главной вычислительной единицей устройства. Он выполняет арифметические, логические операции, синхронизирует и управляет работой остальных компонентов в устройстве. В каждом персональном компьютере он встречается в виде центрального процессора, а так же периферии подключаемой к компьютеру. За несколько десятков лет развития микропроцессор проделал путь от объекта применения в узкоспециализированных областях к товару широкой эксплуатации. Сегодня в том или ином виде данные устройства вместе с контроллерами применяются практически в любой сфере производства. Микропроцессорная техника обеспечивает процессы управления и автоматизации, но в рамках этого направления формируются и утверждаются все новые области развития высокотехнологичных устройств вплоть до появления признаков искусственного интеллекта. Задача микропроцессоров в большей степени заключается в реализации ответственных, но простых процедур без сложных схем. Впрочем, технологически примитивными такие устройства тоже нельзя назвать, так как на современных производствах микропроцессоры могут одновременно управлять сотнями и даже тысячами операций одновременно, учитывая и косвенные параметры их выполнения. В целом логическая структура микропроцессора проектируется с расчетом на мощность, универсальность и надежность. Перед широким внедрением микропроцессоров в разных сферах промышленности, бытового и народного хозяйства стоит все меньше барьеров. Это вновь обуславливается оптимизацией данных устройств, их удешевлением и ростом потребности в элементах автоматизации. К областям наиболее распространенного использования таких устройств можно отнести:

  • Промышленность. Микропроцессоры используются в управлении рабочими операциями, координации машин, систем контроля и сбора производственных показателей.
  • Торговля. В данной сфере эксплуатация микропроцессорной техники связана не только с вычислительными операциями, но и с обслуживанием логистических моделей при управлении товарами, запасами, а также информационными потоками.
  • Системы безопасности. Электроника в современных комплексах охраны и сигнализации задает высокие требования к автоматизации и интеллектуальному контролю, что и позволяют обеспечивать микропроцессоры новых поколений.
  • Связь. Разумеется, и коммуникационные технологии не могут обходиться без программируемых контролеров, обслуживающих мультиплексоры, дистанционные терминалы и схемы коммутации.

Компании пытаются поддерживать правило компьютерной индустрии, согласно которому каждые два года в схемах процессоров будет уменьшаться количество транзисторов. Но не только конструкционной оптимизацией могут похвастаться современные микропроцессоры. Специалисты также прогнозируют множество инноваций в части организации новой схемотехники, которая облегчит технологический подход к разработке процессоров и снизит их базовую стоимость.

Аудиопроцессор. Элементарное применение аудиопроцессора – в звуковых картах. Звуковые карты устанавливают для: получения на выходе (наушниках, колонках) усиленного чистого звука (содержащего минимальное количество шумов и искажений), качественной записи звука. Это устройство применяют как обычные пользователи, так и профессиональные студии для создания фильмов, музыки, игр. Звуковые карты поддерживают множество разъёмов, что увеличивает номенклатуру подключаемого оборудования, бывают внешними и внутренними. Аудиопроцессор является сегментом производства процессоров цифровой обработки сигналов (ПЦОС). Процессоры цифровой обработки сигналов применяются в устройствах сопряжения с ПК. Все внешние сигналы получаемые этими устройствами обрабатываются, переводятся в машинный код и отправляются на компьютер или принимаются с него в машинном коде, переводятся в сигналы и выдаются пользователю. На практике ПЦОС применяются в системах анализа сигналов, при реализации кодеков или кодеров различного назначения. Например, ПЦОС применяется в системах сотовой связи стандартов GSM, CDMA для осуществления сжатия на приёме и восстановления на передаче исходного аналогового речевого сигнала.[21] Так же данные процессоры используются в обработке аудиосигналов, телекоммуникациях, цифровой обработке изображений, системах радиолокации, сонара и распознавания речи, а также в обычных потребительских электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, дисководы и телевизоры высокой четкости (HDTV).

Сопроцессор. Первым математическим сопроцессором для персональных компьютеров был i8087 компании Intel. Далее последовали i80287, i80387, i80487SX. Клоны сопроцессоров Intel выпускали такие фирмы, как ULSI, AMD, Cyrix (Texas Instruments), IIT, Chips. Начиная с процессоров пятого поколения, сопроцессор стал стандартным компонентом ядра процессора[22]. Серверы информационно-вычислительных систем, серверы телематических служб, сетевые устройства памяти, сети хранения данных требуют высокоскоростного ввода/вывода для обеспечения высокой общей производительности[23]. Сопроцессоры ввода-вывода разрабатывались именно для этих целей. Они также позволяют подключать различные внешние устройства, такие как NIC, Ethernet-адаптеры, ПЦОС к оперативной памяти.

Серверный процессор. Применяют серверные процессоры в промышленных установка (серверах) и домашних станциях. Задача таких установок предоставлять находящемуся в отдалении пользователю набор сервисных услуг в автоматическом режиме, без участия постоянного контроля со стороны человека. Серверные услуги могут представлять собой: хранение пользовательских данных и удобный доступ к ним со всех пользовательских устройств, разворачивания веб-сервера с собственным набором локальных сервисов, перенос вычислительных мощностей для масштабирования решаемых задач и инфраструктуры, ускоренная виртуализация серверов дата центра для выполнения самых ресурсоёмких рабочих задач ИИ (искусственного интеллекта) и глубокого обучения. В домашних серверах есть возможность установки управления умным домом, управлением системой видеонаблюдения и личным медиасервером. Серверные процессоры предназначены для работы 24/7 в условиях стрессовой нагрузки многими пользователями. Изначально распространение получили файловые серверы, где пользователи хранили свои данные и обменивались ими. С ростом глобальной компьютерной сети возникло новое направление — телекоммуникационные серверы (веб серверы, ftp, доменных имен, почтовые). С развитием системы управления базой данных, в силу изменения формата хранения и доступа к данным, файловые серверы утратили свою популярность, и их во многом заменили серверы баз данных. Файловые серверы продолжают существовать, но они приобрели второстепенное значение — их используют лишь для хранения пользовательских файлов и различных архивов. В последнее время выросла популярность терминальных серверов — ПК пользователей служат лишь терминалом для отображения и ввода данных, а все пользовательские задачи выполняются на сервере. Таким образом достигается значительная экономия на ПК (на роль терминала годятся даже маломощные компьютеры), снижаются затраты на установку и поддержку программного обеспечения, решаются вопросы конфиденциальности и сохранности данных. Для снижения совокупной стоимости владения, куда входят затраты на оборудование, программное обеспечение и обслуживание техники, многие компании сегодня возвращаются к централизованной обработке данных. Но теперь нет замкнутости на одном поставщике аппаратного и программного обеспечения, на рынке есть широкий выбор решений от различных фирм.

Графический процессор. Во многих областях использования компьютера существуют задачи представления на экране данных и изображения. Трехмерные визуализации для игр, создания анимации и спецэффектов в кино, визуализация инженерного проектирования, наглядное представление физико-математического моделирования – всё это выполняют современные графические устройства. Новые графические устройства содержат в процессоре множество узкоспециализированных ядер для конкретных видов расчетов, такие как: глубокая тренировка нейронных сетей, трассировка лучей в реальном времени, улучшение работы искусственного интеллекта. При переносе вычислений на графический процессор, во многих задачах достигается ускорение в 5-30 раз, по сравнению с быстрыми универсальными процессорами. Перечень основных приложений, в которых применяются вычисления на GPU: анализ и обработка изображений и сигналов, симуляция физики, вычислительная математика, вычислительная биология, финансовые расчёты, базы данных, динамика газов и жидкостей, криптография, адаптивная лучевая терапия, астрономия, обработка звука, биоинформатика, биологические симуляции, компьютерное зрение, анализ данных, цифровое кино и телевидение, электромагнитные симуляции, геоинформационные системы, военные применения, горное планирование, молекулярная динамика, магнитно-резонансная томография, нейросети, океанографические исследования, физика частиц, симуляция свёртывания молекул белка, квантовая химия, трассировка лучей, визуализация, радары, гидродинамическое моделирование, искусственный интеллект, анализ спутниковых данных, сейсмическая разведка, хирургия, ультразвук, видеоконференции. Все это стало доступно каждому пользователю в устройствах с новым графическим процессором, как в дискретных видеокартах, так и в интегрированных решениях.

Многоядерный процессор. Центральные процессоры, графические, серверные, процессоры цифровой обработки сигналов могут быть многоядерными и даже квантовые процессоры имеют множество кубитов. Потребность решения сложных прикладных задач с большим объемом вычислений и принципиальная ограниченность максимального быстродействия "классических" – по схеме фон Неймана – ЭВМ привели к появлению многопроцессорных вычислительных систем (МВС). Особую значимость параллельные вычисления приобрели с переходом компьютерной индустрии на массовый выпуск многоядерных процессоров. Здесь же выделим, как принципиально важный итог – многие возможные пути совершенствования процессоров практически исчерпаны (так, возможность дальнейшего повышения тактовой частоты процессоров ограничивается рядом сложных технических проблем) и наиболее перспективное направление на данный момент времени состоит в явной организации многопроцессорности вычислительных устройств[24]. Многоядерные процессоры стали неотъемлемой частью современного мира. Самые свежие новинки центральных процессоров получили 64 ядра и 128 потоков (AMD Ryzen™ Threadripper™ 3990X). Даже рынок мобильных устройств может похвастаться наличием 8 ядерных процессоров (Qualcomm® Snapdragon™ 855+). Большое количество ядер и наличие многопоточности стали основными лозунгами маркетинговых компаний.

Квантовый процессор. На данный момент квантовыми компьютерами, содержащими в себе квантовый процессор, располагают несколько больших компаний и исследовательских центров. Google, IBM, D-Wave, Сколково имеют в своём распоряжении несколько квантовых компьютеров. Вычисления, производимые внутри компании, нам не известны. Но некоторые компании предоставляют оборудование для облачных вычислений. Задачи с большим количеством переменных, расшифровка закодированных данных, работа с огромными числами, поиск программных ошибок в сложных устройствах, симуляции взаимодействия космических тел (моделирование вселенной), составление необходимых химических реакций из большого числа элементов и т.д. – все это задачи решения которых возлагают на квантовые вычисления. Квантовые технологии — это крайне перспективная область, которая может открыть нам множество тайн природы и помочь решить задачи, над которыми бьется не одно поколение людей. Вопрос о возможности создания универсального квантового компьютера сложный, ведь впереди очень много физических и инженерных проблем.

Универсальные микропроцессоры могут быть применены для решения широкого круга разнообразных задач. При этом их эффективная производительность зависит от проблем специфики решаемых задач. Специализация процессоров, а именно его проблемная ориентация на ускоренное выполнение определенных функций, позволяет резко увеличивает эффективную производительность. Совокупность специализированых процессоров в одном устройстве дополнительно расширит область применения устройства. Центральный процессор этого устройства поможет эффективно обработать результаты. Такая схема персонального компьютера является на сегодняшний день самой оптимальной. Она настраивается под запросы пользователя, разнообразие компонентов даёт возможность выбрать как профессиональное оборудование, так и для минимальных задач. Цена устройств с развитием техники становить ниже, но выпуск новых продуктов, улучшенных на несколько процентов, по сравнению с предыдущим, происходит раз-два в год. Компании редко стали разрабатывать новые архитектуры. Улучшение существующей технологии тоже важный процесс, но результат с него не столь отличительный. С технологией изготовления процессора тесно связано и его энергопотребление. Первые процессоры архитектуры потребляли очень маленькое (по современным меркам) количество энергии, составляющее доли ватта. Увеличение количества транзисторов и повышение тактовой частоты процессоров привело к существенному росту данного параметра. Наиболее производительные модели потребляют 130 и более ватт. Фактор энергопотребления на первых порах был несущественным, сейчас оказывает серьёзное влияние на эволюцию процессоров. С развитием понятия «зелёной энергии» человечество столкнулось с сокращением расходов потребляемой энергии. Мобильная переносная техника зависит от времени работы от аккумулятора. Решение этих проблем лежит в основе разработки новых и современных процессоров.

Заключение

В данной работе объектом изучения послужили процессоры, применяемые в персональном компьютере. Были раскрыты основные понятия; составлена классификация процессоров; рассмотрены функции и краткая архитектура; дано назначение.

ЭВМ получили широкое распространение, начиная с 50-х годов 20 века. Прежде это были очень большие и дорогие устройства, используемые лишь в государственных учреждениях и крупных фирмах. Размеры и форма цифровых ЭВМ неузнаваемо изменились в результате разработки новых устройств, называемых микропроцессорами. Небольшие габариты, мобильность, широкий спектр использования, удобство повседневной работы стали выдающимися параметрами ЭВМ. Совершенствование процессоров помогло переложить разнообразные тяжёлые вычисления на ЭВМ и тем самым облегчить жизнь, дать понимание сложных процессов, помочь в решении задач.

Будущее микропроцессорной техники связано сегодня с двумя новыми направлениями — нано технологиями и квантовыми вычислительными системами. Квантовые вычисления используют в качестве компонентов логических схем молекулы и даже субатомные частицы: основой для вычислений служат не электрические цепи, а положение отдельных атомов или направление вращения электронов. Что создаёт сложности в работе этих устройств. Лишь большие компании могут позволить создание квантовых компьютеров. Экстремально низкие температуры, использование ценных сплавов в создании, большие размеры не дают распространению в массы. Что в свою очередь тормозит раскрытия потенциала технологии. Обычные процессоры тоже столкнулись с рядом тормозящих развитие ограничений. Создание технического процесса ниже 7 нанометров для процессоров стало слишком затратным. Технологии перехода на более мелкие масштабы литографии стоят огромных денежных средств и более строгие условия производства (стерильность, желтый свет, чистота заготовки). Лишь переход на более тонкий тех. процесс может существенно увеличить количество располагаемых элементов на слое кремния, а так же количество этих слоёв. Развитие науки и материалов должно помочь в разработке более простых квантовых процессоров и в переходе обычных процессоров на более тонкий тех. процесс.

Связь человека с персональным компьютером с каждым днём становиться всё теснее. Лично я каждый день провожу за ПК от 8 до 12 часов. Вся моя работа, как и большинства людей, происходит за этими устройствами. Программирование, конструирование моделей, документирование, работа с клиентами, создание видео, аудио контента заставляют людей проводить рабочий день за ПК. Мобильные персональные устройства, содержащие в себе микропроцессоры, стали основными доступными источниками развлечения. В них мы смотрим видео, играем, делаем крутые фото и видео, оплачиваем покупки, следим за здоровьем и новостями в мире. Большая часть жизни стала социальной. Потребители со своей стороны хотят более быстрого отклика на команды, быстрых ответов на поставленные вопросы и больше возможностей выполняемых на устройствах. Для этих требований производители разрабатывают новые устройства, содержащие в себе самые мощные на тот момент центральные процессоры. Гонка удовлетворения спроса толкает производителей на развитие всех устройств и их компонентов.

Список литературы

  1. Цифровые процессоры обработки сигналов: справочник / А.Г. Остапенко, С.И. Лавлинский, А.Б. Сушков, и др.; Под ред. А.Г. Остапенко. – М.: Радио и Связь, 1994. – 264с.: ил. С. 32 – 65.
  2. Информатика: Базовый курс / С.В. Симонович и др. – СПб.: Питер, 2001. – 640 с.: ил. С. 62 – 91.
  3. Аппаратное обеспечение вычислительных систем / Д.В. Денисов, В.А. Артюхин, М.Ф. Седненков; под ред. Д.В. Денисова. – М.: Маркет ДС, 2010. – 184 с.
  4. Основы микропроцессорной техники: учебное пособие / С.Н. Ливенцов, А.Д. Вильнин, А.Г. Горюнов. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – 118 с.
  5. Арифметико-логические основы цифровых вычислительных машин и архитектура компьютеров. Введение в архитектуру компьютерных систем: учеб.-метод. пособие по одноименной дисциплине для студентов IT-специальностей / А.С. Кобайло, Н.А. Жиляк. – Минск.: БГТУ, 2015. – 64 с.
  6. Информационные технологии: учебник / А.А. Хлебников. – М.: КНОРУС, 2016. – 466 с. – (Бакалавриат).
  7. Параллельные вычисления общего назначения на графических процессорах : учебное пособие / К.А. Некрасов, С.И. Поташников, А.С. Боярченков, А.Я. Купряжкин.— Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016.— 104 с.
  8. Организация ЭВМ и систем. Часть 4. Микропроцессорные устройства: Учебное пособие / Т.М. Александриди, И.С. Котович, Е.Н. Матюхина. – М.: МАДИ (ГТУ), 2008. – 68 с.
  9. Довгий П.С., Поляков В.И. Прикладная архитектура базовой модели процессора Intel. Учебное пособие по дисциплине «Организация ЭВМ и систем». – СПб.: НИУ ИТМО, 2012. – 115 с.
  10. Информатика: Базовый курс / С.В. Симонович и др. – СПб.: Питер, 2001. – 640 с.: ил. С. 62 – 91.
  11. Экономическая информатика и вычислительная техника. Учебное пособие / В.П. Косарева, Ю.М. Королева – М.: Перспектива, 2000. – 99с.
  12. Вычислительная техника. Учебное пособие / Т.Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: ФОРУМ, Инфра-М, 2007. – 608с.: ил. С. 37 – 59 с.
  13. Гергель В.П. Высокопроизводительные вычисления для многоядерных многопроцессорных систем. Учебное пособие – Нижний Новгород; Изд-во ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2010
  14. Круг П.Г. Процессоры цифровой обработки сигналов: Учебное пособие. М.: Издательство МЭИ. 2001 – 128 с.
  15. Жучков С. IBM против D-Wave: наступила ли эра квантовых компьютеров // Forbes. URL: https://www.forbes.ru/tehnologii/371669-ibm-protiv-d-wave-nastupila-li-era-kvantovyh-kompyuterov. (Дата обращения: 27.05.2020).

Гребешков А.Ю. Микропроцессорные системы и программное обеспечение в средствах связи: Учеб. пособие.- Самара, ПГУТИ 2009 г. – 298 с.:илл.

  1. Технические средства информатизации : учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Е. И. Гребенюк, Н.А.Гребенюк. - 9-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2014 - 352 с.

  2. Прохорский Г.В. Интернет-курс по дисциплине «Информатика» @ Московский финансово-промышленный университет «Университет»:[сайт]. URL: http://e-biblio.ru/book/bib/01_informatika/informatika/new/sg.html#_Toc505877964 (дата обращения: 03.10.2019).

  3. Информационные технологии: учебник / А.А. Хлебников. – М.: КНОРУС, 2016. – 466 с. – (Бакалавриат).

  4. Информационные технологии: учебник / А.А. Хлебников. – М.: КНОРУС, 2016. – 466 с. – (Бакалавриат).

  5. Параллельные вычисления общего назначения на графических процессорах : учебное пособие / К.А. Некрасов, С.И. Поташников, А.С. Боярченков, А.Я. Купряжкин.— Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016.— 104 с.

  6. Основы микропроцессорной техники: учебное пособие / С.Н. Ливенцов, А.Д. Вильнин, А.Г. Горюнов. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – 118 с.

  7. Арифметико-логические основы цифровых вычислительных машин и архитектура компьютеров. Введение в архитектуру компьютерных систем : учеб.-метод. пособие по одноименной дисциплине для студентов IT-специальностей / А. С. Кобайло, Н. А. Жиляк. – Минск : БГТУ, 2015. – 64 с

  8. Организация ЭВМ и систем. Часть 4. Микропроцессорные устройства: Учебное пособие / Т.М. Александриди, И.С. Котович, Е.Н. Матюхина. – М.: МАДИ (ГТУ), 2008. – 68 с.

  9. Довгий П.С., Поляков В.И. Прикладная архитектура базовой модели процессора Intel. Учебное пособие по дисциплине «Организация ЭВМ и систем». – СПб.: НИУ ИТМО, 2012. – 115 с.

  10. Информатика: Базовый курс / С.В.Симонович и др. – СПб.: Питер, 2001. – 640 с.: ил. С. 62 – 91.

  11. Экономическая информатика и вычислительная техника. Учебное пособие / В.П. Косарева, Ю.М. Королева – М.: Перспектива, 2000. – 99с.

  12. Вычислительная техника. Учебное пособие / Т.Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: ФОРУМ, Инфра-М, 2007. – 608с.: ил. С. 37 – 59 с.

  13. Информационные технологии: учебник / А.А. Хлебников. – М.: КНОРУС, 2016. – 466 с. – (Бакалавриат).

  14. Гребешков А.Ю. Микропроцессорные системы и программное обеспечение в средствах связи: Учеб. пособие.- Самара, ПГУТИ 2009 г. – 298 с.:илл.

  15. Круг П.Г. Процессоры цифровой обработки сигналов: Учебное пособие. М.: Издательство МЭИ. 2001 – 128 с.

  16. Гребешков А.Ю. Микропроцессорные системы и программное обеспечение в средствах связи: Учеб. пособие.- Самара, ПГУТИ 2009 г. – 298 с.:илл.

  17. Гребешков А.Ю. Микропроцессорные системы и программное обеспечение в средствах связи: Учеб. пособие.- Самара, ПГУТИ 2009 г. – 298 с.:илл.

  18. Процессоры современных вычислительных систем. Часть 3. Процессоры с сокращенным набором инструкций и сверхдлинным командным словом: учебное пособие / И.А. Моисеев. – СПб.: Питер, 2019. – 36 с.

  19. Параллельные вычисления общего назначения на графических процессорах : учебное пособие / К.А. Некрасов, С.И. Поташников, А.С. Боярченков, А.Я. Купряжкин.— Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016.— 104 с.

  20. Жучков С. IBM против D-Wave: наступила ли эра квантовых компьютеров // Forbes. URL: https://www.forbes.ru/tehnologii/371669-ibm-protiv-d-wave-nastupila-li-era-kvantovyh-kompyuterov. (Дата обращения: 27.05.2020).

  21. Гребешков А.Ю. Микропроцессорные системы и программное обеспечение в средствах связи: Учеб. пособие.- Самара, ПГУТИ 2009 г. – 298 с.:илл.

  22. Программирование на языке Ассемблера для 32/64-разрядных микропроцессоров семейства 80x86: Учебное пособие в 3-х частях. Часть 1 – Иркутск: ИрГУПС, 2009 – 192 с.

  23. Гребешков А.Ю. Микропроцессорные системы и программное обеспечение в средствах связи: Учеб. пособие.- Самара, ПГУТИ 2009 г. – 298 с.:илл.

  24. Гергель В.П. Высокопроизводительные вычисления для многоядерных многопроцессорных систем. Учебное пособие – Нижний Новгород; Изд-во ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2010.