Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας
Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας(ΚΜΕ) (αγγλικά: Central Processing Unit, CPU) ή απλά επεξεργαστής, είναι ένα αναπόσπαστο κομμάτι των ηλεκτρονικών υπολογιστών εδώ και δεκαετίες. Σε έναν ψηφιακό υπολογιστή ερμηνεύει τις οδηγίες και επεξεργάζεται τα στοιχεία που περιλαμβάνονται στα προγράμματα. Μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας που περιέχει ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι γνωστή και ως μικροεπεξεργαστής .Τα μέσα της δεκαετίας του 70 τα μονά τσιπ (single chip) έχουν αντικατασταθεί από αυτού του τυπού (Κ.Μ.Ε). Η έννοια όμως σαν (Κ.Μ.Ε) άπαντα στις λογικές μηχανές και στην ιδιαιτερότητα τους να επεξεργάζονται με λογικό τρόπο κάποια στοιχεία αν και παραμένει γενικός ορός στην επιστήμη των υπολογιστών .Βάση αυτό το σκεπτικό αυτή η ορολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τα μέσα της δεκαετίας του 60 που εφαρμόστηκαν στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές τέτοιες τεχνικές. Την (Κ.Μ.Ε) την συναντάμε σήμερα στις πιο πολλές ηλεκτρονικές συσκευές από αυτοκίνητα, κινητά τηλέφωνα ως και παιδικά παιχνίδια.
[Επεξεργασία] Iστορία
Πριν από την εμφάνιση των μηχανών που μοιάζουν με σημερινό επεξεργαστή, οι υπολογιστές όπως το ENIAC έπρεπε να ξηλωθούν στην κυριολεξία απο ενα σωρό καλωδια προκειμένου να εκτελεσθούν οι διάφοροι στόχοι. Αυτές οι μηχανές αναφέρονται συχνά ως " επαναπρογραμματισμένοι υπολογιστές," δεδομένου ότι έπρεπε να μετατραπούν φυσικά προκειμένου να τρέξει ένα διαφορετικό πρόγραμμα. Δεδομένου ότι ο όρος "ΚΜΕ" ορίζεται γενικά ως μια συσκευή εκτέλεσης λογισμικού (πρόγραμμα υπολογιστών), οι πιό πρόωρες συσκευές που θα μπορούσαν σωστά να κληθούν CPUs ήρθαν με την εμφάνιση του υπολογιστή που είχε δυνατότητα αποθήκευσης.
Η ιδέα ενός υπολογιστή που θα μπορούσε να αποθηκεύει σε διάφορα φυσικά μέσα ήταν ήδη παρούσα κατά τη διάρκεια του σχεδίου ENIAC, αλλά παραλείφθηκε αρχικά, έτσι το πρόγραμμα αυτό θα μπορούσε να έχει τελειώσει πιο σύντομα. Στις 30 Ιουνίου ..1945, προτού να ολοκληρωθεί ακόμη και ENIAC, ο μαθηματικός John von Neumann διένειμε το έγγραφο που τιτλοφορήθηκε "πρώτο σχέδιο μιας έκθεσης σχετικά με το EDVAC." Περιέγραψε το σχέδιο ενός υπολογιστή που είχε δυνατότητες αποθήκευσης ,προγράμματος που θα ολοκληρωνόταν τελικά τον Αύγουστο του 1949 (von Neumann 1945). EDVAC είχε ως σκοπό να εκτελέσει ορισμένες οδηγίες (ή τις διαδικασίες) των διάφορων τύπων. Αυτές οι οδηγίες θα μπορούσαν να συνδυαστούν για να δημιουργήσουν τα χρήσιμα προγράμματα για το EDVAC για να τρέξουν. Tα προγράμματα που γράφτηκαν για EDVAC αποθηκεύτηκαν στη μνήμη μεγάλων υπολογιστών παρά τις δυσκολίες με φυσική σύνδεση με καλώδιο του υπολογιστή. Αυτό υπερνίκησε έναν αυστηρό περιορισμό ENIAC, ο οποίος ήταν για μεγάλο χρονικό διάστημα η μονή προσπάθεια για να μετατρέψει και να θέσει σε μια νέα φάση τον υπολογιστή και να εκτελέσει έναν νέο στόχο. Με το Von Neumann's σχέδιο, το πρόγραμμα, ή το λογισμικό, που ο EDVAC έτρεξε θα μπορούσε να αλλάξουν απλά με την αλλαγή του περιεχομένου της μνήμης του υπολογιστή.
[Επεξεργασία] Από τις λυχνίες στα τρανζίστορς
Πρέπει να σημειωθεί ότι ενώ Von Neumann ο δούλευε στο συγκεκριμένο πρόγραμμα οι Konrad Zuse είχαν προτείνει τις παρόμοιες ιδέες. Επιπλέον, η αρχιτεκτονική του Χάρβαρντ Mark Ι, που ολοκληρώθηκε πριν από EDVAC, χρησιμοποίησε επίσης ένα σχέδιο αποθήκευσης -προγράμματος χρησιμοποιώντας την τρυπημένη με διατρητική μηχανή ταινία εγγράφου παρά την ηλεκτρονική μνήμη. Η βασική διαφορά μεταξύ Von Neumann και των αρχιτεκτονικών του Χάρβαρντ είναι ότι το τελευταίο χωρίζει την αποθήκευση και την επεξεργασία των οδηγιών και των στοιχείων ΚΜΕ, ενώ το πρώτο χρησιμοποιεί το ίδιο διάστημα μνήμης και για τα δύο. Τα περισσότερα σύγχρονα (CPUs) είναι πρώτιστα σχέδιο του Von Neumann , αλλά τα στοιχεία της αρχιτεκτονικής του Χάρβαρντ.
Πριν από την εμπορική αποδοχή του Τρανζίστορ (Transistor), τα ηλεκτρικά ρελέ και οι κενές λυχνίες χρησιμοποιήθηκαν συνήθως ως στοιχεία μετατροπής. Αν και αυτά είχαν τα ευδιάκριτα πλεονεκτήματα ταχύτητας πέρα από τα προηγούμενα, τα μηχανικά σχέδια, ήταν αναξιόπιστα για διάφορους λόγους Οι υπολογιστές λυχνιών όπως EDVAC έτειναν να υπολογίσουν κατά μέσο όρο οκτώ ώρες μεταξύ των αποτυχιών, ενώ οι υπολογιστές τρανζίστορ όπως ο Χάρβαρντ Mark I αρκετά πιο σπάνια Στο τέλος, βασισμένο η «CPUs» έγινε κυρίαρχο επειδή τα σημαντικά πλεονεκτήματα ταχύτητας που διατέθηκαν γενικά ξεπέρασαν τα προβλήματα αξιοπιστίας σε βάρος. Τα περισσότερα από αυτά τα πρόωρα σύγχρονα «CPUs» έτρεξαν στα χαμηλά ποσοστά ρολογιών έναντι των σύγχρονων μικροηλεκτρονικών σχεδίων. Οι συχνότητες σημάτων ρολογιών που κυμαίνονται από 100 kHz ως 4 MHz ήταν πολύ κοινές αυτή τη στιγμή, περιορισμένος κατά ένα μεγάλο μέρος από την ταχύτητα συσκευών μετατροπής που είχαν κατασκευαστεί.