Vývoj procesorů je velmi dynamický a rychle se vyvíjí. Za poslední desetiletí jsme viděli ohromný nárůst výkonu a efektivity procesorů. Vývojáři procesorů pracují na zvyšování počtu jader, snižování spotřeby energie, zvyšování rychlosti a vylepšování paměťových systémů.
Zde se podíváme na určité důležité milníky v historii procesorů.
70. léta
Mikroprocesory
Mikroprocesory představují zásadní milník v historii procesorů a moderního výpočetního světa. Vynalezení mikroprocesoru umožnilo integrovat všechny klíčové funkce centrálního procesoru na jediný čip.
Růst výkonu mikroprocesorů je umožněn díky zvýšení počtu tranzistorů na čipu a zlepšování technologií výroby, což vede k menším rozměrům, vyšší rychlosti a nižší spotřebě energie.
První procesor
V roce 1971 firma Intel představila první komerčně dostupný mikroprocesor Intel 4004. Tento mikroprocesor byl navržen pro jednoduché výpočetní úkoly a obsahoval 2 300 tranzistorů. Následovalo dalších několik generací mikroprocesorů, které přinesly zvýšení výkonu a pokroky v technologii.
80. léta
Architektura RISC
V 80. letech 20. století se objevila revoluce v architektuře procesorů s nízkým počtem instrukcí (Reduced Instruction Set Computer – RISC). Tato architektura se zaměřila na jednoduché instrukce s vyšší rychlostí provedení. Jedním z prvních komerčně úspěšných RISC procesorů byl procesor ARM vyvinutý firmou Acorn computers.
IBM POWER1
POWER1 byl prvním procesorem z architektury IBM POWER, představeným v roce 1989. Tento procesor byl navržen pro výkonné servery a pracovní stanice a představoval významný krok v oblasti RISC architektury.
Superskalární procesory
Superskalární procesory představují další revoluci v historii procesorů. Tyto procesory mají schopnost provádět více instrukcí současně a využívat tak paralelního zpracování. Tato technologie výrazně zvýšila výkon procesorů a umožnila rychlejší zpracování instrukcí.
Rozšíření pipeliningu
Pipelining je technika, která umožňuje rozdělit zpracování instrukcí na několik fází, které mohou probíhat současně. Tím se zkracuje celkový čas potřebný pro vykonání instrukce a zvyšuje se celková efektivita procesoru. Pipelining je široce využíván ve většině moderních procesorů.
90. léta
Multijádrové procesory
Multijádrové procesory jsou procesory, které obsahují více než jedno výpočetní jádro. Tím umožňují provádění několika úloh současně a výrazně zvyšují celkový výkon počítače. Multijádrové procesory jsou běžně používány v moderních osobních počítačích, serverech a mobilních zařízeních.
První multijádrový procesor
První nekomerčně dostupný multijádrový procesor se nazývá „ILP-64“ (Instruction-Level Parallelism-64) a byl vyvinut v roce 1994 v Carnegie Mellon University v USA. Tento procesor měl dva samostatné výpočetní bloky, nazývané „procesory na čipu“ (eng. chip multiprocessors). Každý výpočetní blok obsahoval 64bitový instrukční soubor a byl schopen provádět instrukce nezávisle na sobě, což umožňovalo paralelní zpracování úloh.
Nultá léta 21. století
64bitové procesory
V průběhu nultých let 21. století se 64bitové procesory staly stále běžnějšími. Tyto procesory umožňují efektivnější zpracování velkého objemu paměti a provádění náročných aplikací, zejména ve vědeckých a profesionálních oblastech. Příkladem je AMD Athlon 64, který byl představen v roce 2003.
AMD Athlon 64
AMD Athlon 64 byl revoluční procesorový řád, který AMD představil v roce 2003. Byl to první dostupný 64bitový x86 procesor pro desktopové počítače. Nabízel vysoký výkon a podporu pro 64bitové operační systémy, což otevřelo nové možnosti pro výkon a zpracování náročnějších aplikací.
Současnost
Architektura AMD Zen
Například zde máme AMD Zen architektura. AMD představila architekturu Zen, která debutovala v roce 2017 s procesorem Ryzen. Tato architektura přinesla významné zlepšení výkonu a efektivity oproti předchozím generacím procesorů od AMD. Zen architektura se stala základem pro další úspěšné procesorové řady od AMD, včetně Ryzen, Threadripper a EPYC.
Dva příklady ze současných procesorů:
AMD Ryzen 9
AMD Ryzen 9 je řada vysoce výkonných desktopových procesorů od společnosti AMD. Tyto procesory jsou navrženy pro náročné úkoly, jako jsou hraní her, videoediting, rendering a multitasking. Mají vysoký počet jader a vláken, což umožňuje efektivní paralelní zpracování.
Ryzen 9 procesory jsou vyráběny s pokročilou 7nm technologií a využívají architekturu Zen. Nabízejí vynikající výkon, především ve srovnání s konkurenčními produkty. Ryzen 9 procesory jsou oblíbené mezi nadšenci do počítačů a profesionály, kteří vyžadují vysokou výkonnost pro náročné úlohy.
Intel Core i9
Intel Core i9 je řada vysoce výkonných desktopových procesorů od společnosti Intel. Tyto procesory jsou určeny pro náročné úkoly, jako je hraní her, videoediting, rendering a profesionální výpočty. Intel Core i9 procesory nabízejí vysoký výkon a vyšší takty, což umožňuje rychlé a plynulé zpracování úloh.
Mají vysoký počet jader a vláken, což umožňuje paralelní zpracování a multitasking. Procesory Intel Core i9 jsou navrženy s využitím pokročilých technologií výroby a architekturou Intel, aby poskytovaly maximální výkon a efektivitu. Jsou ideální volbou pro uživatele, kteří vyžadují výkonnost na nejvyšší úrovni.
Kam se budou procesory dále vyvíjet?
Je třeba poznamenat, že vývoj procesorů je velmi složitý a mnoho faktorů může ovlivnit směr jejich vývoje. Tyto směry jsou pouze předpoklady založené na současných trendech a technologiích, které mohou se časem změnit.
Zde je několik směrů, ve kterých se procesory budou pravděpodobně vyvíjet v blízké budoucnosti:
Jedním z hlavních trendů je zvyšování počtu jader v procesorech. To umožňuje provádět paralelní zpracování a zlepšuje výkon při multitaskingu a náročných výpočtech.
Vývojové týmy se budou snažit zlepšovat jádrové a mikroarchitektonické prvky procesorů. To zahrnuje optimalizaci pipeline, instrukčních sad, vyrovnávacích pamětí a dalších technických aspektů, aby se dosáhlo vyššího výkonu při snížené spotřebě energie.
Vzhledem k rostoucímu důrazu na udržitelnost a snižování spotřeby energie se očekává, že procesory budou vyvíjeny s důrazem na vyšší energetickou efektivitu. To může zahrnovat optimalizaci návrhu čipu, využití nových materiálů a technologií, které umožní dosáhnout vyššího výkonu při nižší spotřebě energie.
Vzhledem k rostoucí poptávce po konkrétních výpočetních úlohách, jako jsou umělá inteligence, strojové učení, virtuální realita atd., se očekává nárůst specializovaných procesorů. Tyto procesory jsou optimalizovány pro konkrétní úkoly a mohou poskytovat vyšší výkon a efektivitu než univerzální procesory.
Vývoj procesorů je také ovlivněn pokroky v nových technologiích. Například kvantové počítače, fotonicí, 3D integrací, nanotechnologiemi a dalšími novými technologiemi mohou přinést revoluční změny v oblasti výpočetního výkonu a možnostech procesorů.
