Думающий камень (процессор) .

Для повышения мощности аппарата я повысил тактовую частоту процессора с 12 do 12 с половиной гигабайт...

А. Бушков. «Бульдожья схватка»

Двести лет назад члены Французской академии наук приняли специальное постановление, в котором отвергалась идея существования... метеоритов! «Камни с неба падать не могут!» — вынесли свой вердикт ученые мужи. Интересно, что бы они сказали, поведай мы им о камнях, умеющих считать! Ведь процессор почти целиком состоит из кремния — минерала, который мы чаше всего встречаем в виде обычного песка или гранитных екал...

Эксперты от уфологии на полном серьезе доказывают, что отсчет компьютерной эры надлежит вести с 1949 г., когда в небе над Нью-Мексико сошла с рельсов и тяжело упала на землю знаменитая «летающая тарелка». Якобы, именно при потрошении остатков оной и были найдены те загадочные детальки, которые позднее и превратились в шаловливых ручонках инженеров из Intel в первые микропроцессоры. 

Следует, правда, признать, что земные ученые отлично замаскировались: поначалу, для отвода глаз, им пришлось изобрести транзисторы, затем — интегральные схемы... А уже потом, выждав почти четверть века, явить народу его величество микропроцессор!

Допустим, так оно и было. И инопланетяне и инопланетные же процессоры. Правда, трудно представить себе НЛО, чьим управлением заведуют устройства, аналогичные первым процессорам Intel-4004.

Но, может быть, поэтому и грохнулась тарелочка? Не будем спорить с уфологами, а лучше остановимся на голых фактах: в 1970 г. мудрый доктор Хофф (американцы несколько фамильярно зовут его Тэдом, но нам не помешает знать полное имя — Маршиан Эдвард Хофф) с командой инженеров из Intel сконструировал первый микропроцессор. 

Во всяком случае, так принято считать — хотя на самом деле еще в 1968 г. инженеры Рэй Холт и Стив Геллер создали подобную универсальную микросхему SLF для бортового компьютера истребителя F-14. Но их разработка так и осталась в хищных когтях ястребов из Пентагона, в то время как детище Intel ждала иная судьба.

Изначально процессор 4004 предназначался для микрокалькуляторов и был изготовлен по заказу японской компании Busicom. Правда, ввиду финансовых трудностей от выпуска калькулятора на основе микропроцессора японцы отказались, и разработка перешла в собственность не ожидавшей такого счастья Intel! Появление микропроцессоров изменило весь рынок микроэлектроники, и именно они способствовали появлению тех самых компьютеров, с которыми мы работаем сегодня!

Парадоксально, но практически сразу после появления микропроцессоров Intel утратила майку лидера в этой области: в брюшке первых персональных компьютеров обжились «камешки» производства не Intel, а ее многочисленных конкурентов! Прежде всего Zilog и Motorola — именно эта компания была подлинным королем процессорного рынка 70-х. В частности, на мотороловском процессоре работал знаменитый «Альтаир», сбивший с пути истинного юного Билла Гейтса (кто знает, во что могла бы превратиться эта лопоухая коллекция веснушек, не встреться на его пути неказистый ящик с кучей лампочек и тумблеров!).

Сама же Intel тоже получила шанс урвать свой кусок от лакомого пирога — но на этот раз синяя птица пролетела мимо руководства Intel незамеченной. Однажды в дверь кабинета Гордона Мура, президента фирмы Intel, робко поскребся один из сотрудников. И, заикаясь от волнения, предложил шефу сварганить на основе ставшего популярным камешка недорогой компьютер. Совсем маленький — чтобы на столе помещался!

—  Позвольте спросить, и кому же пригодится эта фиговина? — вскинул брови Большой Босс.

—  Ну... — замялся новоявленный гений, — домохозяйкам, к примеру. Они в нем рецепты будут хранить...

—  А может, еще барбекю на камешке жарить? — саркастически ухмыльнулся Мур. И, указав выскочке на дверь, вновь уткнулся в изучение графика поставок.

Свою ошибку Мур и его коллеги поняли очень скоро. Но с лихвой наверстали упущенное, «сосватав» свой процессор Intel 8088 компании IBM. Плодом этого романа стал знаменитый компьютер IBM PC, вознесший на вершины славы Microsoft и Intel... Словом, всех, причастных к его созданию — за исключением самой IBM.

Первый процессор работал на частоте всего 750 кГц. Сегодняшние процессоры от Intel быстрее своего прародителя более чем в десять тысяч раз, а любой домашний компьютер обладает мощностью и «сообразительностью» во много раз большей, чем компьютер, управлявший полетом космического корабля «Аполлон» к Луне. Недаром тот же Гордон Мур говорил: если бы автомобили развивались так же быстро, как процессоры, то сегодня на одном литре бензина мы могли бы проехать миллион километров, а сам автомобиль было бы дешевле выбросить, чем платить за парковку!

Вообще-то процессор в компьютере не один: собственным процессором снабжена видео плата, звуковая плата, множество внешних устройств (например, принтер). И часто по производительности эти микросхемы могут поспорить с главным, Центральным Процессором. Но в отличие от него, все они являются узкими специалистами — один отвечает за обработку звука, другой — за создание трехмерного изображения. Основное и главное отличие центрального процессора — это его универсальность. При желании (и, разумеется, при наличии необходимой мощности и соответствующего программного обеспечения) центральный процессор может взять на себя любую работу, в то время как процессор видео платы при всем желании не сможет раскодировать, скажем, музыкальный файл...

Любой процессор — это выращенный по специальной технологии кристалл кремния (не зря на жаргоне процессор именуется «камнем»). Однако камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов — транзисторов, соединенных металлическими мостиками-контактами. Именно они и наделяют компьютер способностью «думать». Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преобразуется любая поступающая в компьютер информация.

Безусловно, один транзистор никаких особых вычислений произвести не может. Единственное, на что способен этот электронный переключатель — пропустить сигнал дальше или задержать его, в зависимости от подаваемого на его «затвор» напряжения. Поэтому говорить, что в процессоре «думают» транзисторы, в корне неверно.

С логической точки зрения процессор состоит из множества обрабатывающих информацию ячеек — регистров. Хранить такой регистр может от 1 до 8 байт информации (комбинация из двух байт иначе называется «машинным словом»). Впрочем, далеко не все регистры заняты обработкой данных: часть из них, так называемые «адресные» и «сегментные» регистры, занимаются «пропиской» данных в ячейках памяти, другие регистры отвечают за само-диагностику процессора... Словом, внутри каждого «камня» существует целые города, каждый житель которых четко знает свои обязанности.

Общается процессор с другими устройствами компьютера с помощью специальной скоростной магистрали — «шины». Точнее, двух шин: шиной данных, предназначенной для передачи информации от процессора к другим устройствам компьютера, в том числе оперативной памяти, и адресной шины, определяющей диапазон адресов памяти, которые может использовать процессор.