Следует отметить, что в области мобильных процессоров компания Apple догоняет Intel.
В 2012 году калифорнийской компанией было поставлено около 176 миллионов процессоров в таких устройствах, как iPad и iPhone, что составляет 13,5% рынка мобильных процессоров. Intel заняла первое место с 181 миллионов процессоров в мобильных устройствах, таких как ноутбуки, - 13,9% рынка.
Интересно, что в цепочке поставок процессоров Apple нигде не упоминается южнокорейская компания Samsung, которой, по сути, принадлежит 100% процессоров iOS-устройств.
На сегодняшний день последней разработкой компании Samsung является чип Samsung-Intrinsity S5PC110, выпущенный в 2010 году. Особенностями мобильного процессора являются:
поддержка последних мобильных технологий;
мощный графический 3D-ускоритель;
аппаратное декодирование HD-видео.
Примерами аппаратного исполнения являются Iphone 3GS, Samsung GT-i9000 Galaxy S, GT-S8500 Wave.
Другим производителем мобильных процессоров, занимающим лидирующие позиции на рынке, является компания Qualcomm, представившая в конце 2012 года новые процессоры Snapdragon для мобильных устройств, которые можно считать пропорциональным ответом на появление конкурентного мобильного процессора от Intel.
Мобильный процессор нового поколения Snapdragon 800 обещает оказаться на 75% производительнее процессоров предыдущего поколения. В настоящий момент разрабатывается порядка полусотни моделей на основе новых процессоров Qualcomm.
Старшие модели Snapdragon 800 будут иметь до 4 ядер с частотой до 2,3 ГГц, модернизированный сигнальный процессор и новую графическую подсистему Adreno 330.
Из других особенностей новых решений Qualcomm можно отметить возможность работать в сетях Wi-Fi «гигабитного» стандарта 802.11ac WiFi и поддержку технологии беспроводной передачи видео. [18. C. 43]
Линейки мобильных процессоров AMD намного реже встречаются в ноутбуках.
Мобильные процессоры Phenom II являются достаточно интересным решением. Мобильные версии этих процессоров, в отличие от десктопных лишены кэша третьего уровня, что является основной причиной снижения их производительности. При однопоточных нагрузках мобильные Phenom II X4, показывают в тестах уровень процессоров Core 2 Duo.
Подводя итог, можно сделать вывод, что, как правило, мобильные процессоры состоят из компонентов разных производителей. Главный элемент почти всех моделей – это центральный процессор на архитектуре ARM, дополненный вендорами соответствующими графическими и аудиопроцессорами. Изменив дизайн и некоторые пользовательские характеристики, производители выпускают конечный продукт на рынок.
2.3 Наноэра – новый этап развития процессоров
Будучи одним из наиболее перспективных направлений современного этапа развития науки и техники, нанотехнологии в наибольшей степени видоизменяют и преобразуют представление об окружающем мире.
В отличие от других научно-технических направлений, развивающихся в какой-либо одной конкретной отрасли, нанотехнологии охватывают широкий спектр технических достижений в различных областях науки.
Технический прогресс направлен в сторону разработки более мощных, быстрых, компактных и изящных машин.
Микропроцессоры сейчас быстро приближаются к технологическим пределам своей производительности. Поэтому в последние годы идет активный поиск новых направлений развития процессорной техники, отличных от доминирующих сегодня технологий. [4. C. 87]
Элементы новых процессоров должны иметь размеры порядка нанометров, и, соответственно, решения для их создания лежат в области нанотехнологий. Следует отметить, что именно в наномасштабах проявляются свойства материалов, позволяющие реализовать новые подходы к созданию процессорных устройств. Один из таких подходов разрабатывает компания Hewlett Packard для создания прототипа процессора, основанного на архитектуре, получившей название «кроссбары».
Кроссбар представляет собой набор параллельных проволок шириной около 50 нм, которые пересекаются другим набором нанопроволок. Между ними находятся прокладки из материала, который под действием приложенного напряжения может изменять свою проводимость. Регулярная структура из пересекающихся нанопроволок делает их изготовление достаточно простым, особенно в сравнении со сложной структурой современных процессоров на основе традиционных технологий. [9. C. 32] В свою очередь, это позволит максимально гибко адаптировать отработанные архитектурные решения к новым материалам.
В настоящее время разработчики компании Hewlett Packard внедряют архитектуру, позволяющую использовать много слоев кроссбаров За счет этого можно в разы увеличить плотность памяти, а также отношение производительность/энергопотребление. Чипы с такой архитектурой получили название «нанохранилища».
По мнению ведущих экспертов Hewlett Packard, нанохранилища должны стать основой будущих компьютеров, в том числе серверов. Стадии коммерческого применения нанохранилища, по мнению представителей компании, достигнут примерно через пять лет.
Однако, уже сегодня можно отметить внедрение нанотехнологий в технологический процесс создания микрочипов. В 2011 году группа исследователей из Бельгийского центра Imecна представили первый в мире пластиковый (или органический) микропроцессор, который способен выполнять около 6 инструкций в секунду.
Восьмибитный чип из 4000 транзисторов по характеристикам напоминает кремниевые микросхемы 70-ых годов, но разница в том, что он сделан на пластиковой подложке, на которую наносят последовательно слой золота, органический диэлектрик, второй слой золота и органический полупроводник из пентацена. Получается пленка толщиной 25 мкм, которую можно приклеить на любую поверхность.
Возможно, такой процессор найдет применение в дешевых гибких дисплеях и в сенсорах, которые будут встраивать в одежду, стройматериалы, еду, лекарства.
По мнению разработчиков, такие процессоры могут быть примерно в десять раз дешевле кремниевых аналогов, если конечно наладить крупномасштабное коммерческое производство. Правда, органические процессоры никогда не смогут вместить сотни миллионов транзисторов, как у кремниевых чипов. Кроме того, на сегодняшний день они не способны преодолеть главную проблему - непредсказуемое поведение таких транзисторов, вызванное отсутствием прочной монокристаллической структуры.
Ученые из Университета Бристоля предлагают производителям компьютерной техники перейти на выпуск совершенно новых устройств - программируемых квантовых процессоров.
Суть квантового процессора сводится к набору элементов, которые под воздействием электродов и волноводов способны принимать взаимозависимые квантовые состояния. В плане производства такие устройства не требуют дополнительных ресурсов, как и большинство современных процессоров они создаются на основе кремния.
С помощью электродов внутри устройства происходят вычислительные операции над квантовыми битами (кубитами). Такой механизм работы с одной стороны делает процессор многоцелевым, а с другой позволяет значительно уменьшить его габариты.
Однако, создатели нового вида процессоров отмечают, что определенная схожесть с обычными процессорами не делает их совместимыми. Другими словами, если в устройстве используется квантовый процессор, то и само устройство должно быть полностью перестроено под требования процессора. [13. C. 101]
С одной стороны такой подход позволяет перейти на новую ступень развития электроники, с другой – такой переход практически невозможен без поддержки мировых гигантов в области производства компьютеров.
В перспективе компания IBM сможет заменить медные внутричиповые проводники соединениями на основе оптических линий связи, и это существенно ускорит работу современных процессоров.
Оптические переключатели различного типа созданы достаточно давно, но именно ученые из IBM смогли миниатюризовать их до требуемых размеров. Это стало возможным с использованием кремниевых нанострун с особыми оптическими свойствами.
Исследователи из IBM создали самый маленький в мире фотонный переключатель. Это устройство может произвести революцию в оптических вычислениях и производстве компактных нанофотонных чипов. [14. C. 24]
Ранние версии подобных квантовых процессоров проектировались под конкретную задачу, поэтому их функциональные возможности были крайне ограничены рамками небольшого подмножества простейших операций для двух кубитов
Особенно большое влияние новый нанопереключатель окажет на архитектуру современных многоядерных процессоров – именно этого хотели добиться специалисты IBM. Обмен данными между ядрами процессоров будет приоритетным развитием технологии оптических нанопереключателей.
Работы по созданию квантовых микропроцессоров ведутся уже относительно давно. Преимуществом этой технологии, пока исключительно в теории, является огромная скорость обработки информации, которая должна позволить им в дальнейшем решать задачи, непосильные даже для самых современных суперкомпьютеров.
Таким образом, квантовые компьютеры - это новая техническая революция в мире. Новый квантовый процессор может стать основой для сверхмощной вычислительной техники.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Процессор является эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и преобразования информации, автоматического и автоматизированного управления, выработки и преобразования энергии.
Сфера применения микропроцессоров постоянно расширяется. Практически каждая достаточно сложная техническая система оснащается электронными и микропроцессорными устройствами управления. Трудно назвать технологический процесс, управление которым осуществлялось бы без использования электроники и микропроцессорной техники.
Менее четверти века насчитывает история развития микропроцессорной техники, однако за это короткое время произошли поистине гигантские изменения, связанные с совершенствованием архитектуры микропроцессоров, расширением их функциональных возможностей, увеличением разрядности, повышением степени интеграции и быстродействия.
Действительно, современные микропроцессоры уже имеют 64-разрядную архитектуру и по производительности приближаются к мощным суперЭВМ.
Кроме того, с появлением технологических возможностей размещения на одном кристалле совместно с процессорным ядром памяти таймерных секций, периферийных узлов, средств сопряжения с внешней средой в микропроцессорной технике выделился самостоятельный класс больших интегральных схем – однокристальных микроконтроллеров, предназначенных для интеллектуализации оборудования различного назначения.
Тем не менее, в архитектуре современных микропроцессоров разных компаний-производителей имеется много общего. В предыдущих поколениях микропроцессоров при ограниченном объеме аппаратных ресурсов каждый разработчик микропроцессора выбирал ряд архитектурно-структурных приемов повышения производительности, за счет преимущественного развития которых этот микропроцессор должен был превосходить другие. В современных условиях большое число транзисторов на кристалле делает возможным применить в одном микропроцессоре все известные приемы повышения производительности, сообразуясь только с их совместимостью.
Тенденции развития современных информационных технологий приводят к постоянному возрастанию сложности таких систем, создаваемых в различных областях науки и техники.
Микропроцессоры сейчас быстро приближаются к технологическим пределам своей производительности. Поэтому в последние годы идет активный поиск новых направлений развития процессорной техники, отличных от доминирующих сегодня технологий.
Элементы новых процессоров должны иметь размеры порядка нанометров, и, соответственно, решения для их создания лежат в области нанотехнологий.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ