1971-ieji. In\u017einieri\u0173 komanda \u201eIntel” laboratorijose u\u017ebaig\u0117 darb\u0105, kuris pakeit\u0117 visk\u0105. Pirmasis komercinis mikroprocesorius 4004 \u2013 vos nago dyd\u017eio silicio gabal\u0117lis \u2013 tur\u0117jo 2300 tranzistori\u0173 ir gal\u0117jo atlikti 60 000 operacij\u0173 per sekund\u0119. Tai gali atrodyti juokingai ma\u017eai pagal \u0161iuolaikinius standartus, bet tuomet tai buvo stulbinantis pasiekimas.<\/p>\n
Prie\u0161 4004 pasirodym\u0105, kompiuteriai u\u017eimdavo i\u0161tisas patalpas. Jie buvo masyv\u016bs, brang\u016bs ir prieinami tik did\u017eiosioms korporacijoms ar vyriausyb\u0117ms. Federico Faggin, vienas i\u0161 4004 k\u016br\u0117j\u0173, v\u0117liau prisipa\u017eino, kad net jie patys nesuvok\u0117, kok\u012f revoliucin\u012f \u012frengin\u012f suk\u016br\u0117.<\/p>\n
\u012edomu tai, kad 4004 buvo sukurtas ne asmeniniams kompiuteriams, o japoni\u0161kai skai\u010diavimo ma\u0161in\u0117lei. In\u017einieriai sprend\u0117 praktin\u0119 problem\u0105 \u2013 kaip suma\u017einti skai\u010diavimo ma\u0161in\u0117l\u0117s dyd\u012f \u2013 ir nety\u010dia prad\u0117jo technologin\u0119 revoliucij\u0105.<\/p>\n
Ankstyvieji mikroprocesoriai buvo gaminami naudojant 10 mikrometr\u0173 technologij\u0105 (\u0161iandien naudojame nanometrus). Tai rei\u0161kia, kad ma\u017eiausios strukt\u016bros buvo ma\u017edaug \u017emogaus plauko storio. Nepaisant primityvios gamybos, \u0161ie procesoriai pad\u0117jo pamatus viskam, k\u0105 turime \u0161iandien.<\/p>\n
1978-aisiais \u201eIntel” i\u0161leido legendin\u012f 8086 procesori\u0173, kuris tapo x86 architekt\u016bros, iki \u0161iol naudojamos daugelyje kompiuteri\u0173, pagrindu. \u0160is procesorius tur\u0117jo 29 000 tranzistori\u0173 ir dirbo 5-10 MHz da\u017eniu. Palyginimui, \u0161iuolaikinis procesorius turi milijardus tranzistori\u0173 ir veikia gigahercais.<\/p>\n
B\u016btent \u0161iuo laikotarpiu prad\u0117jo i\u0161sipildyti Gordono M\u016bro prana\u0161yst\u0117. 1965 metais jis pasteb\u0117jo, kad tranzistori\u0173 skai\u010dius procesoriuje padvigub\u0117ja ma\u017edaug kas 18-24 m\u0117nesius. \u0160is d\u0117sningumas, \u017einomas kaip M\u016bro d\u0117snis, steb\u0117tinai tiksliai veik\u0117 beveik 50 met\u0173.<\/p>\n
\u0160tai kaip atrod\u0117 procesori\u0173 evoliucija:<\/p>\n
Asmenini\u0173 kompiuteri\u0173 revoliucija neb\u016bt\u0173 \u012fvykusi be \u0161i\u0173 procesori\u0173. Apple II, IBM PC, Commodore 64 \u2013 visi \u0161ie ikoniniai kompiuteriai buvo sukurti aplink mikroprocesorius, kurie nuolat tobul\u0117jo.<\/p>\n
Vienas \u012fdomiausi\u0173 \u0161io laikotarpio fakt\u0173 \u2013 procesori\u0173 k\u016br\u0117jai nuolat kovojo su fizikos d\u0117sniais. Kiekviena nauja karta reikalavo subtilesni\u0173 gamybos proces\u0173, geresnio \u0161ilumos valdymo ir ma\u017eesnio energijos suvartojimo. In\u017einieriai ne kart\u0105 gird\u0117jo, kad \u201epasiek\u0117me rib\u0105”, bet vis rasdavo b\u016bd\u0173 j\u0105 per\u017eengti.<\/p>\n
Apie 2004 metus mikroprocesori\u0173 evoliucijoje \u012fvyko reik\u0161mingas pos\u016bkis. Procesori\u0173 gamintojai susid\u016br\u0117 su vadinam\u0105ja \u201etaktinio da\u017enio siena”. Ilg\u0105 laik\u0105 spartesn\u012f procesori\u0173 rei\u0161k\u0117 didesn\u012f taktin\u012f da\u017en\u012f \u2013 nuo megaherc\u0173 iki gigaherc\u0173. Ta\u010diau didinant da\u017en\u012f, procesoriai \u0117m\u0117 generuoti tiek \u0161ilumos, kad j\u0105 tapo ne\u012fmanoma efektyviai pa\u0161alinti.<\/p>\n
AMD ir Intel in\u017einieriai suprato, kad vietoj vieno greito branduolio geriau tur\u0117ti kelis l\u0117tesnius. Taip gim\u0117 daugiabranduoliai procesoriai. Pirmasis masi\u0161kai prieinamas dviej\u0173 branduoli\u0173 procesorius buvo AMD Athlon 64 X2, i\u0161leistas 2005 metais. Intel netrukus pasek\u0117 su Core Duo.<\/p>\n
Daugiabranduol\u0117 architekt\u016bra pakeit\u0117 ne tik aparatin\u0119 \u012frang\u0105, bet ir programin\u0119. Programuotojai tur\u0117jo i\u0161mokti kurti lygiagretaus skai\u010diavimo algoritmus, kad i\u0161naudot\u0173 visus branduolius. Senesn\u0117 programin\u0117 \u012franga da\u017enai negal\u0117jo pasinaudoti papildomais branduoliais, tod\u0117l vartotojai ne visada mat\u0117 tik\u0117t\u0105 na\u0161umo \u0161uol\u012f.<\/p>\n
Praktinis patarimas: jei naudojate senesnius kompiuterius su daugiabranduoliais procesoriais, patikrinkite, ar j\u016bs\u0173 programin\u0117 \u012franga gali i\u0161naudoti visus branduolius. Kartais verta atnaujinti programas arba ie\u0161koti alternatyv\u0173, kurios geriau i\u0161naudoja j\u016bs\u0173 aparatin\u0119 \u012frang\u0105.<\/p>\n
\u012edomu tai, kad daugiabranduoliai procesoriai privert\u0117 persvarstyti, kaip matuojame kompiuterio na\u0161um\u0105. Anks\u010diau u\u017etekdavo palyginti taktin\u012f da\u017en\u012f, dabar reikia atsi\u017evelgti \u012f branduoli\u0173 skai\u010di\u0173, architekt\u016br\u0105, spartinan\u010di\u0105j\u0105 atmintin\u0119 ir daugyb\u0119 kit\u0173 parametr\u0173.<\/p>\n
Kol staliniuose kompiuteriuose vyko daugiabranduol\u0117 revoliucija, kita procesori\u0173 evoliucijos \u0161aka vyst\u0117si mobiliuosiuose \u012frenginiuose. \u010cia svarbiausias parametras buvo ne maksimalus na\u0161umas, o energijos efektyvumas \u2013 kiek skai\u010diavim\u0173 galima atlikti su baterijos \u012fkrova.<\/p>\n
ARM architekt\u016bra, sukurta dar 1980-aisiais, tapo dominuojan\u010dia mobiliuosiuose \u012frenginiuose. Prie\u0161ingai nei x86, ARM buvo sukurta galvojant apie energijos taupym\u0105. \u0160iandien beveik kiekviename i\u0161maniajame telefone, plan\u0161et\u0117je ar i\u0161maniajame laikrodyje veikia ARM procesorius.<\/p>\n
Apple 2020 metais pri\u0117m\u0117 dr\u0105s\u0173 sprendim\u0105 pereiti nuo Intel prie savo sukurt\u0173 ARM procesori\u0173 (M1, v\u0117liau M2, M3) savo kompiuteriuose. Rezultatai nustebino industrij\u0105 \u2013 nauji MacBook kompiuteriai pasiek\u0117 nereg\u0117t\u0105 energijos efektyvumo ir na\u0161umo santyk\u012f.<\/p>\n
Praktinis patarimas naudotojams: renkantis ne\u0161iojam\u0105j\u012f kompiuter\u012f, atkreipkite d\u0117mes\u012f ne tik \u012f procesoriaus specifikacijas, bet ir \u012f energijos suvartojim\u0105. TDP (Thermal Design Power) parodo, kiek energijos procesorius sunaudoja piko metu. Ma\u017eesnis TDP paprastai rei\u0161kia ilgesn\u012f baterijos veikimo laik\u0105.<\/p>\n
Mobilieji procesoriai atne\u0161\u0117 ir heterogenin\u0117s architekt\u016bros koncepcij\u0105 \u2013 viename luste apjungiami skirting\u0173 tip\u0173 branduoliai. Pavyzd\u017eiui, modern\u016bs telefon\u0173 procesoriai turi kelis galingus branduolius sud\u0117tingoms u\u017eduotims ir kelis energij\u0105 taupan\u010dius branduolius paprastesn\u0117ms operacijoms.<\/p>\n
Pastar\u0105j\u012f de\u0161imtmet\u012f mikroprocesori\u0173 evoliucijoje i\u0161ry\u0161k\u0117jo nauja tendencija \u2013 specializuoti lustai konkre\u010dioms u\u017eduotims. Universal\u016bs CPU (centriniai procesoriai) vis dar yra kompiuteri\u0173 \u0161irdis, ta\u010diau \u0161alia j\u0173 atsirado specializuoti akceleratoriai.<\/p>\n
GPU (grafiniai procesoriai) tapo ne tik \u017eaidim\u0173, bet ir dirbtinio intelekto, kriptovaliut\u0173 kasimo, mokslini\u0173 skai\u010diavim\u0173 varikliu. NVIDIA, AMD ir kitos kompanijos suk\u016br\u0117 GPU, kurie turi t\u016bkstan\u010dius ma\u017e\u0173 branduoli\u0173, idealiai tinkan\u010di\u0173 lygiagretiems skai\u010diavimams.<\/p>\n
Dirbtinio intelekto bumas paskatino kurti TPU (Tensor Processing Unit), NPU (Neural Processing Unit) ir kitus specializuotus lustus, optimizuotus neuronini\u0173 tinkl\u0173 apmokymui ir inferencijai. Google, Apple, Tesla ir kitos kompanijos kuria savo AI lustus, kurie gali b\u016bti \u0161imtus kart\u0173 efektyvesni specifin\u0117ms u\u017eduotims nei universal\u016bs CPU.<\/p>\n
\u012edomu tai, kad \u0161iuolaikiniame i\u0161maniajame telefone gali b\u016bti 5-10 skirting\u0173 procesori\u0173:<\/p>\n
Praktinis patarimas: jei dirbate su dirbtinio intelekto modeliais ar vaizdo apdorojimu, verta investuoti \u012f \u012frengin\u012f su specialiu AI akceleratoriumi. Tai gali pagreitinti u\u017eduotis de\u0161imtis kart\u0173, palyginti su \u012fprastu CPU.<\/p>\n
Nors tradiciniai silicio mikroprocesoriai dar ilgai i\u0161liks pagrindiniu skai\u010diavim\u0173 varikliu, horizonte jau matome nauj\u0105 revoliucij\u0105 \u2013 kvantinius kompiuterius. Prie\u0161ingai nei klasikiniai procesoriai, kurie operuoja bitais (0 ir 1), kvantiniai kompiuteriai naudoja kubitus, kurie gali b\u016bti 0, 1 arba abiej\u0173 b\u016bsen\u0173 superpozicijoje.<\/p>\n
IBM, Google, Microsoft ir kitos kompanijos jau suk\u016br\u0117 pirmuosius kvantinius procesorius. 2019 metais Google paskelb\u0117 pasiekusi \u201ekvantin\u012f prana\u0161um\u0105” \u2013 j\u0173 53 kubit\u0173 procesorius \u201eSycamore” per 200 sekund\u017ei\u0173 atliko skai\u010diavim\u0105, kuriam galingiausiam superkompiuteriui b\u016bt\u0173 prireik\u0119 10 000 met\u0173.<\/p>\n
Ta\u010diau kvantiniai kompiuteriai n\u0117ra tiesiog \u201egreitesni” tradiciniai kompiuteriai. Jie sprend\u017eia visi\u0161kai kitokias problemas. Kvantiniai procesoriai puikiai tinka optimizavimo u\u017edaviniams, kriptografijai, molekuli\u0173 modeliavimui, bet netinka kasdien\u0117ms u\u017eduotims.<\/p>\n
Tradicini\u0173 mikroprocesori\u0173 evoliucija taip pat t\u0119siasi. Naujos gamybos technologijos (EUV litografija), naujos med\u017eiagos (grafenas, III-V puslaidininkiai) ir naujos architekt\u016bros (neuromorfiniai lustai) \u017eada tolesn\u012f na\u0161umo augim\u0105.<\/p>\n
Praktinis patarimas: sekite naujienas apie kvantinius kompiuterius, bet neplanuokite artimiausioje ateityje pakeisti savo asmenin\u012f kompiuter\u012f kvantiniu. Grei\u010diausiai kvantiniai skai\u010diavimai bus prieinami per debes\u0173 kompiuterijos paslaugas, kai reik\u0117s spr\u0119sti specifines problemas.<\/p>\n
\u0160iuolaikini\u0173 procesori\u0173 gamyba pasiek\u0117 stulbinant\u012f lyg\u012f \u2013 TSMC, Samsung ir Intel jau gamina lustus naudodami 3-5 nm technologij\u0105. Tai rei\u0161kia, kad ma\u017eiausios strukt\u016bros yra ma\u017eesn\u0117s nei daugelis virus\u0173 ir art\u0117ja prie atskir\u0173 atom\u0173 dyd\u017eio (silicio atomo skersmuo yra apie 0,2 nm).<\/p>\n
Gamybos procesas tapo ne\u012ftik\u0117tinai sud\u0117tingas. Modernioje gamykloje naudojami ekstremalios ultravioletin\u0117s \u0161viesos (EUV) litografijos \u012frenginiai, kainuojantys \u0161imtus milijon\u0173 eur\u0173. \u0160vies\u0105 generuoja lazeriu kaitinami alavo la\u0161eliai, kurie virsta plazma ir skleid\u017eia 13,5 nm bangos ilgio spinduliuot\u0119.<\/p>\n
Nanometr\u0173 lenktyn\u0117s turi ir geopolitin\u012f aspekt\u0105. \u0160iuolaikini\u0173 procesori\u0173 gamyba tapo strategine technologija, d\u0117l kurios var\u017eosi JAV, Kinija, Piet\u0173 Kor\u0117ja ir Taivanas. TSMC gamyklos Taivane gamina did\u017ei\u0105j\u0105 dal\u012f pa\u017eangiausi\u0173 pasaulio procesori\u0173, o tai kelia rizik\u0105 tiekimo grandin\u0117ms.<\/p>\n
Art\u0117jame prie fizikos d\u0117sni\u0173 nulemt\u0173 rib\u0173. Kai strukt\u016bros tampa tokios ma\u017eos, pradeda reik\u0161tis kvantiniai efektai \u2013 elektronai gali \u201etuneliauti” per barjerus, atsiranda \u0161iluminiai svyravimai. In\u017einieriai ie\u0161ko nauj\u0173 b\u016bd\u0173, kaip i\u0161spausti daugiau na\u0161umo:<\/p>\n
Praktinis patarimas: perkant nauj\u0105 kompiuter\u012f, technologinis procesas (nm) yra svarbus, bet ne vienintelis parametras. 7 nm procesorius su geresne architekt\u016bra gali b\u016bti na\u0161esnis nei 5 nm su senesne. Vert\u0117t\u0173 \u017ei\u016br\u0117ti \u012f realius na\u0161umo testus, o ne tik \u012f techninius duomenis.<\/p>\n
Mikroprocesori\u0173 evoliucija per pastaruosius 50 met\u0173 buvo stulbinanti. Nuo paprast\u0173 4-bit\u0173 procesori\u0173 su keliais t\u016bkstan\u010diais tranzistori\u0173 per\u0117jome prie sud\u0117ting\u0173 sistem\u0173 su milijardais tranzistori\u0173, integruotais AI akceleratoriais ir specializuotais branduoliais.<\/p>\n
Kiekviena karta susidurdavo su i\u0161\u0161\u016bkiais, kurie atrod\u0117 ne\u012fveikiami \u2013 taktinio da\u017enio riba, energijos suvartojimas, gamybos technologij\u0173 apribojimai. Ta\u010diau in\u017einieriai vis rasdavo k\u016brybi\u0161k\u0173 sprendim\u0173. Kai negal\u0117jome didinti da\u017enio, per\u0117jome prie daugiabranduoli\u0173 architekt\u016br\u0173. Kai tradicin\u0117 architekt\u016bra tapo neefektyvi, suk\u016br\u0117me specializuotus akceleratorius.<\/p>\n
Ateityje tikriausiai matysime dar didesn\u0119 specializacij\u0105 \u2013 procesoriai bus kuriami konkre\u010dioms u\u017eduotims, o ne kaip universal\u016bs \u012frenginiai. Neuromorfinis skai\u010diavimas, imituojantis \u017emogaus smegen\u0173 veikim\u0105, gali tapti nauju standartu AI aplikacijoms. Kvantiniai kompiuteriai spr\u0119s problemas, kurios \u0161iandien atrodo ne\u012fveikiamos.<\/p>\n
Ta\u010diau svarbiausia pamoka i\u0161 mikroprocesori\u0173 istorijos \u2013 technologij\u0173 poveikis yra nenusp\u0117jamas. 1971 metais niekas negal\u0117jo \u012fsivaizduoti, kad tas ma\u017eas silicio gabal\u0117lis pakeis visk\u0105 \u2013 nuo to, kaip dirbame ir bendraujame, iki to, kaip pramogaujame ir mokom\u0117s.<\/p>\n
Galb\u016bt did\u017eiausia mikroprocesori\u0173 revoliucijos pamoka yra ta, kad technologin\u0117 pa\u017eanga n\u0117ra tiesiog greitesni \u012frenginiai ar didesni skai\u010diai specifikacijose. Tikroji revoliucija \u012fvyksta, kai technologija tampa prieinama visiems ir leid\u017eia \u017emon\u0117ms kurti dalykus, kuri\u0173 anks\u010diau nebuvo \u012fmanoma \u012fsivaizduoti.<\/p>\n
Tad sekant\u012f kart\u0105, kai naudosit\u0117s i\u0161maniuoju telefonu ar kompiuteriu, skirkite akimirk\u0105 pagalvoti apie t\u0105 ma\u017e\u0105 silicio gabal\u0117l\u012f viduje \u2013 mikroprocesori\u0173, kuris per vien\u0105 sekund\u0119 atlieka daugiau skai\u010diavim\u0173, nei \u017emogus gal\u0117t\u0173 atlikti per \u0161imt\u0105 met\u0173. Tai ne tik in\u017einerijos stebuklas, bet ir vienas did\u017eiausi\u0173 \u017emonijos pasiekim\u0173.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"