בעקבות ה־8080 פותחו מספר מעבדים מתחרים, ביניהם ה־Z80 של חברת זילוג (שהוקמה על ידי פדריקו פייגין, המהנדס שהיה אחראי על פיתוח ה־4004 וה־8080 באינטל. Z80 תואם ל־8080, ויכול לבצע קוד של 8080 ללא שינוי), ה־6800 של חברת מוטורולה, וה־6502 של חברת MOS Technology, שהיו פופולריים במיקרו מחשבים, כולל במחשבים ביתיים, החל מאמצע שנות ה־70 של המאה ה־20.
בשנת 1981 בחרה חברת IBM ב־8086 של אינטל, יורשו של ה־8080 שהרחיב את יכולת העיבוד ל־16 סיביות, בתור יחידת העיבוד המרכזית עבור המחשב האישי שלה והפכה בכך את משפחת ה־x86 של אינטל למעבדים הפופולריים ביותר. מעט מאוחר יותר, בשנת 1984, בחרה חברת אפל במעבד מתחרה, ה־68000 של חברת מוטורולה עבור מחשבי המקינטוש, מעבד זה היה הראשון במשפחת מעבדים, ביניהם 68020, 68030 ו־68040 שהופיעו בשנים הבאות. סדרת מעבדים זו של מוטורולה הפכה לשנייה בתפוצתה אחרי המעבדים של אינטל, עד שהוחלפה בשנת 1991 במעבד ה־PowerPC שפותח במשותף על ידי מוטורולה, IBM ואפל.
בשנות ה־80 ושנות ה־90 של המאה העשרים הופיעו מעבדים חדשים רבים מחברות שונות. ביניהם MIPS של חברת MIPS Technologies, SPARC של חברת Sun Microsystems (היום אורקל), Alpha של חברת DEC (היום HP), ועוד מעבדים רבים, כולל משפחות מעבדים של אינטל ומוטורולה בארכיטקטורות שונות מ־x86 או מ־68K.
פעולת ומבנה המעבד.
כל מעבד מורכב ממספר יחידות המבצעות פעולות שונות. במעבדים מודרניים המבוססים על שיטת צינור עיבוד נתונים (Pipeline), כל אחת מיחידות אלו פועלת בנפרד.
לצורך ביצוע פקודה בודדת המעבדים משתמשים באחד מהסטים של הפעולות הבאות (תלוי במעבד):
אפשרות א':
אפשרות ב':
יחידות המרכיבות את המעבד.
במיקרו־מעבד כל היחידות השונות יושבות על אותו השבב, והחלוקה ליחידות קיימת רק בשלב התכנון. החלוקה ושמות היחידות שונות במעט ממעבד אחד למשנהו, אבל מעבדים מודרניים מורכבים בדרך־כלל מהיחידות הבאות:
מעבד מרובה ליבות.
בעשור הראשון של המאה ה־21, לאחר שהתברר כי קיימת בעיה פיזיקלית להאיץ את מהירות המעבד מעבר למה שהושג, החלה מגמה בקרב היצרנים לחבר מספר מעבדים על שבב אחד. מעבדים אלו (אשר בתצורה זו מכונים לעיתים גם "ליבות"), פועלים במקביל, תוך שימוש בטכניקות של עיבוד מקבילי ולעיתים אף תוך שיתוף משאבים, כגון זיכרון מטמון, זה עם זה, ומעצימים בכך את היכולות החישוביות של המחשב.
בתחילה הופיעו מעבדים עם שתי ליבות. ביוני 2005 הכריזה חברת AMD על מעבדי 64 ביט כפולי ליבה למחשבים שולחניים. באוקטובר 2005 הכריזה חברת "אינטל" על מעבדים דו־ליבתיים לשרתים. עם שיווק ה"פלייסטיישן 3" של חברת "סוני" בנובמבר 2006, חדרה מגמה זו לשוק קונסולות המשחקים, עם מעבד שבע ליבות עוצמתי של חברת "IBM" שהותקן בקונסולה זו. בתחילת 2008 התפשטה מגמה זו גם למעבדים זעירים למחשבי כף יד וטלפונים סלולריים, כאשר "אינטל" הכריזה על מעבד "Atom". ברבע הראשון של שנת 2008 כבר ניתן היה לרכוש מחשבים אישיים שמותקנים עליהם מעבדים מרובעי ליבות, ובהמשך מעבד בעל 4 ליבות כבר הפך לסטנדרט ובשוק החלו להופיע גם מעבדים משושי ואף מתומני ליבות.
מעבדים מרובי ליבות אינם יכולים להריץ מספר תהליכים, הקשורים לאותו יישום, במקביל בליבות שונות, ללא תכנון מראש על ידי המתכנת. הם כן יכולים לעבוד על שני יישומים במקביל על ידי הפרדת תהליכי הזיכרון שלהם, דבר המסייע בעיקר לתהליכים במחשב שאינם זקוקים לתהליכים נוספים (אשר מורכבים ומתעכבים) וחוסך את זמן ההמתנה לתהליך שמתעכב, ובכך מתקבל ליישום זמן תגובה טוב יותר. רוב היישומים הקיימים כיום אינם מנצלים עדיין יתרון זה, אך מערכות ההפעלה המודרניות דוגמת לינוקס, חלונות ומקינטוש מנצלות ריבוי ליבות כדי להריץ מספר יישומים במקביל. בהיעדר ריבוי ליבות, נאלצות מערכות ההפעלה לחלק את זמן המעבד בין כל היישומים, כדי לתת למשתמש תחושה של פעולה במקביל.
מערכת על שבב.
מערכת על שבב היא מערכת שכוללת חלק גדול מהתפקידים של מחשב על גבי מעגל משולב אחד. לרוב היא תכלול את המקבילה למעבד בתור ליבת עיבוד (אחת או יותר). מעבדי ARM, לדוגמה, כבר לא מיוצרים כמעבדים עצמאיים אלא כליבות בתוך שבבים מורכבים יותר. במקרים רבים המעבדים שאליהם מקובל להתייחס בשפת היום יום הם מערכות על שבב שכוללות, בין השאר, ליבות עיבוד שונות.
מיקרו בקר.
מיקרו בקרים הם מעבדים (או ליתר דיוק: מערכות על שבב) עם ביצועים פחותים בהרבה ובשל כך גם דרישות פחותות בהרבה (מחיר נמוך הרבה יותר, צריכת חשמל נמוכה בהרבה).
תהליך ייצור המעבד.
המעבדים, כמו כל המעגלים המשולבים, מיוצרים בתהליך המייצר שכבות שונות של "מזהמים" (חומרים זרים בריכוז נמוך) ב"תמונה" מוגדרת מראש, בתוך פרוסה של חומר מוליך למחצה (לרוב סיליקון), וכמו כן "תוספות" של חומרים נוספים (למשל מוליכים) על פני הפרוסה. את התמונה משליכים על הפרוסה בתהליך המכונה פוטוליתוגרפיה, במהלכו נסרקת התבנית של המעגל באמצעות קרן לייזר באורך גל מסוים ומועתקת אל שכבה דקה של מוליך למחצה, כגון סיליקון. מפאת גודלם הזעיר של הרכיבים, כל גרגיר אבק קטנטן עלול לקלקל את הרכיב, ולכן מייצרים את המעבדים באזורים מיוחדים הנקראים חדרים נקיים, שבהם רמת החלקיקים באוויר נמוכה פי 1,000 מחדר ניתוח והטכנאים לבושים בחליפות מיוחדות המכונות בעגה Bunny-Suits. בתהליך זה מדפיסים מספר רב של מעבדים על פרוסת סיליקון, אותה חותכים למעבדים רבים בסיום התהליך.
למרות הניסיון להקפיד על תנאי ייצור אופטימליים, בתהליך הייצור יש נפל רב. לא ניתן לצפות מראש מאילו חלקים מפרוסת סיליקון מסוימת יתקבלו מעבדים טובים. רק חלק מהמעבדים המתקבלים בסוף הייצור עומדים ברף בקרת איכות המיועד, למשל עבור מהירות השעון המקסימלית שתוכננה. מסיבה זו לתוצרים באיכות נמוכה נקבעים מהירויות שעון נמוכות יותר והם משווקים כדגמים חלשים יותר. בנוסף יש גם נפל מוחלט – תוצרים שלא עומדים בדרישה מרכזית אחת, או יותר. זו אחת הסיבות למחיר הגבוה של מעבדים בהשוואה לרכיבים אלקטרוניים אחרים.
עובי ההדפסה של קווי המתאר של מוליכי המעבד קטן משנה לשנה, על מנת שיהיה אפשר לחסוך בהספק, להעלות את מהירות השעון של המעבד ולבנות מעבדים מורכבים יותר על ידי הגדלת מספר הרכיבים או לחלופין להגדיל את מספר המעבדים מפרוסה אחת, דבר המביא לרווחים גדולים יותר.
הערות שוליים.
[[קטגוריה:מעבד|*]]
[[קטגוריה:חומרה]]
[[קטגוריה:ויקיפדיה: עודף קישורי תאריכים]]
כבידה
בפיזיקה, כְּבִידָה היא תופעה בה עצמים בעלי מסה ואנרגיה נמשכים זה אל זה.
על פי תורת היחסות הכללית כבידה היא תוצאה של עיקום המרחב-זמן. גופים בעלי מסה ו/או אנרגיה מעוותים את המרחב והזמן. מודל זה שפורסם על ידי איינשטיין ב-1915, הוא התיאור הטוב ביותר שבידינו לתופעת הכבידה, ועד כה הוא עמד בכל המדידות והתצפיות המדעיות, אולם עד כה הוא אינו משתלב עם מכניקת הקוונטים.
לפי המודל הפיזיקלי הקלאסי של ניוטון, שאותו פרסם ב-1687, כבידה היא כוח משיכה הפועל בין מסות. לפי מודל זה כוח המשיכה הוא פרופורציונלי למכפלת המסות של הגופים חלקי ריבוע המרחק ביניהם. לכן הכוח חזק יותר ככל שהמסות גדולות יותר, ונחלש במהירות ככל שהמרחק ביניהן גדל. על פני כדור הארץ מודל זה מניב ניבויים מדויקים די הצורך והוא המודל שנמצא בשימוש, מאחר שהמתמטיקה פשוטה יותר. רק כאשר יש צורך בדיוק גבוה נאלצים להשתמש במודל איינשטיין.
תפיסה נוספת מפרשת את הכבידה כאחד מהכוחות היסודיים בטבע. על פי תפיסה זו, כבידה היא הכוח החלש ביותר מבין ארבעת הכוחות היסודיים - כ-1038 פעמים חלש יותר מהכוח החזק, כ-1036 פעמים חלש יותר מהכוח האלקטרומגנטי, וכ-1029 פעמים חלש יותר מהכוח החלש.
על כדור הארץ, כבידה מעניקה משקל לעצמים, והכבידה של הירח גורמת לגאות ושפל. לכבידה יש גם תפקידים ביולוגים חשובים בכך שהיא מנחה את כיוון הגדילה של צמחים בתהליך הגרביטרופיזם, ומשפיעה על מחזור הדם בייצורים רב-תאיים. מחקרים בחוסר כבידה אף הראו שלכבידה יש תפקיד במערכת החיסונית ותהליך התמיינות תאים בגוף האנושי.
תאוריית הכבידה לפני ניוטון.
העולם העתיק.
מלומדים עתיקים פיתחו תיאוריות שונות כדי להסביר את ההשפעות של כבידה שהם ראו סביבם. במאה הרביעית לפני הספירה, הפילוסוף היווני אריסטו האמין כי לא קיימת תנועה או אפקט כלשהו ללא סיבה. הסיבה לתנועה כלפי מטה של גופים כבדים, כגון היסוד אדמה, הייתה קשורה ל"טבע שלהם", מה שגרם להם לזוז לעבר מרכז היקום, שהיה מקומם הטבעי. באופן הפוך, גופים קלים כמו היסוד אש, נעים לפי הטבע שלהם כלפי מעלה לעבר פני הירח. לפיכך, במערכת של אריסטו עצמים כבדים לא נמשכים לכדור הארץ על ידי כוח חיצוני, אלא מתקרבים אל מרכז היקום בגלל "כבדות" פנימית.
במאה השלישית לפני הספירה, הפיזיקאי היווני ארכימדס גילה את מרכז המסה של המשולש. הוא גם שיער שאם מרכז הכבידה של גופים בעלי אותו משקל הוא לא זהה, הוא יהיה ממוקם באמצע הקטע שמחבר את שניהם. כשתי מאות מאוחר יותר, המהנדס והארכיטקט הרומאי ויטרוביוס טען בספרו על אודות האדריכלות שכבידה לא תלויה במשקל החומר אלא ב'טבע' שלו:אם שופכים כספית לתוך כלי קיבול, ואבן השוקלת מאה פאונד מוצבת מעליה, האבן צפה על פני הנוזל, ולא יכולה להפחית ממנו, לחדור דרכו, או להפריד אותו. אם אנו מסירים את אבן מאה הפאונד, ושמים במקומה קרטוב של זהב, הזהב לא יצוף, אלא ישקע אל התחתית בעצמו. לכן, לא ניתן להכחיש שהכבידה של חומר לא תלויה בכמות המשקל שלו, אלא בטבעו.