Квантовая механика в Классические вычисления
Классический компьютер
Как работает компьютер?! Вы, наверное, задавали себе этот вопрос много раз! Если нет, то сегодня мы увидим, как работает обычный компьютер (классический компьютер). А потом проведем параллель его работы с физикой.
как это не удивительно для ни один компьютер не работает без электричества. Это главный пункт всех вычислений, электрического тока, цепей, и, следовательно, мы движущийся с электронами! Да появится этот блаженный снова в нашем тема лол
В состав обычного компьютера, в основном так называемого «Desktops» (настольные компьютеры), обычно входят корпус, монитор, клавиатура и мышь, как показано ниже:
То, что мы хотим изучить более подробно, будет в компонент называется «Шкаф», где находится CPU что в переводе с английского означает (Central Processing Unit), то есть там, где находится процессор. А что такое процессор?? Процессор является одним из компоненты самые важные аспекты компьютера, без него вы бы просто ничего не делали, просто кусок металла перед вами.
Мы можем рассматривать процессор как «мозг» компьютера, он отвечает за обработку любых типов данных. информация, необходимая по запросу пользователя, от нажатия клавиши, перемещения мыши по таблице, до формирования изображения на вашем мониторе, все что процессор отвечает за то, чтобы сделать это за доли секунды и миллисекунды . классный пример для Давайте посмотрим видео ниже:
ХА-ХА-ХА! В очень игровой форме, да процессор делает ВСЕ! ВСЕ, чтобы заставить вещи работать внутри компьютера.
Вопрос в том, как он это делает? Процессор - это не что иное, как калькулятор! И скорость, с которой он производит эти расчеты, связана с называется «Часы», что, другими словами, мы можем дословно перевести как «счетчик/счетчик».
Итак, если вы, когда идете покупать компьютер в магазин и читаете, или продавец говорит вам, что процессор этого компьютера имеет частоту 1,2 ГГц или 2,5 ГГц, на самом деле он говорит о способности этого процессора выполнять вычисления, другими словами слов, 1,2 ГГц = 1 200 000 000, т. е. 1 миллиард 200 миллионов вычислений в секунду), или как 2,5 ГГц (2 миллиарда 500 миллионов вычислений в секунду) чем выше число в Гц (Герцах), тем выше скорость вычислений процессора, следовательно, машина очень быстро выполняет задачи.
О, вам должно быть интересно... "Является ли процессор калькулятором? Но а?!?". Правильно! Разница в том, что процессор выполняет вычисления не так, как вы, вероятно, себе представляете. Он был разработан для выполнять так называемый двоичный расчет, то есть считать числовую последовательность нулей и единиц (нулей и единиц). Так?!
Каждая функция или действие, которое мы выполняем на нашем компьютере, мобильном телефоне, планшете, все, что связано с процессором, будет этим бинарные вычисления, и принцип их работы следующий.
Предположим, мы хотим написать текст на нашем устройстве, когда мы нажимаем клавишу или двигаем мышь, независимо от действия, эта информация передается как числовая последовательность для процессора в виде электрического тока в долях секунды, когда ток есть, процессор интерпретирует его как 1 (единица), а когда его нет, он интерпретирует его как 0 (ноль).
Так, например, нажимаем на клавиатуре букву А, и так как ничего на компьютере не запускается без софта (программы) в основном базовая программа чтобы все работало и опосредовало взаимодействие процессора с пользователем, которым является ОС (Операционная Система), в ней уже содержится то, что при нажатии А, числовая последовательность, которая должна быть сгенерирована для процессора, будет, например: 01101001
Для нас это не имеет ясного значения, но для процессора имеет! Это именно то, что делает программа, она принимает от нас действие или команду и отправляет ее процессору, и эта последовательность чередующихся чисел от 0 до 1 как например, приведенный ранее, процессор будет понимать как A , и в считанные миллисекунды он сделает вычисления и вернет текстовой программе (Word, Блокнот и т. д.), что действие, выполненное пользователем (вами), было нажми букву А.
Да! Я думаю, что с этим примером вы уже привели для представить сложность и важность процессора в электронике. Но намерение здесь не ты делать понять в деталях, как работает компьютер, на самом деле все это делает не только процессор, есть, конечно, несколько других компонентов, которые опосредуют всю эту сложность, которую делают наши машины, не желая беспокоиться обо всем, что происходит внутри этих металлических корпусов. и пластик, лол. Как обычно, ниже будет видео, объясняющее, что такое двоичный код, просто из любопытства! Здесь также будет некоторая интересная информация, опущенная в объяснении, так что следите за обновлениями :)
OK! Хороший! Но при чем здесь квантовая механика? Электромагнетизм также изучает токи, цепи и электроны. Разве эта теория сама по себе не сможет создать процессор? Простой и короткий ответ - НЕТ!
Квантовая механика уже ставит фундаментальный вопрос о создании любого типа электроники, материала, из которого она сделана. Это не просто плата, на которой размещены соединительные провода и загрузки электрический, это специфический материал, в котором он не является ни проводником, ни изолятором, это полупроводник. Не только сам материал, но даже геометрия и форма компонентов атомарно спроектированы для достижения наилучшего результата. эффективность обработки. Чтобы мы лучше понимали визуально что мы объясняем у нас есть следующее видео: OBS - Активируйте субтитры!
Теперь, поняв основы функционирования компьютера, мы смогли продвинуться вперед по похожей теме, но, как обычно, с другими правилами и новой концепцией, с которой мы будем иметь дело в следующей теме.
Дело в том, что с развитием научных знаний практически все, что нас окружает сегодня, находилось под влиянием этих новых открытий. Что касается вычислений, которые не относятся ко времени до 2000-х годов, вы, вероятно, понятия не имеете, как использовать гибкий диск, кассету и другие. безделушки, которые нам приходилось хранить и обрабатывать информацию по сравнению с тем, что мы имеем сегодня.
Очевидно, что с годами мощность машин, окружающих нас, значительно увеличилась, и они становятся все меньше и меньше в своих физических размерах, как уже предсказал Гордон Эрл Мур, один из основателей процессорной компании Intel. В котором он создал закон от своего имени, Закон Мура.
Закон Мура стал настолько важным, что его используют не только как цель, которую нужно преследовать и преодолевать каждый год, но и как средство проверки того, что отрасль развивается с ожидаемой скоростью. Хотя Мур очень прав в своих прогнозах, все знают, в том числе и он сам, что этот рост не будет длиться вечно. Транзисторы сегодня имеют размер 25 нанометров. Это тот же масштаб, что и у некоторых вирусов и бактерий.
Сокращать больше, чем это, становится все труднее и труднее. Исследователи и ученые ищут другие способы заставить компьютеры продолжать развиваться с их скоростью и уменьшать их размер. Некоторые думают о замене кремниевых транзисторов другими материалами, такими как графен.
Одной из альтернатив, о которой думают ученые в этой области для будущего вычислений, является квантовый компьютер, о котором мы поговорим в следующем разделе, и биокомпьютеры.