Квантова механіка в Класичні обчислення
Класичний комп'ютер
Як працює комп'ютер?! Ви, напевно, багато разів запитували себе про це! Якщо ні, то сьогодні ми побачимо, як працює звичайний комп’ютер (класичний комп’ютер). А потім проведемо паралель його роботи з фізикою.
бо це не дивно для ніхто комп'ютер не працює без електрики. Це головна суть всіх обчислень, електричного струму, ланцюгів і, отже, ми переміщення з електронами! Так, це благословенне знову з'явиться у нас тема лол
Структура звичайного комп’ютера, переважно так званих «Настільних комп’ютерів» (настільних комп’ютерів), зазвичай має корпус, монітор, клавіатуру та мишу, як показано нижче:
Те, що ми хочемо вивчити більш детально, буде в компонент називається «Кабінета», де знаходиться ЦП, що в перекладі з англійської означає (центральний процесорний блок), тобто там, де знаходиться процесор. А що таке процесор?? Процесор є одним з компоненти Найважливіші аспекти комп'ютера, без нього ви б просто нічого не робили, просто шматок металу перед вами.
Ми можемо розглядати процесор як «мозок» комп’ютера, він відповідає за обробку будь-яких типів необхідну інформацію за запитом користувача, від натискання клавіші, переміщення миші над столом, до формування зображення на моніторі, все що процесор відповідає за це за частки секунди і мілісекунди . класний приклад для Давайте подивимося відео нижче:
Ха-ха-ха! У дуже ігровій формі, так, процесор робить ВСЕ! ВСЕ, щоб все працювало всередині комп’ютера.
Питання в тому, як він це робить? Процесор - це не що інше, як калькулятор! І швидкість, з якою він робить ці розрахунки, пов’язана з дзвонив «Годинник», який іншими словами ми можемо дослівно перекласти як «лічильник/лічильник».
Отже, якщо ви купуєте комп’ютер у магазині й читаєте або продавець скаже вам, що процесор цього комп’ютера має тактову частоту 1,2 ГГц або 2,5 ГГц, він насправді говорить про здатність цього процесора виконувати обчислення, словами , 1,2 ГГц = 1 200 000 000, тобто 1 мільярд і 200 мільйонів обчислень в секунду), або як 2,5 ГГц (2 мільярди і 500 мільйонів обчислень в секунду) чим вище число в Гц (герцах), тим вище швидкість обчислень процесора, отже, дуже швидкої машини для виконання завдань.
О, вам, мабуть, цікаво... «Чи процесор це калькулятор? Але так?!?". Саме так! Різниця в тому, що процесор виконує інші обчислення, ніж ви, ймовірно, уявляєте. Він був розроблений для Виконайте так зване двійкове обчислення, тобто він підраховує числову послідовність 0 і 1 (нулів і одиниць). Подобається це?!
Кожна функція чи дія, яку ми виконуємо на своєму комп’ютері, мобільному телефоні, планшеті, на всьому, що пов’язано з процесором, двійкові обчислення, і спосіб їх роботи виглядає наступним чином.
Припустимо, ми хочемо написати текст на нашому пристрої, коли ми натискаємо клавішу або рухаємо мишею, незалежно від дії, ця інформація передається як числова послідовність для процесора у вигляді електричного струму за частки секунд, коли є струм, процесор інтерпретує його як 1 (один), а якщо немає, як 0 (нуль).
Так, наприклад, ми натискаємо букву А на клавіатурі, і оскільки нічого на комп'ютері не запускається без програмного забезпечення (програми), то в основному основна програма щоб усе працювало та посередницько взаємодія процесора з користувачем, яким є ОС (Операційна система), в ній вже міститься, що при натисканні A , числова послідовність, яку необхідно створити для процесора, буде, наприклад: 01101001
Для нас це не має чіткого значення, але для процесора має! Це саме те, що робить програмне забезпечення, воно виконує дію чи команду від нас і надсилає це процесору, і ця послідовність чергуються чисел від 0 до 1 як, наприклад, наведений раніше, процесор зрозуміє як A, і за лічені мілісекунди він виконає обчислення та повернеться до текстового програмного забезпечення (Word, Блокнот тощо), яке було виконано користувачем (ви) натиснути букву А.
Так! Я думаю, що на цьому прикладі ви вже навели для уявіть собі складність і важливості процесора в електроніці. Але намір тут не в тобі робити детально зрозуміти, як працює комп’ютер, насправді все це робить не лише процесор, є, звичайно, кілька інших компонентів, які опосередковують всю цю складність, яку роблять наші машини, не бажаючи турбуватися про все, що відбувається всередині цих металевих корпусів і пластик лол. Як завжди, нижче буде відео, яке пояснює, що таке двійковий код, просто з цікавості! У поясненні тут також буде пропущена цікава інформація, тому слідкуйте за оновленнями :)
ГАРАЗД! Гарно! Але яке відношення має до цього квантова механіка? Електромагнетизм також вивчає струми, кола та електрони. Хіба тільки ця теорія не змогла б створити процесор? Проста і коротка відповідь - НІ!
Квантова механіка вже вступає в фундаментальне питання створення будь-якого типу електроніки, матеріалу, який виготовляється. Це не просто будь-яка плата, яка розміщується з'єднувальними проводами і викликає завантаження електричний, це специфічний матеріал, в якому він не є ні провідником, ні ізолятором, він є напівпровідником. Не тільки сам матеріал, але навіть геометрія та форма компонентів атомарно розроблені для найкращого ефективність обробки. Щоб ми краще розуміли візуально що ми пояснюємо ми маємо наступне відео: OBS - Активуйте субтитри!
Тепер, розуміючи основне функціонування комп’ютера, ми змогли перейти до подібної теми, але, як завжди, з іншими правилами та новою концепцією, яку ми розглянемо в наступній темі.
Справа в тому, що з розвитком наукового знання практично все, що ми сьогодні маємо навколо, зазнало впливу цих нових відкриттів. Щодо обчислювальної техніки, яка не з часів до 2000-х, ви, мабуть, не знаєте, як користуватися дискетою, касетою тощо. дрібнички, які ми повинні були зберігати та обробляти інформацію в порівнянні з тим, що ми маємо сьогодні.
Очевидно, що з роками потужність оточуючих нас машин значно зросла в потужності і вони стають все меншими і меншими за своїми фізичними розмірами, як уже передбачав Гордон Ерл Мур, один із засновників процесорної компанії Intel. У якому він створив закон від свого імені, закон Мура.
Закон Мура став настільки важливим, що його використовують не лише як мету, яку необхідно досягати та перемагати щороку, але й як засіб перевірки того, що галузь розвивається з очікуваною швидкістю. Хоча Мур дуже правильний у своїх прогнозах, усі знають, в тому числі і він сам, що це зростання не триватиме вічно. Сьогодні транзистори мають 25-нанометрову шкалу. Це такий самий масштаб, як і деякі віруси та бактерії.
Зменшити більше, ніж це, стає все важче. Дослідники та вчені шукають інші способи змусити комп’ютери розвиватися зі своєю швидкістю та зменшувати розміри. Деякі думають про заміну кремнієвих транзисторів іншими матеріалами, такими як графен.
Однією з альтернатив, про яку вчені в даній області думали щодо майбутнього обчислювальної техніки, є квантовий комп’ютер, про який ми поговоримо в наступній темі, і біокомп’ютери.