Σε μακρινά εδάφοι, σκλάβοι ξεθάβουν από τη γη κάτι όμορφα πετράδια που λέγονται χαλαζίες
(quartz) τα οποία περιέχουν διοξείδιο του πυριτίου. Οι Αλχημιστές, ή χημικοί μηχανικοί όπως είναι γνωστή στο ευρύ κοινό, τα επεξεργάζονται και τα μαγειρεύουν για να φτιάξουν υποστρώματα πυριτίου, ένα υλικό που μπορεί να λειτουργήσει ως αγωγός και μονωτής.
Μετά, οι σαμάνοι (aka ηλεκτρολόγοι μηχανικοί) χαράσσουν πάνω τους κάτι απίστευτα μικροσκοπικά σύμβολα που δεν μπορείς καν να δεις. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα περνάει από εκεί, αυτά τα σύμβολα αρχίζουν να μιλάνε τη γλώσσα του δυαδικού συστήματος (binary)
. Και τότε έρχονται οι μάγοι – ή αλλιώς, οι μηχανικοί λογισμικού – που μαθαίνουν αυτή τη γλώσσα για να φτιάξουν μηχανές που δημιουργούν ψευδαισθήσεις και μας χειραγωγούν. Φοβερό, ε;
Στη συνέχεια αυτές η ψευδαισθήσεις μπορούν και ελέγχουν τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι σκέφτονται και πράττουν στον πραγματικό κόσμο.
Στην σημερινή ψευδαίσθηση μας θα αποκαλύψουμε αυτά τα μαγικά μυστικά του υπολογιστή και τα συστατικά που το επιτρέπουν να κάνει αυτά τα πράγματα.
Για να γίνουν αυτά τα μαγικά ένας υπολογιστής χρειάζεται μια “Μονάδα Επεξεργασίας” (Processing Unit), όπως CPU, GPU, TPU ή DPU.
Και ξέρετε τι; Οι μύθοι λένε ότι αυτή η θαυματουργή μονάδα ήταν μια φορά ένας ταπεινός σωρός από τεράστια καλώδια και λάθη – μέχρι που οι θεοί των μηχανικών αποφάσισαν να το εξελίξουν. Και κάπως έτσι, ξεκίνησε το ταξίδι της CPU.
Η Ιστορία της CPU: Από τη Z1 Μέχρι τα Σήμερα
Η πρώτη προγραμματιζόμενη μηχανή ήταν η Z1, φτιαγμένη το 1936 από τον Κόνραντ που ζούσε στο υπόγειο της μαμάς του. Αλλά αργότερα βομβαρδίστηκε το 1943 από τους βομβαρδισμούς του Βερολίνου. Ήταν πλήρως μηχανικό αποτελούμενο από 20.000 κομμάτια και μπορούσε να κάνει πράγματα όπως άλγεβρα Boole και αριθμούς κινητής υποδιαστολής. Είχε ταχύτητα 1 Hz, δηλαδή εκτελούσε μία εντολή το δευτερόλεπτο. Μετά, το 1945, ήρθε η αρχιτεκτονική φον Νόιμαν, που είναι ακόμα η βάση των σημερινών τσιπ. Η μεγάλη αλλαγή ήρθε το 1947 με την εφεύρεση του τρανζίστορ, που μπορούσε να λειτουργεί σαν διακόπτης ή ενισχυτής. (Όταν ο διακόπτης ήτα ανοιχτός μας έδεινε τον αριθμό 1, οταν ήταν κλειστός τον αριθμό 0. Με το 0 και το 1 λειτουργεί ο σημερινός υπολογιστής)
Το 1958, φτιάχτηκε το ολοκληρωμένο κύκλωμα, και το 1971 η Intel βγήκε και είπε: “Παιδιά, δείτε τι φτιάξαμε! τον πρώτο μικροεπεξεργαστή” με 2.300 τρανζίστορ και ταχύτητα 740 KHz.
CPU: Ο Εγκέφαλος του Υπολογιστή
Η CPU είναι ο εγκέφαλος του υπολογιστή. Εκτελεί τα λειτουργικά συστήματα, τρέχει εφαρμογές και ελέγχει όλο το hardware. Με τους πολλούς πυρήνες που έχει, μπορεί και κάνει multitasking δηλαδή τρέχει ταυτόχρονα το word και το excel. Είναι ιδανική για υπολογισμούς που απαιτούν λογική και διαδοχική επεξεργασία, όπως η εύρεση της μικρότερης διαδρομής σε ένα χάρτη. Βέβαια, αν προσπαθήσεις να της βάλεις περισσότερους πυρήνες, ζεσταίνεται, καίει περισσότερη ενέργεια και σου λέει “όχι άλλο κάρβουνο”. Οι σύγχρονες CPU φτάνουν μέχρι και 24 πυρήνες σε high-end μοντέλα, ενώ υπάρχουν “τέρατα” όπως οι 128-core AMD EPYC για data centers.
ARM vs x86: Η Μάχη των Αρχιτεκτονικών
Η x86 είναι σαν το SUV των αρχιτεκτονικών: κάνει πολλά, αλλά καίει. Από την άλλη, η ARM είναι σαν το σκούτερ: φθηνό, οικονομικό και βολικό, όπου χρησιμοποιείτε στα κινητά. Κι ενώ όλα αυτά έμοιαζαν σταθερά, ήρθε η Apple με το Silicon και έδειξε ότι η ARM μπορεί να παίξει μπάλα και στο champion league.
GPU: Η Turbo Μηχανή των Υπολογιστών
Η GPU είναι φτιαγμένη για να κάνει πολλά πράγματα ταυτόχρονα. Είναι τέλεια για gaming και εκπαίδευση μοντέλων AI. Έχει χιλιάδες πυρήνες (όχι σαν την καημένη την CPU με τους 26). Μια RTX 4080 της NVIDIA έχει σχεδόν 10.000 πυρήνες, ιδανικούς για πράξεις γραμμικής άλγεβρας που χρειάζονται στα γραφικά ή την εκπαίδευση μοντέλων βαθιάς μάθησης (ΑΙ). Ωστόσο, μην περιμένεις να τρέξεις το Excel σου πιο γρήγορα με μια GPU.
TPU και DPU: Οι Ειδικοί Πράκτορες
Οι TPU φτιάχτηκαν το 2016 από την Google για να κάνουν tensor operations, όπως μαθηματικές πράξεις που χρειάζονται τα γλωσσικά μοντέλα για να εκπαιδευτούν (AI).
Οι DPU, από την άλλη, είναι σαν τους τεχνικούς στα data centers. Αναλαμβάνουν τη βαρετή δουλειά: δικτύωση, αποθήκευση, συμπίεση, κρυπτογράφηση. Με λίγα λόγια, κάνουν τη βρώμικη δουλειά για να ασχολείται η CPU με πιο “cool” πράγματα.
Το Μέλλον: Κβαντικοί Υπολογιστές
Οι QPU (Κβαντικοί Υπολογιστές) είναι το μέλλον που όλοι φοβόμαστε. Αντί για bits, δουλεύουν με qubits που μπορούν να υπάρχουν σε μία σουπερθέση(superposition) (δες shcrodinger’s cat) δηλαδή να βρίσκονται ταυτόχρονα σε 2 θέσης.
Σε ένα τρανζίστορ, όταν περνάει ρεύμα και είναι ανοιχτό, αντιπροσωπεύει το 1. Όταν είναι κλειστό και δεν περνάει ρεύμα, αντιπροσωπεύει το 0. Με αυτά τα 1 και 0 (τα λεγόμενα bits) λειτουργεί ο σύγχρονος υπολογιστής, εκτελώντας όλους αυτούς τους “τρελούς” υπολογισμούς.
Στους Κβαντικούς Υπολογιστές, όμως, τα bits αντικαθίστανται από qubits. Ένα qubit μπορεί να είναι ταυτόχρονα και 1 και 0, χάρη στην ιδιότητα της υπέρθεσης (superposition). Αυτή η ιδιότητα είναι που δίνει στους κβαντικούς υπολογιστές τη δύναμη να λύνουν προβλήματα που θα έπαιρναν στους κλασικούς υπολογιστές αιώνες! Αυτή η τεχνολογία υπόσχεται να μας αλλάξει τα φώτα, ειδικά στην κρυπτογραφία. Δηλαδή όλοι η κρυπτογραφία που προστατεύει τράπεζες, μεγάλους οργανισμούς κ.α με την χρήση ένος κβαντικού υπολογιστή θα μπορούσαν να καταρρεύσουν.
Ευτυχώς δεν υπάρχει κάποιος κβαντικός υπολογιστής στης μέρες μας οπού μπορεί να τρέξει τον αλγόριθμο που θα σπάει την κρυπτογράφηση. Και αν υπήρχε σίγουρα δεν το έλεγαν σε εμένα και σε εσένα.
