Правда ли, что процессоры сделаны из песка? Из чего процессор сделан

Правда ли, что процессоры сделаны из песка?

Не более одного атома примеси на миллиард атомов кремния

Процессоры, вероятно, являются самыми сложными устройствами, производимыми человеком. Удивителен тот факт, что для их производства требуется довольно распространенный на Земле материал. Этот материал — кремний, составляющий более четверти массы земной коры. В основном он встречается в форме диоксида кремния (SiO2), который является основным компонентом песка. Но все не так просто, как кажется, поскольку для производства процессора требуется пластина из чистого кремния. Чистого до такой степени, чтобы на один миллиард атомов элемента приходилось не более одного атома примеси. Такой материал можно получить только путем длительной многоэтапной обработки. Из расплавленного кремния формируется единый цилиндрический кристалл диаметром несколько десятков сантиметров и весом около 100 килограммов. Цилиндр нарезается на тонкие пластины толщиной до 1 миллиметра. Затем эти кремниевые пластины полируются с обеих сторон до идеально ровного состояния. Производители процессоров покупают уже готовые пластины у компаний, специализирующихся на их производстве. Из одной пластины можно сделать до нескольких сотен процессоров.

15 недель, до 500 циклов обработки.

Кремниевая пластина с ядрами процессора Intel Core 4-го поколения, изготовленными по 22-нанометровой процессорной технологии

Путь от создания кремниевой пластины до производства процессора очень длинный. Процесс производства занимает до 15 недель и требует до 500 циклов обработки. На этом этапе на поверхности пластины формируются миллиарды транзисторов. После соединения транзисторов несколькими слоями металлических дорожек пластину разрезают и помещают в защищенный контейнер.

Абсолютная чистота и работа в условиях избыточного давления

В течение всего процесса очень важно поддерживать максимально возможную чистоту. Воздух в помещении для производства процессоров постоянно фильтруется. Рабочие надевают специальные защитные костюмы, защитные маски для лица, очки и специальную обувь. При входе в помещение им необходимо пройти через специальный воздушный шлюз. Внутри комнаты необходимо поддерживать избыточное давление, чтобы предотвратить попадание воздуха внутрь помещения в случае разгерметизации. Эти процедуры чрезвычайно важны. Попадание на кремниевую структуру процессора даже крошечной частички пыли приводит к необратимым повреждениям.

iq.intel.ru

ИЗ ЧЕГО СДЕЛАН ПРОЦЕССОР... Как работает процессор компьютера? Принцип работы

Забавная штука, но мы привыкли носить с собой не один, а сразу два, три и более компьютеров. Ведь именно так можно назвать устройство, у которого есть процессор.

Сопроцессор – особый мозговой центр любого процессора, в котором происходят самые сложные операции. Здесь же идёт работа с мультимедийными файлами. Не работает процессор – «умирает» вся компьютерная система.

Таким образом 2 установленных рядом ядра увеличивают сумарную мощность процессора. Однако, если Вы увидите 2 кристалла, стоящих рядом, это не всегда будет означать, что у Вас двухъядерный процессор. На некоторых сокетах устанавливаются 2 кристалла, один из которых отвечает за арифметико-логическую часть, а другой — за обработку графики (некий встроенный графический процессор).

Только после этого микропроцессор запускается в производство. В микропроцессорах Intel датчик температуры — термодиод или транзистор с замкнутыми коллектором и базой в качестве термодиода, в микропроцессорах AMD — терморезистор. Создание этих элементов на микросхеме отдельно, в общем случае, невыгодно.

Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Но круг людей, которые представляют себе, как работает процессор, является весьма ограниченным. Большинство пользователей об этом и понятия не имеют. И даже когда система вдруг начинает «тормозить», многие считают, что это процессор плохо работает, и не придают значения другим факторам.

Центральный процессор (ЦП или в английском варианте CPU) является сердцем любой компьютерной системы. На него возложены все вычислительные операции, причем не только арифметические или вычисления с плавающей запятой (изменяющаяся мантисса), но и логические.

Один из основных показателей микропроцессора – тактовая частота. Она показывает, сколько тактов «камень» совершает в секунду. Тактовая частота измеряется в МГц или в ГГц. Чем она выше, тем больше операций может выполнить устройство. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора.

К центральному процессору эта ситуация не имеет никакого отношения. Дело в том, что при включении любого компьютера сначала тестируется графический адаптер, а только потом все остальное. Возможно, проблема состоит как раз в процессоре графического чипа (все современные видеоускорители имеют собственные графически процессоры).

1. Как передается информация в процессоре, и почему используют бит.

Как нам известно, в процессоре находится свыше 750 млн. транзисторов! Кстати, процессоры с одной пластины сортируются по рабочим частотам, или они все получают одну и ту же тактовую частоту? Интересно узнать ответ на этот вопрос, да и сама технология сортировки более чем интересна.

Здесь же правильнее говорить о партии процессоров, либо (в контексте данной статьи) о процессорах с одной пластины. Основными изюминками данного процессора является использование трёхканального контроллера памяти (типа DDR3) и технологии эмулирования восьми ядер (полезно для некоторых специфических задач). Каждый разъём допускает установку только определённого типа процессора или CPU-карты. Разъём может быть предназначен для установки собственно процессора или CPU-карты (например, в Pegasos). Компьютер, совместимый с универсальным программным кодом. Набор инструкций для одной модели процессора мог использоваться и для другой.

Что ценного в неработающем процессорном кристалле? Может, их бросают в печь вместе с песком, чтобы не создавать лишних отходов. Так вот уровней на которые загоняются примеси — можно делать много. Сколько хватит фантазии и процессорных мощьностей чтоб промоделировать сие безобразие.

Например, Intel x86, развившаяся вначале в 32-битную IA-32, а позже в 64-битную x86-64 (которая у Intel называется EM64T). Также можно перечислить такие архитектуры, как Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC-архитектуры) и IA-64 (EPIC-архитектура). Каждый разъём допускает установку только определённого типа процессора или CPU-карты.

В этом-то и состоит принцип работы процессора компьютера или же ноутбука.

Пока остановимся на тактовой частоте. Как и сердце, он работает в режиме пульсации с определенным количеством тактов в секунду. Частичным решением этой проблемы является, например, технология Hyper-threading.

2. Что происходит внутри процессора

Упрощение набора команд призвано сократить конвейер, что позволяет избежать задержек на операциях условных и безусловных переходов. Однородный набор регистров упрощает работу компилятора при оптимизации исполняемого программного кода. Кроме того, RISC-процессоры отличаются меньшим энергопотреблением и тепловыделением. Процессоры RISC намного меньше CISC, более энергоэффективны и просты. Процессоры Intel Core 2 могут производить 128-битные запись и чтение за такт. Кэш 2-го уровня обычно имеет значительно большую латентность доступа, но его можно сделать значительно больше по размеру.

Следующим, после этапа проектирования, является создание прототипа кристалла микропроцессора. При изготовлении современных сверхбольших интегральных схем используется метод литографии. Соответствующие вещества испаряются в вакууме и осаждаются сквозь отверстия маски на кристалле процессора.

В последние несколько лет наметилась тенденция переноса части компонентов чипсета (контроллер памяти, контроллер шины PCI Express) в состав процессора (подробнее см.: Система на кристалле). Если вкратце, структуру процессорного ядра могут дорабатывать, изменяются в конечном счёте и шаблоны фотолитографии. Сюда входит и придание подложке проводящих свойств. Второй этап – тест подложек, сборка и упаковка процессора.Производство чипов заключается в наложении тонких слоёв со сложным “узором” на кремниевые подложки.

Разумеется, что размеры таких процессоров мало чем схожи с современными. К тому же, вплоть до 1964 года у всех процессоров была одна проблема. Постепенно, с удешевлением и распространением современных технологий, эти процессоры также начинают изготавливаться в формате микропроцессора.

Сокет (разъём центрального процессора) — гнездовой или щелевой разъём, предназначенный для установки центрального процессора. Использование разъёма вместо прямого распаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека.

Ревизия процессора (степпинг) — это «версия» процессорного ядра. Лучше всего про степпинг написано на сайте Intel’а. Потомком этого процессора стал Intel Core 2 Quad на ядре Yorkfield (45 нм), архитектурно схожем с Kentsfield, но имеющем больший объём кэша и рабочие частоты. Intel представила семейство Core i7, состоящее из трёх моделей, работающих на разных частотах. Ядро представляет собой отдельный функционально независимый кристалл, который параллельно устанавливается на подложку.

Правда ли, что процессоры сделаны из песка?

4 Заготовку нарезают на отдельные кремниевые диски – пластины, на которых будут расположены сотни микропроцессоров. Для этих целей используются станки с алмазными режущими дисками или проволочно-абразивные установки. Из одной пластины можно сделать до нескольких сотен процессоров. В результате появляется сложная многослойная структура, содержащая от сотен тысяч до миллиардов транзисторов.

Из расплавленного кремния формируется единый цилиндрический кристалл диаметром несколько десятков сантиметров и весом около 100 килограммов. Цилиндр нарезается на тонкие пластины толщиной до 1 миллиметра. Затем эти кремниевые пластины полируются с обеих сторон до идеально ровного состояния. Из одной пластины можно сделать до нескольких сотен процессоров.

Выглядят такие процессоры следующим образом. А размер одного транзистора составляет 22нм, прослойка транзисторов – всего 1 нм. Для справки, 1 нм – толщина 5 атомов! О данной технологии всерьез задумались и в Intel, и в AMD. Вместо одного слоя транзисторов планируют использовать несколько.

ledofernol.ru

Что такое процессор? Характеристики процессора

Что такое процессор? Здесь Вы сможете прочитать небольшую терминологию данного понятия. Мы рассмотрим из чего он состоит, что такое ядро процессора, системная шина, кэш процессора, какие разъемы бывают у процессора, а также популярные изготовители. А теперь, приступим к делу.

Процессор (ЦП или CPU) – это устройство или схема, которая исполняет машинные команды (инструкции). Является наиважнейшим компонентом любого компьютера и ноутбука. Выполняет любые, как логические, так и арифметические операции. Также управляет всеми устройствами, подключенными к ПК.

Устройство процессора

На данный момент процессоры представляют собой схему (микропроцессор) и является маленькой тонкой пластиной, квадратной по форме. На такой схеме расположены элементы, обеспечивающие функциональность самого процессора и ПК в целом. Такая пластина защищена пластмассовым или керамическим корпусом, подсоединенная золотыми проводами с наконечниками из металла. Данная конструкция позволяет присоединить процессор к системной плате.

Из чего состоит процессор?

Регистры
Арифметико-логическое устройство
Шины данных и адресов
Кэш память

Математический сопроцессор

Архитектура процессора

У специалистов разных профессий понятие об архитектуре процессора немного отличаются. Например, программисты думают, то архитектура процессора – это когда процессор способен выполнять наборы машинных кодов. Разработчики компьютерных составляющих думают иначе, а именно то, что архитектора процессора отражает какие-либо свойства и качества, которые присущи целому семейству процессоров (другими словами, организация процессоров или их внутренняя конструкция). Например, существует такая архитектура, как Intel Pentium, она обозначается, как P5. К примеру, Pentium IV обозначается, как NetBurst.

Модель архитектуры процессора Pentium 4

Что такое ядро процессора?

Даже если процессоры имеют одинаковую архитектуру, они могут иметь различия. В первую очередь это конечно же различие в процессорных ядрах, которые наделяют сам процессор, какими-либо характеристиками. Конечно, отличаться они могут и размерами кэша, и различиями в частоте системной шины. По сути, термин ядро процессора четкого определения не имеет, но может позволить выделить особенности какой-либо модели.

В случае замены ядра, скорее всего придется менять и процессорный разъем, что влечет за собой определенные трудности, которые связаны с совместимостью системных плат. Конечно, разработчики постоянно занимаются над совершенствованием ядер. Такие нововведения называются ревизией ядер, они в свою очередь обозначаются буквенными и цифирными значениями.

Что такое системная шина?

Системная шина или шина процессора (FSB) – является совокупностью сигнальных линий, объединённых по назначению. Простыми словами, системная шина связывает все компоненты компьютера с процессором, будь это жесткий диск, видеокарта или оперативная память. Процессор подключается только к системной шине, остальные устройства подключаются через специальные контроллеры.

Что такое разъем (сокет) процессора?

Есть два типа разъемов (сокетов) – гнездовой и щелевой. Хотя это можно считать, как один разъем, потому что он создан лишь для установки процессора. Наличие сокета значительно облегчает замену процессора. Также его можно было бы снять на время ремонта компьютера. Кстати, если что, данный разъем расположен на материнской плате. У компаний Intel и AMD свои типы разъемов, которые можно посмотреть здесь.

Что такое регистр процессора?

Регистром в процессоре является блок ячеек, который образует сверхбыструю оперативную память. Такая память используется только процессором.

Что такое кэш процессора?

Кеш – это технология которая во всех современных процессорах является обязательной, еще ее называют быстрой памятью. Кэш технология является буфером между процессором и котроллером, который является медленной памятью. Буфер является хранилищем блоков данных, которые отрабатываются именно сейчас, таким образом процессору не нужно обращаться к контроллеру. Такое свойство очень хорошо увеличивает производительность процессора.

На данный момент существует несколько уровней кэша. L1 – кэш первого уровня, является самым быстрым и работает напрямую с ядром. Далее идет кэш второго уровня — L2, который взаимодействует с L1. Такой кэш по объему намного больше, чем L1. Иногда может встречаться и кэш третьего уровня – L3. Он достаточно медленный, а по объему еще больше, чем L2, но опять же, он быстрее, чем системная память.

Также, кэш разделяют на эксклюзивный и не эксклюзивный.

К первому типу относят кэш, в котором данные разделены на оригинальные в строгом порядке. К не эксклюзивному кэшу относят кэш, данные которого могут повторяться на всех уровнях кэша. Например, компания Intel, использует не эксклюзивный тип, а AMD – cсоответственно эксклюзивный. Трудно сказать, какой лучше, у обоих есть и достоинства, и недостатки.

Далее, в следующих статьях мы рассмотрим, как выбрать процессор, и какие популярные производители существуют.

https://computerinfo.ru/chto-takoe-processor-osobennosti-i-xarakteristiki/https://i0.wp.com/computerinfo.ru/wp-content/uploads/2015/10/chto-takoe-processor.jpg?fit=500%2C373&ssl=1https://i0.wp.com/computerinfo.ru/wp-content/uploads/2015/10/chto-takoe-processor.jpg?fit=150%2C150&ssl=12015-10-18T20:59:30+00:00EvilSin225Комплектующиепамять процессора,плата процессора,процессор,процессоры amd,процессоры intel,что такое процессорЧто такое процессор? Здесь Вы сможете прочитать небольшую терминологию данного понятия. Мы рассмотрим из чего он состоит, что такое ядро процессора, системная шина, кэш процессора, какие разъемы бывают у процессора, а также популярные изготовители. А теперь, приступим к делу. Процессор (ЦП или CPU) – это устройство или схема, которая исполняет...EvilSin225Андрей Терехов[email protected]Компьютерные технологии