Процесор

ГТц. Виконання найпростіших команд (наприклад, додавання двох операндів із регістрів або пересилання операндів у регістрах МП) вимагає мінімально двох періодів тактових імпульсів (для вибірки команди і її виконання). Складніші команди вимагають для виконання до 10— 20 періодів тактових імпульсів. Якщо операнди знаходяться не в регістрах, а в пам'яті, додатковий час витрачаєтьсй на вибірку операндів у регістри й записи результату в пам'ять;

Швидкість роботи МП визначається не тільки тактовою частотою, але й набором його команд, їхньою гнучкістю, розвинутою системою переривань.

Відповідно до закону Мура (сформульованого у 1965 р. Гордоном Муром, одним із творців Intel), CPU подвоює свою потужність і можливості кожні 18 місяців. Цей закон діє протягом уже майже сорока років.

Однак закони фізики обмежують конструкторів у безпосередньому збільшенні частоти, і хоча частоти зростають щороку, приріст продуктивності все ж недостатній. Ось чому інженери постійно шукають спосіб змусити процесор виконувати більший обсяг роботи за кожен такт. Інший напрямок розвитку полягає в розширенні шини даних і регістрів. Навіть 4-бітні процесори здатні складати 32-бітні числа, щоправда, виконавши масу інструкцій; 32-бітні процесори вирішують це завдання за одну інструкцію. Більшість сьогоднішніх процесорів мають 32-розрядну архітектуру, на підході вже 64-розрядні

Процес виробництва

Кремній або силікон — це основний матеріал для виробництва чіпів. Це напівпровідник, що, будучи присадженим добавками на спеціальній масці, стає транзистором, основним будівельним блоком цифрових схем. Процес має на увазі витравлювання транзисторів, резисторів, доріжок, що перетинаються, і так далі на поверхні кремнію.

Спершу вирощується кремнієва болванка. Вона повинна мати бездефектну кристалічну структуру, цей аспект накладає обмеження на її розмір. Колись болванка обмежувалася діаметром у 2 дюйми, а зараз — 8 дюймів. На наступній стадії болванка розрізається на шари, що називаються пластинами (wafers)

Вони поліруються до бездоганної дзеркальної поверхні. На цій пластині й створюється чіп. Зазвичай з однієї пластини робиться багато процесорів.

Електрична схема складається з різних матеріалів. Наприклад, діоксид кремнію — це ізолятор, із полісилікону виготовляються провідні доріжки. Коли з'являється відкрита пластина, вона бомбардується іонами для створення транзисторів — це й називається присадкою.

Щоб створити всі необхідні деталі, на всю поверхню пластини додаються шари і зайві частини витравлюються знову. Для цього новий шар вкривається фоторезистором, на який проектується образ необхідних деталей. Після експозиції проявлення видаляє частини фоторезистора, виставлені на світло, залишаючи маску, через яку проходило витравлювання. Фоторезистор, що залишився, видаляється розчинником.

Цей процес повторюється, шар за шаром, До повного створення всієї схеми. Зайвим є говорити, що деталі завбільшки у мільйонну частку метра може зіпсувати дрібна порошина. Така порошинка може бути всюди, завбільшки від мікрона до ста — а це в 3—300 разів більше, ніж деталь. Мікропроцесори виробляються в надчистому середовищі, де оператори одягнені в спеціальні захисні костюми.

Колись виробництво напівпровідників гарантувало задовільну якість менше 50 % працюючих чіпів. Сьогодні вихідний результат набагато вищий, але ніхто не очікує 100 %. Як тільки новий шар додається, на пластину, кожен чіп тестується й відзначається будь-яка невідповідність. Індивідуальні чіпи відокремлюються і з цього моменту звуться матрицями. Погані бракуються, а гарні упаковуються в PGA (Pin Grid Arrays)-корпус — керамічний прямокутник із рядами штирків на дні; саме такий корпус більшість людей

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11