Look inside или как изглеждат чиповете отвътре – втора част

0
2140
Look inside

Нека разгледаме как изглеждат отвътре още няколко процесора, а и не само процесори, както бе в първата част.

Intel 4004 – първият процесор на Intel

През далечната 1971 година Intel представи своя първи процесор, изготвен по поръчка на японската компания за производство на калкулатори Nippon Calculating Machine. Този чип няма кой знае какви характеристики – честота само до 740 KHz, 2300 транзистора, ширина на шината само 4 бита. Самият процесор изглежда доста необичайно. Ако се върнем към първата част, там кристалите преливат с цветовете на дъгата. А тук цветовете са обикновени и „метални“ – сив, меден, черен.

Причината за това е ясна – дължината на вълната на видимата светлина е от 400 до 700 нанометра, а технологичният процес на този процесор в 10 микрона – тоест, 10 пъти повече и ние го виждаме какъвто си е.

Чипът 3320А – как изглеждат транзисторите

SONY DSC

Този чип е много далече от който и да е процесор. Това са просто два логически елемента 4И-НЕ. Интересното тук е, че се използва технологичен процес с размер части от милиметъра и самите транзистори могат да бъдат видени с помощта на обикновена лупа.

Intel Core i9-7980XE – максимум ядра в кристала

Това е топ процесорът на високопроизводителната платформа на Intel, който има цели 18 ядра върху един кристал с площ малко над 300 квадратни милиметра. За сравнение, 8-ядреният топ-процесор Core i9-9900K е с площ под 200 квадратни милиметра, въпреки че има интегрирана графика, каквато 18-ядреният няма.

Снимката със специален микроскоп показва, че ядрата заемат цялата площ на кристала.

Cell Broadband Engine – сърцето на PlayStation 3

Този чип има един блок POWER Processing Element и осем Synergistic Processing Element елемента. При честота 3,2 GHz той се конкурира по производителност с Intel Core 2 Quad. Максималната честота на този чип възлиза на 5,6 GHz – съвременните Intel Core достигат подобни честоти само при охлаждане с течен азот или в най-добрия случай, при използването на много добро водно охлаждане.

Показаното по-горе изображение е неговата най-добра снимка.

Но в Глобалната мрежа е публикувана неговата схема:

 

ST Microelectronics OS MLT 04 – сензор за оптична мишка

Разбира се, това не е съвсем процесор, а чип, в който са обединени камера и процесор.

Отвън изглежда нестандартно, а отвътре е доста интересен:

Очевидно е, че в в центъра отляво е разположен самият фотосензор. Неговата резолюция е едва 22х22 пиксела, но това е съвсем достатъчно и тази „камера“ регистрира движенията, при това много бързо, понеже пикселите са малко, а процесорът е интегриран отдясно на сензора.

Apple A7 – да вярваме ли на маркетинговите технологични процеси?

Процесорът Apple A7 се произвежда в заводите на Samsung чрез 28 нанометров технологичен процес. Но да погледнем неговата напречна снимка:

Можем да видим, че дължината на 10 транзистора е 1138 nm – тоест, размерите на всеки транзистор са 114 nm? Точно така е – към днешен ден производителите подразбират много неща под размера на технологичния процес, но не и дължината на гейта на транзистора. Така например, като се има предвид, че транзисторите в процесорите образуват 3D структури, маркетолозите вземат площта на кристала (което си е 2D) и го делят на броя транзистори, като по този начин получават числа, няколко пъти по-малки от реалните размери на транзисторите. Струва си да обърнем внимание на технологичния процес на някои от най-новите транзистори.

AMD Fusion – пълноценният хибриден процесор

Intel в своите процесори от двадесет години вгражда интегрирана графика и тя върши нелоша работа при рендирането на интерфейса на операционната система и дори декодират видеото с висока разделителна способност. Но ако се опитаме да пуснем игра или приложение за обработка на по-сериозна графика, веднага се вижда, че производителността е твърде слаба.

AMD тръгна по друг път. Топ-процесорите на тази компания по принцип нямат интегрирани графични ускорители. Но AMD произвежда хибридни процесори, APU, които имат мощна вградена графика, която е многократно по-бърза от Intel HD Graphics. Интересно е да видим, как точно изглеждат тези процесори отвътре.

Ето как изглежда AMD Fusion:

Отляво се виждат четирите процесорни ядра, а отдясно се намират десетките изчислителни блокове на интегрираната графика. Ако си припомним снимката на Core i9-9900K от първата част, че видим, че там интегрираното графично ядро заема около една четвърт от кристала. А тук графиката е половината кристал.

Процесорът ARM1 – кристалната логика

ARM архитектурата много бързо, буквално за около десет години стана най-популярната в света и измести x86 на втори план. Това съвсем не е за учудване, понеже именно ARM архитектурата се използва на практика във всички мобилни устройства и в много микроелектронни уреди. Защо? Защото още от самото начало това е една несложна микроархитектура, а софтуерът за процесора ARM1, излязъл през 1985 година има само 808 реда сорс код. Самият процесор изглежда твърде необичайно:

Ако го сравним например с Intel 4004, ще видим, че в процесора на Intel всичко е ужасно объркано и неразбираемо. Докато в ARM1 всички структури са разположени абсолютно логично и ясно, а неизползван силиций почти няма. Именно тази простота и икономичност дадоха възможност на ARM архитектурата бързо да се развие и в крайна сметка да се появява в области, където традиционно се използват x86 процесорите.

 


Това са по-интересните снимки на чипове за този път. Ако разполагате с нещо по-интригуващо и красиво – споделете го по-долу.

ДОБАВИ КОМЕНТАР

avatar
  Абонирай се  
Извести ме за