Итого – краткая шпора

Производство процессоров.

Транзисторы.

Основа процессоров – транзисторы. Основаны на p- и n-проводимости ( дырчатая и электронная).

Суть электронно – дырчатой проводимости: электроны вращаются вокруг ядра, потом переходят на другие энергетические уровни и срываются с орбиты => на энергетическом уровне появилось свободное место – «дырка». Чужой электрон занимает эту дырку, а потом всё по новой.. Если есть воздействие извне – то электроны несут заряд в определённом направлении.. (вперёд – электронная проводимость, назад  дырчатая). За счёт диффузии дырок из P в N Область и обратно формируются объединённые слои, в которых присутствуют  основные носители зарядов.

Простейший транзистор (КМОП) имеет исток, затвор, сток. Когда к транзистору не прикладывают напряжение – «закрытое» состояние (транзистор не способен проводить ток от истока к стоку).  При этом ситуация не меняется даже если приложить напряжение от истока к стоку возникают токи утечки. Если к затвору приложить «-» потенциал, то ситуация меняется: под воздействием электрического поля дырки выталкиваются внутрь p-полупроводника, а электроны – втягиваются в область под затвором, образуя обогащённый электронами канал между истоком и стоком. Есл приложить к затвору «+»  напряжение, транзистор проводит ток – транзистор открываеся.

Процессоры.

Всё основано на кремнии. Его помещают в дуговую печь -> перемешивание => SiO2+2C = Si+2CO+примеси. Очищают  хлорированием. В итог получают затравку, которую постепенно вытягивают из тигля в Булю – монокристалл высотой с человека, диаметр около 30 см, вес – 100кг. Буля вынимается охлаждается, тестируется. Нарезают на тонкие диски. Буля – диэлектрик. Далее фоторезистом делают схемы. Сначала наносят защитные плёнки из оксида кремния, далее формируют подложки – создают сложную полупроводниковую структуру.  Для получения оксида кремния пластину помещают в камеру с высокой температурой и высоким давлением => диффузия кислорода и появление плёнки. Si3N4 предотвращает нежелательное окисление.  Плёнку нужно удалить с тех мест, где будет проходить схема – удаляют травлением (вымыание по трафарету). Это фоторезист. Наносят равномерно с помощью центрифугирования. Далее – литография – после нанесения и сушки фоторезиста формируют защитный рельеф, образующийся под УФ излучением, падающим на определённые участки слоя (негативный способ, а ещё есть позитивный – приобретение свойства текучести). Для засветки нужных участков – используют шаблоны маски (их делают из пластин из оптического стекла). Такой шаблон создаёт один из слоёв-рисунков будущей микросхемы. Всего таких слоёв мб несолько сотен, на каждый – свою маску. То есть стекло используют устойчивое, дорогое. После засвечивания УФом нужных частей фоторезист подвергается проявлению , в результате которого обрабатываются нужные участки слоя, оксид кремния в нужных частях исчезает.

Разрядности.

Внутренняя и внешняя.

Разрядность регистров- это длина машинного слова внутри микропроцессора. Разрядность диктуется вместимостью внутренних ячеек памяти процессора- вместимостью регистров. Когда классифицируют микропроцессор и употребляют термин "разрядность микропроцессора", то подразумевается внутренняя разрядность, поскольку именно разрядность регистров определяет эффективность обработки данных микропроцессором, диктует диапазон допустимых значений операндов. Внешняя разрядность – подключается через шины. Производительность системы увеличивается в следствии увеличения количества бит, обработанных внутри процессора ( и зависит от элементов на материнке – внешняя разрядность).

Тактовая частота

Элементы на материнке работают со строго указанными фактами, чтобы координировать друг с другом отдельные шаги. Также в процессе работы выполняются операции: чтение, запись, обработка, которые должны выполняться в точно определённые единицы времени. Для этого и нужна синхронизация процессоров. Чем быстрее обработка – тем выше тактовая частота.

Адресация памяти

Процессор находится в прямом контакте с оперативной памятью. Данные, которые обрабатывает процессор, должны временно располагаться в ОП. Транспортный серве может целесообразно завозить данные каждой ячейке памяти.

Сопроцессор

- арифметический процессор для выполнения операций с плавающей запятой. Раньше совмещался с процессором, находился в одном корпусе с ним.. Сейчас уже слит в месте с сами м процессором.

Корпусы

Унразмерные и компактные.

Унразмерные – позволяют размещать стандартные материнки типа AT, ATXб унифицированы блоки питания. 3 пятидюймовых или 3,5 дюймовых отсека для установки различных устройств. Отсеки для дисководов, катрижей, флуперов…

Компактные – высота до 10 см, для установки стандартных карт с небольшой выостой. Собирается на базе специальной материнки, оснащённой подключаемой перпендикулярной плате переходником.

Вертикальные корпуса – сейчас. Tower – башня. Ещё различают по форме (цилиндрические, параллелепипедные ) и материалу.

Блоки питания

Служат 5-7 лет. Боятся скачков напряжения. Важная характеристика – электрическая мощность:  чем больше, тем больше потребителей тока может обеспечить электропитание. В современных компах – 200-350Ватт.

Система охлаждения

Конвективное охлаждение. Воздух с помощью конвекции передаёт тепло. Пассивное – через дырки. Активное – с вентиляторами. Снимаемое тепло – с использованием радиаторов.

О радиаторах. Материал дб с хорошей теплопроводностью, чтобы с максимальной энергией передавать тепло с поверхности контакта к внешней поверхности радиатора. Контактирующая площадка дб плоской и равномерной. Во избежание «раковин» используют термопасты. Делают из алюминиевых  сплавов, меди (дорого). Учитываются стоимость, плотность, вес. Как делают радиаторы: выпрессовка ( низкая себестоимость, эффективная структура рёбер радиатора. Расплавленный алюминий выдавливают через специальную форму,  имеющую отверстие в виде профиля будущего радиатора. Заготовку охлаждают, разрезают на будущие радиаторы), изготовление с изогнутыми рёбрами ( рёбра только из металлических пластин. Преимущества: наличие больших внутренних кластеров, большая активная поверхность, легкие, компактные. Минусы: высокая себестоимость), прикрепляемые рёбра (прикрепляются к массивной составляющей. Рёбра – не платины, а трубки), литьё (разные конфигурации, которые нельзя сделать другими методами. Минус – низкая эффективность, так как плоские, а значит только одна площадь для снятия тепла), холодная ковка ( хорошее качество. Подходит для рёбер с большим количеством небольших рёбер как составляющих).

Тепловые трубки

Пришли из ракетной техники. Используют для теплоизоляции.  Жидкостное охлаждение. В трубке вода поднимается, конденсируетсЯ, стекает.

Вентиляторы

Для активного охлаждения системника. Основаны на подшипниках. Существуют два типа подшипников: подшипники трения (sleeve bearning.  Недорогие, не очень надёжные.  Небольшая втулка, изготовленная из пористого материала, пропитанная специальной смазкой.. внутри вращается вал электродвигателя, приводящий в движение вентилятор), подшипники качения ( ball bearning. Дорогие. Шумные.  Высоконадёжные. Сложная структура xD). В большинстве вентиляторов – и те, и другие подшипники.

Единица измерения  -CFM – Cubic Feet per Minute ( количество футов воздуха, перекачиваемых вентилятором за минуту). Вентилятор 12 см диаметр – примерно 100 цфм. При выборе кулера смотри вибрацию. У хороших её нет. Шум создаётся кретчаткой.

Тепловые материалы

Так как термопасты дорогие, вместо них обычно используют разные прокладки.

Графитовые прокладки – низкая себестоимость, простота установки, меньшая эфективность по сравнению с термопастой. Для элементов с небольшой тепловой мощностью.

Чем выше теплопроводность – тем эффективнее ( в том числе для пасты)

Теплопроводность зависит от того, какие материалы контактируют.

Распространённые недорогие термопасты – на основе силикона. Так как в чистом виде он имеет не очень высокую проводимость,  смешивают с оксидом цинка. Более эффективные термопасты – с использованием оксида алюминия, интрита (?). Иногда добавляют серебро.

О разгоне

Если разгоняем память – нужно помнить о тайминге (работают с регистрами где все характеристики). Можно отключать кэш-память. Изменить частоту процессора.

Голубая смерть – когда ещё можно всё восстановить. Чёрная – нельзя. Меняем постепенно: частоту процессора, коэффициент системной шины, память)