Сколько транзисторов в современном процессоре
Обновлено: 21.11.2024
Четырехъядерный процессор Intel Core 2 содержит более 580 миллионов транзисторов. (8) Процессор Corei7 980X выпущен в 2010 году, техпроцесс – 32 нм, количество транзисторов – 11 699 999 999.
Сколько транзисторов в современном процессоре?
В то время как в 1970-х чипах было всего несколько тысяч транзисторов, в 2006 году была достигнута отметка в 1 миллиард, и теперь мы действительно упаковываем 60 миллиардов транзисторов в чип.
Сколько транзисторов в i7?
Сорок лет продукту x86 Intel 8086 Core i7-8086K Базовая частота / Boost 5–10 МГц (0,005 ГГц) 4,0 / 5,0 ГГц Транзисторы 29 000 ~3 миллиарда Производственный процесс nMOS/HMOS 3 мкм (3000 нм) CMOS 14 нм++ Размер слова 16 -бит 64-бит.
Сколько транзисторов в современном GPU?
Графический процессор AMD Navi 21, встроенный в платы Radeon серий 6800 и 6900, имеет тактовую частоту чуть менее 27 млрд транзисторов, изготовленных по 7-нанометровому техпроцессу. Таким образом, 3-нанометровый графический процессор того же размера мог бы упаковать около 80 миллиардов транзисторов, если бы его действительно подтолкнули. Конечно, AMD старается не использовать новейшие технологии производства TSMC.
Сколько транзисторов в Ryzen 9 5900x?
Мощные транзисторы 19,2 миллиарда Техпроцесс 7 нм TDP 105 Вт Макс. температура 95°C.
Сколько транзисторов в ЦП 2021?
По состоянию на 2021 год максимальное количество транзисторов в коммерчески доступных микропроцессорах составляет 57 миллиардов полевых МОП-транзисторов в системе Apple M1 Max на базе процессора ARM, изготовленной с использованием 5-нм техпроцесса полупроводников TSMC.
Действителен ли закон Мура?
Закон Мура по-прежнему действует, но его актуальность уменьшилась из-за появления новых способов измерения вычислительной мощности.
Сколько транзисторов у Рама?
Статическая оперативная память (SRAM) состоит из триггеров, бистабильной схемы, состоящей из четырех-шести транзисторов. Как только триггер сохраняет бит, он сохраняет это значение до тех пор, пока в нем не будет сохранено противоположное значение. SRAM обеспечивает быстрый доступ к данным, но физически она относительно велика….
Сколько транзисторов в i3?
Core i3-1000NG4 — это процессор Ice Lake 10-го поколения, созданный на базе 10-нанометрового техпроцесса Intel UHP. Он имеет четыре ядра, из которых задействованы только два. Основная SoC имеет площадь около 122,5 мм 2, и, поскольку процесс предлагает 67,18 млн транзисторов на мм 2, оценочное количество транзисторов составляет около 8,2 млрд.
Сколько транзисторов в процессоре Intel 2010?
К 2010 году процессор Intel® Core™ с 32 нм кристаллом и кремниевой технологией high-k с металлическим затвором второго поколения содержал 560 миллионов транзисторов.
Сколько транзисторов у RTX 3090?
GeForce серии 30 (30xx) Запуск модели Транзисторы (млрд) GeForce RTX 3080 17 сентября 2020 г. 28,3 GeForce RTX 3080 Ti 3 июня 2021 г. GeForce RTX 3090 24 сентября 2020 г.
Сколько транзисторов в процессорах i3 i5 и i7?
Последние надежные данные взяты из Wikichip, который показывает 1,75 миллиарда транзисторов для двухъядерного процессора i3 или i5 Skylake (6-го поколения). Эта часть имеет размер затвора 101,83 мм², что дает нам расчетную плотность транзисторов 17,185 млн транзисторов на квадратный миллиметр (MTr/мм²).
Сколько транзисторов в процессоре Ryzen?
В Ryzen IOD содержится 2,09 млрд транзисторов, а его площадь составляет около 125 мм ², что составляет примерно четверть размера IOD в чипе EPYC.
Сколько транзисторов в Threadripper?
AMD создает процессор Ryzen Threadripper 2990WX по 12-нанометровому техпроцессу с использованием 19 200 миллионов транзисторов. Кремниевый кристалл чипа изготовлен не в AMD, а на литейном заводе GlobalFoundries.
Сколько транзисторов у Ryzen 5?
AMD производит Ryzen 5 3600 на узле производства 7 нм, используя 3 800 миллионов транзисторов.
Сколько транзисторов в 3990X?
Ryzen Threadripper 3990X имеет 128 МБ кэш-памяти третьего уровня и по умолчанию работает на частоте 2,9 ГГц, но может повышаться до 4,3 ГГц в зависимости от рабочей нагрузки. AMD производит Ryzen Threadripper 3990X по 7-нанометровому техпроцессу с использованием 3 800 миллионов транзисторов.
Сколько транзисторов в M1 Max?
Традиционные компьютеры Mac на базе процессоров Intel использовали несколько микросхем для ЦП, графического процессора, ввода-вывода и безопасности, но интеграция нескольких компонентов в одну микросхему позволяет кремниевым микросхемам Apple работать быстрее и эффективнее, чем микросхемам Intel. M1 Max оснащен 57 миллиардами транзисторов и изготовлен по 5-нанометровому техпроцессу.
Сколько транзисторов Intel производит каждую секунду?
Заводы Intel производят более 5 миллиардов транзисторов каждую секунду.
Откуда в процессоре столько транзисторов?
Во-первых, "как разработчикам удается указать столько транзисторов на принципиальной схеме?" Главный ответ на это — «повторение». Большая часть микросхемы ЦП занята памятью того или иного типа.
Почему Intel застряла на 14-нанометровом техпроцессе?
После того, как Intel обнаружила, что ее 10-нм техпроцесс не подходит для чипов для настольных ПК, она решила продолжить обновление настольных компьютеров с использованием 14-нм техпроцесса, сохранив при этом первоначальные 10-нм производственные циклы для процессоров для серверов и ноутбуков. Выпуск 10-нанометрового техпроцесса Intel несколько раз откладывался, в результате чего компания застряла на 14-нанометровом техпроцессе гораздо дольше, чем предполагалось.
Почему закон Мура мертв?
Исторические кривые производительности рушатся. Результат закона Мура заключался в том, что производительность удваивалась каждые 24 месяца или примерно на 40% ежегодно. Повышение производительности ЦП теперь замедлилось примерно до 30 % в год, поэтому с технической точки зрения закон Мура мертв.
Почему так важен закон Мура?
Закон Мура в основном использовался для освещения быстрых изменений в технологиях обработки информации. Рост сложности микросхем и быстрое снижение производственных затрат привели к тому, что технологические достижения стали важными факторами экономических, организационных и социальных изменений.
Сколько транзисторов в твердотельном накопителе емкостью 1 ТБ?
Сначала на терабайтном SSD хранится 8 терабит (без учета свободных ячеек). Однако на ячейку (транзистор) сохраняется более одного бита. Типичные диски, такие как Samsung EVO, представляют собой TLC, поэтому они хранят три бита на ячейку, поэтому в них будет около 3 триллионов транзисторов.
Сколько транзисторов в 1 ГБ ОЗУ?
Сколько транзисторов в памяти объемом 1 ГБ? – Квора. Если это статическая оперативная память (SRAM), то на «бит» элементарной ячейки приходится 6 транзисторов, но в байте 8 бит, поэтому память объемом 1 гигабайт (ГБ) содержит 6*8 миллиардов транзисторов или 48 миллиардов транзисторов.
Сколько транзисторов в одной DRAM?
Преимуществом DRAM является структурная простота ее ячеек памяти: на бит требуется только один транзистор и конденсатор по сравнению с четырьмя или шестью транзисторами в SRAM. Это позволяет DRAM достигать очень высокой плотности, что делает DRAM намного дешевле в пересчете на бит.
Как человек, который может заняться графическим дизайном, редактированием видео или потоковой передачей, вы можете подумать, что хороший графический процессор с приличным остальным должен подойти. Что ж, здесь мы подробно рассмотрим, как работает процессор, как он работает, сколько транзисторов в процессоре и какие варианты лучше всего подходят для разных типов работы. Если вы здесь, чтобы узнать, как сделать процессор или как сделать транзистор, или в чем разница между транзисторами NPN и PNP, то эта статья не принесет вам никакой пользы. Здесь мы рассмотрим только историю процессоров, роль транзисторов, достижения и некоторые из лучших процессоров, если вы работаете в области мультимедиа.
Как появились современные процессоры?
ЦП иногда называют центральным процессором или просто процессором. Это электронная схема, которая дает инструкции для выполнения компьютерной программой. ЦП в основном выполняет арифметические и логические операции для управления операциями ввода и вывода в соответствии с запросом программы. Эта задача выполняется исключительно процессором с оперативной памятью или вспомогательной памятью. Существуют специализированные процессоры, известные как графические процессоры, которые выполняют более специфические задачи.
Внешний вид процессоров, их реклама, модные словечки и другие подобные вещи изменились за эти годы. В конце концов, основы операций все еще там. Эти основы включают арифметико-логическое устройство, также известное как ALU. ALU выполняет арифметические и логические задачи, а процессор передает ему соответствующую информацию. Затем эта информация сохраняется для перемещения в блок управления, который получает и выполняет команды с использованием памяти (также известной как RAM). Затем ALU и все его дочерние устройства используют память и повторяют весь процесс снова и снова, если требуется столько типов.
Основой современных ЦП являются интегральные схемы и микропроцессоры с одной или несколькими микросхемами MOS IC. Существуют микропроцессорные микросхемы с несколькими процессорами; они известны как многоядерные процессоры, которыми сегодня является большинство процессоров. Помимо самих физических ядер, они могут иметь несколько потоков. Это своего рода «виртуальный ЦП», который также помогает с процессами. Это помогло решить проблему, связанную с тем, сколько транзисторов в ЦП требуется в дальнейшем. Интегральная схема также может включать в себя все остальные части. Имея свою память, периферийные интерфейсы и другие компоненты, которые обычно составляют компьютер.
Ранние процессоры
Самый ранний процессор нужно было полностью перемонтировать для выполнения других задач. Это принесло им название «компьютеры с фиксированной программой». Один из первых скачков в компьютерных технологиях уже был придуман в более раннем проекте Дж. Преспера Эккерта и Джона Уильяма Мочли.
Изначально они не дошли до конца, так как хотели закончить основные части и выставить их за дверь, чтобы показать инвесторам.Однако, как только они добились этого, они внедрили компьютер с хранимой программой, который позволил компьютерной памяти находиться в программах, а не в физических проводах компьютера. Это означало, что утомительный процесс перенастройки для выполнения различных задач был удален, нужно было только изменить содержимое памяти компьютера.
Этот и другие ранние ЦП обычно были частью гораздо более крупного компьютера. В конечном итоге это привело к производству многоцелевых процессоров, которые затем стали производиться серийно, что способствовало развитию миникомпьютеров и транзисторных мейнфреймов. Наряду с появлением многоцелевых процессоров шла популяризация интегральных схем. Эта тенденция делать процессоры все меньше и меньше, но при этом становиться все более и более сложными, все еще наблюдается сегодня с процессорами, которые могут сравниться с настольными компьютерами, установленными в автомобилях, холодильниках, игрушках и телефонах.
Одним из самых знаковых элементов старых компьютеров было то, что они использовали электронные лампы для переключения определенных аспектов компьютерной системы. Затем это устарело с изобретением транзистора. В этих сценариях транзисторы выполняли ту же функцию, что и эти электронные лампы, но были намного меньше и энергоэффективнее. В то время в ЦП были десятки или даже сотни ламп, хотя возникает вопрос, сколько транзисторов в ЦП?
Ну, все еще такое же количество, но менее хрупкое, меньшее, более энергоэффективное и просто не такое горячее, чтобы транзисторы заменили старые лампы. Кроме того, это позволило раздвинуть границы возможного количества транзисторов в ЦП, поскольку эта технология помогла достичь таких показателей, которые невозможно было даже представить для ламповых ЦП.
К 1964 году IBM дебютировала с IBM System/360/. Это была компьютерная архитектура, которая была распространена на новую серию компьютеров IBM. Вам может быть интересно, сколько транзисторов в процессоре было размещено за это время? В IBM System/360 было 664 транзистора. Эта архитектура сделала так, что все эти компьютеры могли запускать одни и те же программы (с разной производительностью). IBM добилась этого, используя микропрограммы, которые представляют собой буфер между аппаратным и программным обеспечением, что позволяет выполнять более сложные инструкции без более сложных физических схем. Хотя процессоры все еще используют это сегодня, это встречается только в определенных случаях.
ЦП новой модели транзисторов уступили место ЦП малой и крупной интеграции. Таким образом, вы можете спросить, сколько транзисторов в малом ЦП и сколько транзисторов в крупномасштабном ЦП? Что ж, процессоры для мелкомасштабной интеграции использовали метод производства большого количества подключенных транзисторов, обычно исчисляемых десятками, и все они были подключены к одному полупроводнику. Именно эта конфигурация делает этот тип ЦП «мелкомасштабной интеграцией», когда речь идет об ИС. Этот же тип компьютера использовался в компьютере наведения Аполлона.
МОП-транзистор или полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника чаще называют МОП-транзистором. В конечном итоге это привело к созданию МОП-транзистора; это сделало бы так, что вопрос о том, сколько транзисторов в ЦП, стоило задать в то время. Его сделали Мохамед Аталлан и Давон Канг. Его основными преимуществами являются высокая масштабируемость и низкое энергопотребление по сравнению с другими продуктами, представленными на рынке в то время.
В 1967 году Ли Бойсел опубликовал статью, в которой рассказывалось о создании эквивалента 32-разрядного мейнфрейма из нескольких крупномасштабных интегральных схем. Однако единственным способом изготовления микросхем БИС было использование МОП-полупроводников. Это привело к тому, что не все основные производители сразу же подключились, поскольку чипы биполярной транзисторно-транзисторной логики были быстрее, чем чипы МОП. Однако с производством кремниевых затворов технология МОП стала быстрее и к началу 70-х обогнала биполярные ТТЛ. Вопрос о том, сколько транзисторов в ЦП составляет БИС, является важным, чтобы помочь понять прогресс в технологии. По мере развития микроэлектроники число транзисторов в БИС исчислялось тысячами.
Развитие технологии МОП проложило путь к созданию микропроцессора, созданного в начале 70-х годов. Первым коммерчески доступным из них был Intel 4004, а первым широко используемым - Intel 8080, который превзошел почти все другие процессоры в то время и раньше.
Сколько транзисторов в подобном ЦП вам может быть интересно? Intel 8080 имел 6000 транзисторов, которые в конечном итоге стали тем, что мы имеем в виду, говоря о ЦП. На тот момент не имело значения, сколько транзисторов в ЦП, поскольку благодаря улучшениям и небольшому размеру он предоставил широкой публике компьютеры, помещающиеся на столе. Были также новые изменения, когда вы могли просто обновить архитектуру компьютера вместо того, чтобы покупать новый, что сделало вопрос о том, сколько транзисторов в ЦП незначительным.Также была возможность вернуться к предыдущим версиям, которые также стали одним из катализаторов создания персонального компьютера.
Технические аспекты процессора
Теперь, если вы не читали историю или только бегло просмотрели ее, вам может понадобиться более простой способ визуализации работы ЦП.
Все начинается с самого чипа, затем цепей, логических элементов и, наконец, транзисторов. Первый и последний шаги выполняются с физическим оборудованием, которое вы можете увидеть и потрогать. Второй и третий выполняются за кулисами в архитектуре компьютера.
По сути, между шагами 1 и 4 происходит загрузка процессов, чтобы сделать процесс более эффективным и мощным. Теперь вы можете спросить, сколько транзисторов в ЦП вам нужно для этих шагов? Хорошо, чтобы ответить, сколько транзисторов в процессоре, i7-9700K имеет 3 МИЛЛИАРДА транзисторов. Сколько транзисторов в процессоре AMD, хотя аналогом i7 является AMD Ryzen 7 2700X, который имеет колоссальные 4,8 миллиарда транзисторов, а схема и логический элемент искусственно увеличивают его. Так что да, разница между количеством транзисторов в ЦП сейчас и количеством транзисторов в ЦП тогда огромна.
Какой процессор лучше для вас?
На этот вопрос не так просто ответить или нет однозначного ответа. Это связано с тем, что существуют различные типы ЦП, предназначенные для разных рабочих требований. Давайте посмотрим на некоторые из них.
Лучший процессор для художника или графического дизайнера
Для художника-графика, работающего на настольном компьютере, наиболее важным фактором является достаточное количество ядер процессора. Они необходимы для рендеринга, особенно если вы находитесь на профессиональном уровне, хорошо бы поискать хороший процессор.
Конечно, если это скорее хобби или вы только начинаете им заниматься, вам не нужно тратить все свои деньги только на более быструю визуализацию. Наибольший баланс между производительностью и ценой можно найти у AMD Ryzen 5 3600 с 6 ядрами. Быть довольно доступным, хотя в значительной степени минимумом, который вы должны иметь для разумного рабочего времени. Если вы можете сорвать банк, рассмотрите AMD Ryzen 9 9500x. Несмотря на то, что высококачественный процессор может помочь вам улучшить ваши творческие результаты, также жизненно важно иметь надлежащий монитор. Потому что какой смысл, если ваш монитор не отображает вашу работу точно? Высокопроизводительный ЦП в сочетании с лучшим монитором редактирования может вывести вашу работу на новый уровень.
Лучший процессор для стриминга или игр
Если вы хотите попробовать свои силы в потоковом вещании, думая, что ваши настройки соответствуют требованиям, необходимо учитывать несколько моментов. Самый большой из них заключается в том, что И ЦП, и ГП интенсивно используются, поскольку рендеринг в реальном времени — это не шутка, и он очень требователен.
Кроме того, если вы играете и выполняете задания, это может сильно повлиять на производительность. Теперь, хотя наличие большего количества ядер также важно для игр, отдача уменьшается, когда вы достигаете 6 ядер. Из-за этого рекомендуется использовать AMD Ryzen 5 3600 в качестве хорошей основы для процессоров, поскольку он будет работать адекватно. Если вы можете позволить себе лучший вариант, Intel i5-10600K — хороший выбор, так как его ядра значительно быстрее, что означает более высокую производительность.
Лучший процессор для создания музыки
В этом случае хороший ЦП хорошо помогает, но в основном скоростью, с которой вы работаете. Если вы начинаете, вам может не понадобиться обновление, так как вы будете возиться с DAW и любыми плагинами, которые вы получите. Но для более знакомых профессиональных пользователей хороший процессор может сэкономить много часов.
Предполагая, что вы используете эффекты в самой DAW и хотите полностью прослушать трек, вам придется его обработать. Во-первых, это может быть проблемой, если ваш ЦП недостаточно мощный, так как файл может получить несколько обращений, поскольку ЦП не может выдержать нагрузку. Это может привести к громким обрывам звука, когда ЦП не может правильно воспроизвести эффекты и необработанные звуки.
Во-вторых, эффекты потребляют удивительно много энергии от ЦП, поэтому, если у вас слабый ПК, это может занять некоторое время. За это время ваша творческая энергия может захлебнуться или уйти, что повлияет на ваш конечный продукт. Здесь немного сложнее, так как Intel в целом является более безопасным выбором, поскольку некоторые плагины несовместимы с процессорами AMD. Поэтому рекомендуется получить Intel i5-10500, хотя он дороже, чем AMD, но это более безопасный выбор. Если вы можете выложить немного больше денег, выберите Intel i7-10700E.
Лучший процессор для редактирования видео
Как и в случае с другим визуальным носителем, центральный процессор также важен для редактирования видео.Количество ядер сильно влияет на то, насколько быстро вы можете рассчитывать на работу в системе. Все современное программное обеспечение для редактирования использует тот факт, что современные процессоры имеют много ядер для работы. Поэтому, если вы редактируете исключительно видео, хороший процессор должен быть вашим главным приоритетом. 6 ядер и более должны неплохо справляться со всеми современными разрешениями. Хорошим процессором для этого будет Intel i5-11400. Или, конечно, AMD Ryzen 5 3600.
Транзисторы — это основные строительные блоки, которые регулируют работу компьютеров, мобильных телефонов и всех других современных электронных схем, а также являются основной единицей центрального процессора. Транзисторы можно упаковать отдельно или на небольшой площади. Интегральные схемы могут содержать 100 миллионов или более транзисторов.
Захват одного транзистора
Резюме
Транзистор в электронных компонентах – это полупроводниковое устройство, которое часто используется в усилителях или переключателях с электронным управлением. Транзисторы являются основными строительными блоками, которые регулируют работу компьютеров, мобильных телефонов и всех других современных электронных схем. В то же время транзистор является базовым элементом ЦП. Транзисторы можно упаковать отдельно или на небольшой площади. Интегральные схемы могут содержать 100 миллионов или более транзисторов. Центральный процессор в основном включает блок логических операций, блок управления и блок хранения. В этой статье подробно рассказывается, сколько транзисторов в процессоре и как он работает.
Каталог
I Введение в транзистор
Транзистор обычно относится ко всем отдельным компонентам на основе полупроводниковых материалов, включая диоды, триоды, полевые транзисторы, тиристоры и т. д. Иногда под транзисторами понимают триоды. Транзисторы в основном делятся на две категории: биполярные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET). Транзистор имеет три полюса; три полюса биполярного транзистора состоят из эмиттеров, баз и коллекторов N-типа и P-типа; три полюса полевого транзистора — исток, затвор и сток.
Транзисторы — это основные строительные блоки, регулирующие работу компьютеров, мобильных телефонов и всех других современных электронных схем. Благодаря быстрому отклику и высокой точности транзистор можно использовать для различных цифровых и аналоговых функций, включая усиление, переключение, регулирование напряжения, модуляцию сигнала и генератор. Транзисторы могут быть упакованы индивидуально или на очень небольшой площади.
В декабре 1947 года исследовательская группа в составе Шокли, Бадина и Брэттона из Bell Labs в США разработала германиевый транзистор с точечным контактом. Появление транзисторов является крупным изобретением 20-го века. После появления транзисторов люди могут использовать маленькое маломощное электронное устройство, чтобы заменить громоздкую энергоемкую лампу. Изобретение транзистора послужило сигналом к рождению интегральных схем. В первые 10 лет 20 века в системах связи использовались полупроводниковые материалы. В первой половине 20 века широкое распространение среди радиолюбителей получило рудное радио, использующее руду в качестве полупроводникового материала для обнаружения. Электрические характеристики полупроводников также использовались в телефонных системах.
II Количество процессорных транзисторов в предыдущих поколениях
Закон Мура и плотность микропроцессоров Intel
(1) Февраль 1999 г.: Intel выпустила процессор Pentium III. Pentium III — это 1 × 1 квадратный кремний с 9,5 млн транзисторов, изготовленный с использованием 0,25 микронного техпроцесса Intel.
(2) В 2000 году Pentium 4 Willamette, производственный процесс 180 нм, количество транзисторов ЦП 42 миллиона.
Интел Пентиум 4
(3) Январь 2002 г.: Выпущен процессор Intel Pentium 4, и высокопроизводительные настольные компьютеры могут выполнять 2,2 миллиарда циклов в секунду. Он производится с использованием 0,13-микронного техпроцесса Intel и содержит 55 миллионов транзисторов.
(4) 12 марта 2003 г.: мобильная технологическая платформа Intel Centrino появилась на ноутбуках, включая новейший мобильный процессор Intel Pentium M.Процессор основан на новой оптимизированной для мобильных устройств микроархитектуре, созданной с использованием 0,13-микронного техпроцесса Intel. Он содержит 77 миллионов транзисторов.
(5) 26 мая 2005 г.: первый массовый двухъядерный процессор Intel, процессор Intel Pentium D с 229 999 999 транзисторами, использующий передовой 90-нм техпроцесс Intel.
(6) 27 июля 2006 г.: родился двухъядерный процессор Intel Core 2. Процессор содержит более 290 миллионов транзисторов, использует 65-нанометровый техпроцесс Intel. Он производится в нескольких самых передовых лабораториях мира.
(7) 8 января 2007 г.: Чтобы расширить продажи четырехъядерных ПК массовому покупателю, Intel выпустила четырехъядерный процессор Intel Core 2 и два других четырехъядерных серверных процессора для настольных компьютеров с вычислительной мощностью 65 нанометры. Четырехъядерный процессор Intel Core 2 содержит более 580 миллионов транзисторов.
Четырехъядерный процессор Intel Core 2
(8) Процессор Corei7 980X выпущен в 2010 году, техпроцесс – 32 нм, количество транзисторов – 11 699 999 999.
(9) Процессор Corei7 4960X, выпущенный в 2013 году, имеет техпроцесс 22 нм и количество транзисторов – 1,86 млрд.
III Почему процессоры с большим количеством транзисторов сильнее?
ЦП похож на большую фабрику по хранению коммутаторов. Каждый транзистор является переключателем, то есть 0 при выключении и 1 при включении. Чем больше транзисторов, тем больше переключателей. Когда вы решаете одну и ту же проблему, чем больше маршрутов вы выбираете, тем больше зацикленных линий.
Аналогичным образом, чем больше транзисторов в ЦП, тем больше ветвей протекает ток в единицу времени. С точки зрения макросов, чем больше данных вы можете обработать на ЦП, тем быстрее будет работать машина.
ЦП в основном включает блок логических операций, блок управления и блок хранения. В блоке логических операций и управления есть несколько регистров. Эти регистры используются для временного хранения данных в процессе обработки данных процессором.
Производство ЦП — это очень высокоточный процесс, который должен выполняться с помощью машин. Транзисторы, вырезанные из пластины, будут напечатаны на базе процессора с помощью машин. Каждая печатная база будет проверена для исключения бракованной продукции. А затем добавьте интерфейс оболочки, чтобы он стал нашим общим процессорным продуктом.
IV Как работает процессор?
Как мы все знаем, ЦП — это «сердце» компьютера и ядро всей микрокомпьютерной системы. Поэтому он часто является синонимом различных классов микрокомпьютеров, таких как 286, 386, 486, Pentium, PII, K6 до сегодняшних PIII, P4, K7 и так далее. Оглядываясь назад на историю развития ЦП, можно сказать, что технология производства ЦП была значительно улучшена. В основном это отражается на интеграции все большего количества электронных компонентов. С начала интеграции тысяч транзисторов до текущих миллионов и десятков миллионов транзисторов. Как они обрабатывают данные?
1. Исходная рабочая модель процессора
Прежде чем понять принцип работы процессора, давайте кратко поговорим о том, как производится процессор. Процессор изготовлен из чистого кремния. Микросхема процессора содержит миллионы хрупких транзисторов. Люди используют химические методы для травления или фототравления транзисторов на кремниевой пластине. Следовательно, ЦП состоит из транзисторов. Проще говоря, транзисторы — это миниатюрные электронные переключатели. Они являются краеугольным камнем построения процессора. Вы можете думать о транзисторе как о выключателе света. У них есть рабочий бит, который представляет два состояния: ON и OFF. Это включение и выключение эквивалентно включению и отключению транзистора. Эти два состояния соответствуют основным состояниям «0» и «1» в двоичном формате. Таким образом, компьютер имеет возможность обрабатывать информацию. Но не думайте, что принцип простых транзисторов с двумя состояниями «0» и «1» очень прост. На самом деле их разработки получены после долгих лет упорных исследований ученых. До транзисторов компьютеры полагались на медленные, неэффективные электронные лампы и механические переключатели для обработки информации. Позже ученые поместили два кристалла в кристалл кремния, так была создана первая интегральная схема.
Увидев это, вы, должно быть, задаетесь вопросом, как транзисторы используют два электронных сигнала "0" и "1" для выполнения инструкций и обработки данных? На самом деле все электронные устройства имеют свои схемы и переключатели. Поток или отключение электронов в цепи полностью контролируется переключателем. Если вы установите переключатель в положение OFF, поток электронов прекратится. Если вы установите его в положение ON, электроника будет продолжать работать. Включение и выключение транзистора управляется только электронными сигналами, поэтому мы можем назвать транзистор бинарным устройством.Таким образом, состояние включения транзистора представлено «1», а состояние «выключено» представлено «0», что может образовывать простейшее двоичное число. Особый порядок и структура нескольких «1» и «0», генерируемых многими транзисторами, могут представлять различные ситуации, которые определяются буквами, цифрами, цветами и графикой. Например, 1 в десятичном формате также является «1» в двоичном режиме, 2 — «10» в двоичном режиме, 3 — «11», 4 — «100», 5 — «101», 6 — «110» и так далее, что составляет двоичный язык и данные, используемые в работе компьютера. Группы транзисторов можно объединять для хранения числовых значений, а также для выполнения логических и цифровых операций.
2. Внутренняя структура ЦП
транзисторы в процессоре
Теперь мы уже приблизительно знаем, за что отвечает ЦП, но какие компоненты отвечают за обработку данных и выполнение программ?
1) АЛУ (арифметико-логическое устройство)
АЛУ – это ядро арифметического устройства. Он основан на полном сумматоре, дополненном схемой, состоящей из регистра сдвига и соответствующей логики управления. Под действием управляющего сигнала он может выполнять четыре операции сложения, вычитания, умножения и деления и различные логические операции. Как только что упоминалось, это эквивалентно производственной линии на заводе, которая отвечает за расчет данных.
2) RS (набор или регистры регистров)
RS — это, по сути, место, где данные временно хранятся в ЦП. Он хранит данные, ожидающие обработки, или данные, которые были обработаны. Время обращения процессора к регистру меньше, чем время обращения к памяти. Использование регистров может уменьшить количество обращений ЦП к памяти, тем самым повысив скорость работы ЦП. Однако из-за ограничения площади чипа и интеграции емкость набора регистров не может быть большой. Набор регистров можно разделить на специальные регистры и общие регистры. Регистр общего назначения широко используется и может быть указан программистом. Количество регистров общего назначения зависит от микропроцессора.
3) Блок управления
Как и отдел логистики на заводе, блок управления является центром управления и контроля всего процессора. Блок управления состоит из трех компонентов: регистра команд IR, идентификатора декодера команд и контроллера операций OC. Чрезвычайно важно координировать упорядоченную работу всего компьютера. По заранее запрограммированной пользователем программе блок управления берет каждую инструкцию из регистра. В свою очередь, регистр помещает ее в регистр инструкций IR, определяет, какую операцию следует выполнить путем декодирования (анализа) инструкции, а затем управляет контроллером OC в соответствии с установленным временем, посылает сигналы управления микрооперациями в соответствующие части. Операционный контроллер OC в основном включает в себя логику управления, такую как генератор импульсов биений, управляющая матрица, генератор тактовых импульсов, схема сброса и схема старт-стоп.
4) Автобус
Как и канал связи между различными частями завода, шина на самом деле представляет собой набор проводов, набор различных общих сигнальных линий. Шина используется как «магистраль» для общего использования всех компонентов компьютера для передачи информации. Шина, напрямую подключенная к ЦП, может называться локальной шиной, включая DB (шина данных), AB (адресная шина), CB (шина управления). Среди них шина данных используется для передачи информации о данных; адресная шина используется для передачи адресной информации, выдаваемой ЦП; шина управления используется для передачи управляющих сигналов, сигналов синхронизации и информации о состоянии.
3. Рабочий процесс ЦП
ЦП, состоящий из транзисторов, является ядром обработки данных и выполнения программ, а именно центральным процессором. Прежде всего, внутреннюю структуру ЦП можно разделить на три части: блок управления, блок логических операций и блок хранения (включая внутреннюю шину и буфер). Принцип работы ЦП похож на фабричную обработку продукции: сырье (программные инструкции), поступающие на фабрику, отправляются отделом распределения материалов (блоком управления) и отправляются на производственную линию (логический операционный блок) для производства готовой продукции. продукты (обработка Данных), а затем хранятся на складе (единица хранения) и, наконец, ждут продажи на рынке (для использования приложением). В этом процессе мы заметили, что с блока управления ЦП начал формальную работу. Промежуточный процесс заключается в выполнении арифметической обработки через блок логических операций, а передача в блок хранения представляет собой окончание работы.
4. Данные и инструкции
По сути, ЦП выполняет три основные задачи: чтение данных, обработка данных и запись данных в память. Но в нормальных условиях инструкция может содержать множество операций, выполняемых в четком порядке. Работа процессора состоит в том, чтобы выполнять эти инструкции. После завершения инструкции блок управления ЦП сообщает считывателю инструкций прочитать следующую инструкцию из памяти и выполнить ее. Этот процесс повторяется непрерывно и быстро, выполняя одну команду за другой, что приводит к результатам, которые вы видите на дисплее. При обработке такого количества инструкций и данных определенно будет хаотичная обработка из-за разницы во времени передачи данных и разницы во времени обработки ЦП. Чтобы гарантировать, что каждая операция выполняется вовремя, ЦП нужны часы, которые контролируют каждое действие, выполняемое ЦП. Часы как метроном. Он непрерывно пульсирует и определяет темп и время обработки ЦП. Это номинальная частота знакомого нам процессора, также известная как основная частота. Чем выше значение основной частоты, тем быстрее работает процессор.
5. Как повысить эффективность работы процессора?
Поскольку основной задачей ЦП является выполнение инструкций и обработка данных, эффективность работы станет основным содержанием ЦП. Производители ЦП также стараются использовать ЦП для более быстрой обработки данных. В соответствии с внутренней вычислительной структурой ЦП некоторые производители добавляют в ЦП еще один арифметико-логический блок (ALU) или устанавливают еще один блок операций с плавающей запятой (FPU). Это значительно ускоряет скорость операций с данными. Что касается эффективности выполнения, некоторые производители увеличивают скорость выполнения инструкций за счет конвейерной обработки или параллельного выполнения инструкций. Как мы упоминали ранее, выполнение инструкций требует множества независимых операций, таких как выборка и декодирование инструкций. Первоначально ЦП должен выполнить предыдущую инструкцию перед выполнением следующей инструкции, но теперь распределенные схемы выполняют свои операции. То есть, когда эта часть схемы завершает одно задание, второе задание немедленно занимает схему, что значительно увеличивает эффективность выполнения. Кроме того, чтобы сделать связь между инструкциями более точной, текущий ЦП обычно использует различные методы прогнозирования для более эффективного управления инструкциями.
На протяжении десятилетий количество крошечных транзисторов, входящих в состав микросхем интегральных схем, удваивалось каждые два года. Это явление, которое стало известно как закон Мура, означало более быстрые и мощные компьютеры. Но в последние годы прогресс замедлился, а некоторые говорят, остановился по законам физики. Критики говорят, что увеличение количества схем на кремниевых чипах достигло своего предела, и вычисления остановятся на нынешнем уровне, пока не будет найден альтернативный подход.
Мукеш Кхаре не согласен. Кхаре, отвечающий за все исследования в области полупроводников в IBM, считает, что проблемы физики можно преодолеть. Он видит многообещающее будущее в добавлении большого количества транзисторов, мельчайших вычислительных машин.
Должны ли мы заботиться? Абсолютно, говорит Кхаре. По мере того, как электронные устройства становятся все меньше и все более распространенными, «размещение большего количества транзисторов на микросхеме — это способ, которым мы можем продолжать приносить больше ценности, больше функциональности, меньше затрат и меньшего энергопотребления», — объясняет он. И они также имеют решающее значение для больших компьютерных систем. «С системной точки зрения мы продолжаем помещать все больше и больше транзисторов в микросхемы, чтобы иметь все более и более сложные функции, интегрировать их для повышения производительности наших систем и снижения энергопотребления».
Насколько малы 7 нм?
100 нм
Диаметр человеческого волоса
7 нм
Диаметр новейших транзисторов
2,5 нм
Диаметр хромосомы человека
Новые материалы, структуры и инновации
А как насчет законов физики? Что ж, на пути к все меньшим чипам простое уменьшение размера транзисторов не является решением. По мере того, как они становятся меньше, их становится намного труднее отпечатывать на чипах. И сам их масштаб и близость могут влиять на электрические свойства. Например, между ними легче «просачиваться» сигналы.
"Теперь речь идет о новых материалах, новых структурах, новых инновациях", — говорит Кхаре. «Речь идет об инновациях, а не о масштабировании. На физическом уровне мы по-прежнему хотим сделать вещи меньше, но то, как мы это делаем, требует совсем других концепций и идей на более фундаментальном уровне и уровне материалов… Раньше это было больше [о] геометрии».
При таком подходе команда Кхаре в партнерстве с GLOBALFOUNDRIES и Samsung из Колледжа нанотехнологий и инженерии Политехнического института SUNY (SUNY Poly CNSE) добилась этого. В июле 2015 года они представили первые в полупроводниковой промышленности тестовые чипы с нормой 7 нм (нанометры) с функционирующими транзисторами.Этот прорыв может привести к размещению более 20 миллиардов транзисторов на чипе размером с ноготь. Это примерно в 10 раз больше, чем в современных чипах.
Если рассматривать это глубже, учтите, что в большинстве используемых сегодня чипов используется технология 22 нм или 14 нм. Таким образом, новые транзисторы как минимум вдвое меньше нынешних. И мы говорим о очень маленьких размерах — в 100 000 раз меньше ширины человеческого волоса и примерно в два с половиной раза больше окружности нити вашей ДНК.
Читайте также: