II. Центральный процессор (цпу)
П
Рис. 3
А) Из чего изготовлен процессор?
Основным материалом для изготовления процессоров является песок, а точнее сказать кремний, коего в составе земной коры около 30%. Из очищенного по специальной технологии кремния изготавливают большой монокристалл цилиндрической формы, который разрезают на блины толщиной около 1 мм. Затем с использованием технологиифотолитографиив этих блинах создаются полупроводниковые структуры будущих процессоров. Фотолитография чем-то напоминает процесс печати фотографий с фотопленки, когда свет, проходя через пленку, соответствующим образом действует на поверхность фотобумаги, проецируя на ней рисунок. При изготовлении процессоров своеобразной фотобумагой выступают указанные выше кремниевые блины. Роль света играют ионы бора, которые разгоняются до огромной скорости при помощи специального высоковольтного ускорителя. Эти ионы пропускаются через своего рода «трафареты» и системы высокоточных линз и зеркал. Это обеспечивает вкрапление в кремниевые пластины ионов бора, создающих миниатюрную структуру из множества транзисторов. На сегодняшний день эти технологии позволяют создавать транзисторы размером всего 32 нанометра (для понимания, толщина человеческого волоса составляет около 50000 нм). Чем тоньшетехпроцесс– тем больше транзисторов можно поместить в один процессор, тем он будет мощнее и энергоэффективнее. Со временем, вероятно, эти показатели улучшатся (по прогнозам, до 15 нм).
Созданные таким образом полупроводниковые структуры вырезаются из кварцевых блинов и помещаются на плату, на которую выводятся контакты процессора для обеспечения его подсоединения к материнской плате. Сверху миниатюрная кварцевая структура защищается от повреждения металлической крышкой (см. рис.3). Если ее снять, структуру процессора можно разглядеть (процессор при этом можно повредить).
Б) Что такое ядро процессора?
Ядро– самый главный элемент центрального процессора. Оно представляет собой часть процессора, способное выполнять один поток команд. Ядра отличаются по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. д. Производители с каждым последующим техпроцессом присваивают им новые имена (к примеру, ядро процессора AMD – Zambezi, а Intel – Lynnfield). С развитием технологий производства процессоров появилась возможность размещать в одном корпусе более одного ядра, что значительно увеличивает производительность CPU и помогает выполнять несколько задач одновременно, а также использовать несколько ядер в работе программ.Многоядерные процессорысмогут быстрее справиться с архивацией, декодированием видео, работой современных видеоигр и т.д. На данный момент массово доступны процессоры с 2, 3, 4 и 6 ядрами. Сейчас существуют процессоры для домашних компьютеров с 6 ядрами. Для серверов есть 12-ядерные серийные предложения (Opteron 6100). Разработаны прототипы процессоров, содержащих около 100 ядер. Со временем, вероятно, будет еще больше.
Рис. 4. Двуядерный процессор
По сути своей, современный 2-ядерный процессор представляет собой чип с двумя независимыми ядрами на единой подложке (рис. 4). Обязательно, чтобы оба ядра располагались рядышком на единой площади пластины.
В) Что такое сокет?
Еще одним важным моментом, который нужно учитывать при приобретении процессора, является то, для установки в сокет какого типа он предназначен. Сокет(socket, разъем центрального процессора) – это щелевой или гнездовой разъём наматеринской плате, в который устанавливается процессор (рис. 6). Каждый процессор можно установить только на материнскую плату с подходящим разъемом, имеющим соответствующие размеры, необходимое количество и структуру контактных элементов (иначе процессор туда даже физически не подойдет).
. На физическом уровне, разъёмы отличаются количеством контактов, типом контактов, расстоянием креплений для процессорных кулеров, что делает практически все разъёмы несовместимыми. В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5×5×0,3 см), вставляющегося вZIF-сокет (AMD) или на подпружинивающую конструкцию—LGA(Intel). Особенностью разъёма LGA является то, что выводы перенесены с корпуса процессора на сам разъём— socket, находящийся на материнской плате.
Рис. 5. Современный разъём, LGA 1366
Каждый новый сокет вводится производителями процессоров, когда возможности старых разъемов уже не могут обеспечить нормальную работу новых изделий. Для процессоров Intel длительное время использовался (и сейчас еще используется) сокет LGA775 (процессоры Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Pentium EE, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon серии 3000, Core 2 Quad). С началом производства линейки новых процессоров были введены сокеты LGA1366, LGA1156, LGA1155 (процессоры i7, i5, i3) и др. Разъемы для процессоров от AMD за последние годы также изменились - AM2, AM2+, AM3 и т.д. О более ранних сокетах, думаю, смысла вспоминать нет, поскольку компьютеры на их основе – уже раритет.
Если вы задумали модернизировать старый компьютер путем приобретения более производительного процессора, убедитесь, что по сокету он подойдет к вашей старой материнской плате. Иначе однозначно придется менять и ее. Устанавливать центральный процессор в сокет системной платы нужно очень аккуратно чтобы не повредить его контакты.
Г) Охлаждение процессора
Процессор нуждается в хорошем охлаждении, иначе он может выйти из строя (особенно, если был произведен разгон и частота процессора искуственно увеличена). Как известно, верхняя поверхность процессора представляет собой металлическую коробку, выполняющую кроме защитных, еще и теплоотводные функции. Поверх процессора на материнской плате устанавливается система охлаждения. Ее теплопроводимые элементы должны плотно прижиматься к теплоотводной поверхности процессора. Для обеспечения хорошего контакта и повышения эффективности передачи тепла с процессора на радиатор системы охлаждения, между ними прокладывается слой термопасты – специального пастообразного вещества с высокой теплопроводностью. Нормальная температура работы процессора - до 50 градусов Цельсия (при пиковых нагрузках возможно чуть больше). Средства измерения температуры встроены в центральный процессор. Узнать температуру можно при помощи специальных программ. Современный компьютер устроен так, что при достижении процессором критичной температуры он отключается и не включается, пока тот не остынет. Это позволяет предупредить его повреждение под воздействием высокой температуры. Перегрев процессора возможен вследствие выхода из строя системы охлаждение, ее засорения пылью или пересыхания термопасты (последнее бывает редко).
Процессоры обычно продаются в так называемом боксовом варианте поставки (когда в комплект входит штатная система охлаждения – боксовый куллер - рис. 6). Есть также варианты поставки без стандартных куллеров
Рис. 6. Куллер