Бұдан əрі өңдеу барысында көрініп қалған учаскелерді кремний
диоксидінен тазартады (сур. 2.11, г, д). Содан соң келесі деңгейді
қалыптастыру үшін жаңа фотошаблонды қолданады. Процесс
ядроның барлық құрылымы жаңғыртылмағанша 20 реттен аса
қайталанады.
Ары қарай пластина бетінде керекті қасиеттері бар учаскелерді
алу үшін əр түрлі қоспаларды қосу жолымен кремний құрылымын
өзгертуді жасайды (p—n-облыстарды қалыптастыру). 700 ... 14 000
°С шамадағы температурада диффузия процесі, яғни кремнийге
талап етілетін қсопалардың фотолитография процесінде ашық
учаскелерінде қоспалардың енуі жүреді (2.11 сурет, е). Бұл кезеңді
қалыңдығы шамамен 1 мкм болатын SiO
2
қорғаныш қабатын
жүргізу аяқтайды.
Келесі кезең қаптаманың аяқтарын немесе контактілерін жəне
кристалдың өзін байланыстыратын металл қосылыстарды төсеумен
байланысты (2.11 сурет, ж). Алтын, алюминий немесе мыс
қосылыстары қолданылуы мүмкін. Топологиялық өлшемі – ток
өтетін жол ені 0,13 мкм, көршілес жолдар арасындағы қашықтық –
0,13 мкм технологияларда Intel корпорациясы мыс өткізгіштерді
қолданады, ал 0,18 мкм-техпроцесс кезінде алюминий қолданылған.
Ары қарай пластиналар жеке микросхемаларға кесіледі, тестіленеді
жəне корпустарға орнатылады.
Микропроцессорлардың
параметрлерінің
болашақтағы
жетілдірілуі жаңа технологиялық шешімдерді іздеумен байланысты.
CPU өнімділігі мынадай негізгі параметрлермен сипатталады:
интеграция дəрежесі; өңделетін деректердің разрядтылығы; тактілік
жиілік; CPU адрестеле алатын жады; орнатылған кэш-жады көлемі.
Сонымен қатар CPU өндіріс технологиясы, қоректену кернеуі,
формфактор жəне т.б. бойынша айрықшаланады.
CPU микросхемасының (чиптың) и н т ег р ац и я д ə р е ж е сі
транзисторлардың қай саны оған сиятынын көрсетеді. Intel
корпорациясының
негізін
қалаушыларының
бірі,
микропроцессорларды жасап шығарумен айналысқан Гордон Мур
1965 ж. уақытқа байланысты кристалда транзисторлар санының
артуы заңдылығын орнатты: əрбір 18 айда бір кристалдағы
транзисторлар саны оның құны сақталған уақытта екі еселенеді.
Осы эмпирикалық формула «Мур Заңы» деп аталады,
микропроцессорлардың жетілдірілу тəжірибесімен расталады жəне
жоғары технологиялар саласында байқалатын адам айтқысыз жарып
өтуді бейнелейді
51
Бірінші буын процессорларының (8086/8088) чиптарында 0,029 млн
транзистор сиятын болса, онда ХХІ ғ екінші онжылдығының басында
процессорлада бірнеше миллиард транзистор болатын. Сонымен қатар
мұндай процессордың ең кіші құрылымының өлшемі 14 — 15 нм
құрайды.
Зертханаларда
элементтерінің
өлшемдері
9
нм
болатын
транзисторлар пайда болған..
Өңделетін деректердің разрядтылығы процессор біруақытта өңдей
алатын ақпараттың бит санымен анықталады: 16, 32 немесе 64.
Алғашқы 64-разрядты процессор 2001 ж. пайда болды — Intel Itanium.
Д К т а к т і л ік ж иі л іг і əр түрлі компоненттердің жұмысын
синхрондайтын тактілік генератор (System Clock) жұмысының
жиілігімен анықталады. Тактілік генератор жұмысының жиілігі
мегагерцпен өлшенеді. Егер алғашқы ДК-де 8 МГц жиілікпен
процессор, жады, енгізу-шығару шинасы жұмысын синхрондайтын бір
тактілі генератор болса, онда заманауи ДК-де əр түрлі жиіліктерде
жұмыс істейтін бірнеше тактілік генераторлар болады. ДК жүйесінің
жиілігі жүйелік шина жиілігімен анықталады, сонымен қатар ДК-дің
қалған барлық компоненттерінің тактілік жиіліктері жүйелік шина
жиілігіне еселенген болады. Мысалы, Pentium II CPU бар 266 МГц
тактілік жиілікпен жұмыс істейтін ДК жүйесіндегі тактілік жиіліктері
құрайды (МГц): 66 — жүйелік шина үшін; 133 — екінші деңгейлік
кэш-жады үшін; 33 — PCI шинасы үшін жəне 8,3 — ISA шинасы үшін.
Сонымен, барлық жүйенің өнімділігі тұтас жүйелік шинаның тактілік
жиілігінен тəуелді болады.
CPU адрестеле алатын жады көлемі ДК жедел жады көлемімен
анықталады, өйткені, CPU өңдейтін деректер RAM-да орналасуы керек.
Егер бірінші буын ДК процессорлары адрестелетін жадының 1 Мбайт
ең үлкен көлемге ие болса, алтыншы жəне жетінші буынның
процессорларында бұл шама 64 Гбайт құрайды, ал Intel Itanium
процессорында — 4 Тбайт (Тбайт [terabyte] — 1 024 Гбайт-қа тең жады
көлемінің өлшем бірлігі).
2.6.2. Әр түрлі буындардағы процессорлардың
ерекшеліктері
Бірінші және екінші буын процессорлары CPU 8086/8088 жəне
80286 көрсетілген. 8086/8088 процессордың тактілік жиілігі 4,77 МГц
жəне жедел жадысы 256 кбайт. Екінші буын процессоры қорғалған
жұмыс режиміне ие болды, 16 Мбайт физикалық жəне 1 Гбайт
виртуалды жадыға жүгіне алды.
52
80286 процессорларының ішіндегі ең мықтылары тактілік жиілігі 20
МГц жетті.
80386
үшінші
буын
процессорлары
алдағы
өткен
бастамашыларынан виртуалды режимде жұмыс істеу мүмкіндігімен,
аналық тақтада орналасқан CPU сыртқы кэш-жадысының жəне CPU
32-разрядты ядросымен болуымен ерекшеленді. 32-разрядты 386 DX
процессорында 33 МГц-тық тактілік жиілік болды, 4 Гбайт дейін
физикалық жады адрестелуімен қамтамасыз етті жəне виртуалды — 64
Гбайт дейін.
80486
төртінші
буын
процессорлары
үшінші
буын
процессорларынан CPU-дың ядросына кэш-жады мен сопроцессор
интеграциялануымен,
сондай-ақ
есептеулердің
конвейеризациялануы жүзеге асырылған.
Сопроцессор, немесе математикалық (Numeric Processing Unit —
NPU), қалқыма нүктесімен арифметикалық амалдарды орындауға
арналған. Ол жүйені басқармайды, CPU-дан арифметикалық
амалдарды орындауға жəне нəтижелерді қалыптастыруға команда
күтеді.
Төртінші буындағы CPU типтік өкілдері болып 33 ...50 жəне 20 ...
33 МГц тактілік жиіліктегі сəйкес диапазондары бар 80486DX жəне
80486SX табылады.
Pentium типтегі бесінші буындағы процессорлар 66 МГц тактілік
жиілігі бар 64-разрядты жүйелік шинаны сүйемелдейді, өтулерді
болжау жəне екі бес сатылы конвейерлердің көмегімен деректерді
параллель конвейерлік өңдеу технологиясы болады. Өтулерді болжау
өту адресінің арнайы буферінде соңғы 256 өтулер туралы деректерді
сақтаудың арқасында жүзеге асырылады. 16 кбайт көлемі бар кэш-
жады 8 кбайттан деректер жадысына жəне командалар жадысына
бөлінген, ол командалар мен деректердің қиылысуын болдырмайды.
Алтыншы буын процессорлары 64-разрядты жүйелік шинаны
жəне көппроцессорлы жүйелердің жұмысын сүйемелдейді.
Intel фирмасының алтыншы буынының алғашқы CPU Pentium Pro
деген атқа ие.
Pentium-мен салыстырғанда
Pentium
Pro
процессорларында деректерді бестен 14-ке дейін конвейерлік өңдеу
кезінде сатылардың артуымен екі емес, төрт конвейер, өтулерді
болжаудың жетілдірілген технологиясы болады. Pentium Pro CPU
ерекшелігі болып аналық тақтадан CPU-ға орын алмастыру салдарынан
CPU ең көп жиілікте жұмыс істей алатын екінші деңгейлік
интеграцияланған кэш-жады табылады. Pentium Pro CPU мықты
есептеуіш құралдарымен жұмыс істейтін пайдаланушыларға арналған.
Pentium II процессоры ММХ технологиясы бар Pentium Pro
архитектурасын үйлестіреді. Pentium II CPU тактілік жиілігі
233 бастап
450 МГц дейін диапазонда болады, ал оның аналық тақтаның жүйелік
шинасының тактілік жиілігі — 66 бастап 100 МГц дейін.
53
Достарыңызбен бөлісу: |
