Оқулық «Желілік және жүйелік әкімшілендіру»

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