Уроки 2 - 3
§1.2. Процессор и оперативная память
Содержание урока
§1.2.1. Процессор
Практическое задание «Определение объемов кэш-памяти процессора»
Технология
Практическое задание «Определение температуры процессора»
Практическое задание «Производительность процессора»
Контрольные вопросы. Компьютерный практикум
§1.2.2. Оперативная память
Процессор
Технология
Процессор является большой (в смысле количества размещенных на ней элементов) полупроводниковой микросхемой. Процессоры создаются на основе кремниевых подложек, которые вырезаются из слитка чистого кремния.
Кремний является полупроводником, который в разных условиях может вести себя и как проводник электрического тока, и как изолятор.
Сначала на кремниевой подложке под воздействием высокой температуры и кислорода формируется слой диоксида кремния. Этот процесс очень похож на возникновение ржавчины на железе, погруженном в воду. Разница заключается в том, что слой диоксида кремния формируется на подложке гораздо быстрее и не виден невооруженным глазом (из-за того, что очень тонок).
Затем кремниевая подложка покрывается фотослоем. В процессе фотолитографии ультрафиолетовое излучение, проходя сквозь маску (которая выполняет функцию шаблона), формирует на подложке рисунок электрической схемы. Засвеченные участки фотослоя и диоксида кремния полностью удаляются с помощью растворителя. С помощью процесса ионной имплантации области кремниевой подложки, обработанные ультрафиолетом, бомбардируются ионами различных примесей. Ионы проникают в подложку, обеспечивая необходимую электрическую проводимость этих областей. В результате на кремниевой подложке создается электрическая схема.
После этого наносится слой поликристаллического кремния и еще один фотослой. Наложение новых слоев с последующим вытравливанием схемы осуществляется несколько раз, при этом для межслойных соединений в слоях оставляются «окна». Эти «окна» заполняются атомами металла (алюминия или меди). Так устанавливаются связи между несколькими десятками слоев, формирующими сложную трехмерную электрическую схему.
На конечном этапе процессор встраивается в защитный корпус (для электрического соединения кремниевой микросхемы с корпусом используется золото), который обеспечивает электрическое соединение процессора с системной платой.
В первом процессоре 4004 (1971 год) размеры каждого элемента составляли 10 мк = 10-5 м (были сравнимы с толщиной человеческого волоса), а их количество было равно 2300. В современных процессорах (2016 год) размеры каждого элемента составляют всего 45 нм (нанометров) = 0,045 мк = 4,5 • 10-8 м (сравнимы с размерами нескольких десятков атомов), а их количество превысило 820 000 000.
Таблица 1 «Процессоры»
Следующая страница 
Производительность
Cкачать материалы урока
