Из каких частей состоит компьютер. Из чего состоит процессор фото
из чего состоит и что в нем происходит
Опубликовано 6.06.2018 автор Андрей Андреев — 0 комментариев
Здравствуйте, уважаемые читатели! Буквально каждый уверенный пользователь ПК или обладатель ноутбука не раз задавался вопросом, как устроен процессор внутри? Наверное, многие удивятся, узнав, что в основе строения любого «камня» персонального компьютера или же ноутбука преобладают настоящие камни и горные породы.
Сегодня мы попробуем разобраться, как выглядит строение современного процессора и благодаря чему работает главный элемент любого компьютера.
к содержанию ↑
Из чего состоит современный микропроцессор?
Структура процессора сегодня представлена следующими основными элементами:
- Собственно, ядро процессора. Наиболее важная деталь, сердце устройства, которая называется также кристаллом или камнем современного микропроцессора. От характеристик и новизны ядра напрямую зависит разгон и оперативность работы микропроцессора.
- Кэш-память является небольшим, но очень быстрым накопителем информации, расположенным прямо внутри процессора. Используется микропроцессором в целях значительного уменьшения времени доступа к основной памяти компьютера.
- Специальный сопроцессор, благодаря которому и производятся сложные операции. Такой сопроцессор в значительной мере расширяет функциональные возможности любого современного микропроцессора и является его неотъемлемой составляющей. Встречаются ситуации, когда сопроцессор является отдельной микросхемой, однако, в большинстве случаев, он встроен непосредственно в компьютерный микропроцессор.
Путем буквального разбора компьютерного процессора мы сможем увидеть следующие элементы строения, представленные на схеме:
- Верхняя металлическая крышка используется не только для защиты «камня» от механических повреждений, но также для отвода тепла.
- Непосредственно, кристалл или камень является самой важной и дорогостоящей деталью любого компьютерного микропроцессора.Чем сложнее и совершеннее такой камень, тем быстродействующей является работа «мозга» любого компьютера.
- Специальная подложка с контактами на обратной стороне завершает конструкцию микропроцессора, как представлено на картинке. Именно благодаря такой конструкции тыльной стороны и происходит внешнее взаимодействие с центральным «камнем», непосредственно оказывать влияние на сам кристалл невозможно. Скрепление всего строения осуществляется с помощью специального клея-герметика.
к содержанию ↑
Как это все работает?
Логика работы любого процессора строится на том, что все данные компьютера хранятся в битах, специальных ячейках информации, представленных 0 или 1. Попробуем разобраться, что происходит, как из этих нулей и единиц на экран перед нами предстают красочные фильмы и захватывающие компьютерные игры?
Прежде всего, необходимо уяснить, что имея дело с электроникой, мы получаем любую информацию в виде напряжения. Выше определенного значения мы получаем единицу, ниже – ноль. К примеру, включенный в комнате свет — это единица, выключенный – ноль. Дальнейшая иерархия, благодаря которой получаются более сложные элементы – это байт, состоящий из восьми битов. Благодаря этим самым байтам речь может идти не только о включенном или выключенном свете в помещении, но и о его яркости, оттенке цвета и так далее.
Напряжение проходит через память и передает данные процессору, который использует, в первую очередь, собственную кэш-память как наиболее оперативную, однако, небольшую ячейку. Через специальный блок управления данные обрабатываются и распределяются по дальнейшему пути.
Процессор использует байты и целые последовательности из них, что, в свою очередь, называется программой. Именно программы, обрабатываемые процессором, заставляют компьютер выполнить то или иное действие: воспроизвести видео, запустить игру, включить музыку и так далее.
к содержанию ↑
Борьба гигантов компьютерных микропроцессоров
Речь, конечно же, пойдет о Intel и AMD. Основным отличием в принципах работы данных компаний является подход к производству новых компьютерных микропроцессоров.
В то время, как Intel попеременно внедряет новые технологии наряду с небольшими изменениями, AMD делает крупные шаги в производстве с определенной периодичностью. Выше на фото представлены модели упомянутых компаний с отличительным внешним видом.
Лидерские позиции, в подавляющем большинстве случаев, удерживает все-таки Intel. «Камни» от AMD, хотя и уступают процессорам от Intel по производительности, нередко выигрывают у них в плане ценовой доступности. О том, какую компанию лучше выбрать можете почитать в этой статье.
Что выбирать каждый решает сам. Сегодня мы попытались разобраться во внутреннем устройстве любого современного микропроцессора и основных принципах его работы. Не забывайте подписываться на обновления блога и делиться интересными статьями со своими друзьями в социальных сетях! Всего доброго, друзья!
С уважением Андрей Андреев.
infotechnica.ru
Производство процессоров в картинках - ITC.ua
Современные микропроцессоры – одни из сложнейших устройств, изготавливаемых человеком. Производство полупроводникового кристалла намного более ресурсоемко, чем, скажем, возведение многоэтажного дома или организация крупнейшего выставочного мероприятия. Однако благодаря массовому выпуску CPU в денежном эквиваленте мы этого не замечаем, да и редко кто задумывается обо всей грандиозности элементов, занимающих столь видное место внутри системного блока. Мы решили изучить детали производства процессоров и поведать о них в данном материале. Благо в Сети сегодня достаточно информации на эту тему, а специализированная подборка презентаций и слайдов корпорации Intel позволяет выполнить поставленную задачу максимально наглядно. Предприятия других гигантов полупроводниковой индустрии работают по тому же принципу, поэтому с уверенностью можно сказать, что все современные микросхемы проходят идентичный путь создания.
Первое, о чем стоит упомянуть, – строительный материал для процессоров. Кремний (англ. silicon) – второй после кислорода наиболее распространенный элемент на планете. Он является природным полупроводником и используется как основной материал для производства чипов всевозможных микросхем. Больше всего кремния содержится в обычном песке (особенно кварце) в виде диоксида кремния (SiO2).
Впрочем, кремний – не единственный материал. Самый близкий его родственник и заменитель – германий, однако в процессе совершенствования производства ученые выявляют хорошие полупроводниковые свойства у соединений других элементов и готовятся опробовать их на практике или уже это делают.
1 Кремний проходит многоступенчатый процесс очистки: сырье для микросхем не может содержать больше примесей, чем один чужеродный атом на миллиард.
2 Кремний расплавляют в специальной емкости и, опустив внутрь постоянно охлаждаемый вращающийся стержень, «наматывают» на него благодаря силам поверхностного натяжения вещество.
3 В итоге получаются продольные заготовки (монокристаллы) круглого сечения, каждая массой около 100 кг.
4 Заготовку нарезают на отдельные кремниевые диски – пластины, на которых будут расположены сотни микропроцессоров. Для этих целей используются станки с алмазными режущими дисками или проволочно-абразивные установки.
5 Подложки полируют до зеркального блеска, чтобы устранить все дефекты на поверхности. Следующий шаг – нанесение тончайшего фотополимерного слоя.
6 Обработанная подложка подвергается воздействию жесткого ультрафиолетового излучения. В фотополимерном слое происходит химическая реакция: свет, проходя через многочисленные трафареты, повторяет рисунки слоев CPU.
7 Реальный размер наносимого изображения в несколько раз меньше собственно трафарета.
8 Участки, «протравленные» излучением, вымываются. На кремниевой подложке получается рисунок, который затем подвергается закреплению.
9 Следующий этап изготовления одного слоя – ионизация, в процессе которой свободные от полимера участки кремния бомбардируются ионами.
10 В местах их попадания изменяются свойства электрической проводимости.
11 Оставшийся полимер удаляют, и транзистор почти готов. В изолирующих слоях делаются отверстия, которые благодаря химической реакции заполняются атомами меди, используемыми в качестве контактов.
12 Соединение транзисторов представляет собой многоуровневую разводку. Если взглянуть в микроскоп, на кристалле можно заметить множество металлических проводников и помещенных между ними атомов кремния или его современных заменителей.
13 Часть готовой подложки проходит первый тест на функциональность. На этом этапе на каждый из выбранных транзисторов подается ток, и автоматизированная система проверяет параметры работы полупроводника.
14 Подложка с помощью тончайших режущих кругов разрезается на отдельные части.
15 Годные кристаллы, полученные в результате данной операции, используются в производстве процессоров, а бракованные отправляются в отходы.
16 Отдельный кристалл, из которого будет сделан процессор, помещают между основанием (подложкой) CPU и теплорас-пределительной крышкой и «упаковывают».
17 В ходе окончательного тестирования готовые процессоры проверяются на соответствие требуемым параметрам и лишь затем сортируются. На основании полученных данных в них прошивается микрокод, позволяющий системе должным образом определить CPU.
18 Готовые устройства упаковываются и направляются на рынок.
Интересные факты о процессорах и их производстве
«Силиконовая долина» (Silicon Valley, США, Калифорния)
Получила свое название благодаря основному строительному элементу, использующемуся в производстве микрочипов.
«Почему пластины для производства процессоров круглые?» – наверняка спросите вы.
Для производства кремниевых кристаллов применяется технология, позволяющая получать только цилиндрические заготовки, которые затем режутся на части. До сих пор еще никому не удавалось изготовить квадратную пластину, лишенную дефектов.
Почему микрочипы квадратные?
Именно такая литография позволяет использовать площадь пластины с максимальной эффективностью.
Зачем процессорам столько ножек/контактов?
Помимо сигнальных линий каждый процессор для работы нуждается в стабильном питании. При энергопотреблении порядка 100–120 Вт и низком напряжении через контакты может протекать ток силой до 100 А. Значительная часть контактов CPU выделена именно под систему питания и дублируется.
Утилизация отходов производства
Раньше дефектные пластины, их остатки и бракованные микрочипы шли в отходы. На сегодняшний день ведутся разработки, позволяющие использовать их в качестве основы для производства солнечных батарей.
«Костюм кролика».
Такое название получил комбинезон белого цвета, который обязаны носить все рабочие производственных помещений. Делается это для поддержания максимальной чистоты и защиты от случайного попадания частиц пыли на производственные установки. «Костюм кролика» впервые был использован на фабриках по производству процессоров в 1973 году и с тех пор стал общепринятым стандартом.
99,9999%
Для производства процессоров пригоден только кремний высочайшей степени чистоты. Заготовки очищают спецхимией.
300 мм
Таков диаметр современных кремниевых пластин для производства процессоров.
1000 раз
Именно настолько чище воздух в помещениях фабрик для производства чипов, чем в операционной.
20 слоев
Процессорный кристалл очень тонкий (меньше миллиметра), но в нем умещаются более 20 слоев сложнейших структурных объединений транзисторов, которые выглядят как многоуровневые хайвеи.
2500
Именно столько кристаллов процессора Intel Atom (имеют наименьшую площадь среди cовременных CPU) размещаются на одной 300-миллиметровой пластине.
10 000 000 000 000 000 000
Сто квинтиллионов транзисторов в виде структурных элементов микрочипов отгружаются с фабрик каждый год. Это приблизительно в 100 раз больше, чем оценочное количество муравьев на планете.
A
Стоимость производства одного транзистора в процессоре сегодня равна цене печати одной буквы в газете.
В процессе подготовки статьи использовались материалы с официального веб-сайта корпорации Intel, www.intel.ua
Как устроен процессор компьютера | Двигатель прогресса
March 20, 2016
Сегодня у каждого из нас имеется собственный персональный компьютер, однако не всегда мы думаем о том, насколько сложная и многогранная эта вещь. Любой из системных блоков содержит в своем составе своего рода центр всех выполняемых операций и текущих процессов – это микропроцессор. Из чего состоит этот незаменимый элемент каждого компьютера и зачем он нужен – тема сегодняшней статьи. Вероятно, многих читателей удивит тот факт, что сердце любого компьютера состоит из самых обычных камней, а точнее из горных пород.
Это на самом деле так. В составе каждого микропроцессора содержится кремний, а это материал, из которого в большей степени состоит песок и даже гранитные скалы. Примечательно, что первый микропроцессор для персонального компьютера был разработан практически пол века назад. Автором этого проекта стал Маршиан Эдвард Хофф в 1970-ом году, а также команда его подопечных исследователей из компании Intel. Этот процессор был достаточно слабым, поскольку работал на частоте в 750 кГц. Если сравнивать этот микропроцессор с современными аналогами, то он существенно проиграет по своим техническим характеристикам. Дело в том, что современные микропроцессоры в тысячи раз мощнее и перед тем как присмотреть новый процессор для своего компьютера, неплохо было бы предварительно ознакомиться с тем, какие задачи вообще решает этот центральный элемент любого ПК.
Бытует ошибочное мнение, будто современные процессоры могут самостоятельно думать и на самом деле это мнение ошибочно и в нем нет ни доли правды. Каждый современный процессор состоит из огромного количества транзисторов – это своего рода переключатели. Они позволяют осуществлять выполнение только одной функции – пропускать принимаемый сигнал дальше или же остановить его. Каким будет выбор зависит исключительно от напряжение приходного импульса.
Из чего состоит микропроцессор?
Если более подробно посмотреть на любой микропроцессор, то не составит труда заметить, что в его составе имеются многочисленные регистры, являющиеся информационными обрабатывающими ячейками. Чтобы связать «камень» процессора с остальными составляющими компьютера используется высокоскоростная шина. Именно по ней каждую секунду пролетают небольшие электромагнитные сигналы. Именно к этому и сводится принцип действия любого микропроцессора компьютера или же ноутбука.
Как устроен микропроцессор?
У любого современного микропроцессора имеется всего три базовых составляющих:
- Ядро – именно в этом сегмента осуществляется деление информации на нули и единицы;
- Кэш-память – это накопитель информации небольшого объема внутри микропроцессора;
- Сопроцессор – уникальный в своем роде мозговой центр любого современного компьютера, где осуществляются самые сложные операции. В этой же составляющей микропроцессора происходит работа с мультимедийными файлами.
Одной из самых главных показателей любого микропроцессора является его тактовая частота. Именно этот параметр указывает на то, сколько тактов может осуществить процессор на протяжении одной секунды. Что касательно мощности микропроцессора, то она во многом зависит от всех параметров, о которых говорилось выше.
Примечательно, что сравнительно недавно запуском ракет и работой спутников занимались микропроцессоры, мощность которых была в сотни раз меньшей чем у нынешних аналогов. Сегодня размер одного транзистора равен всего 22нм, а прослойка транзисторов – 1нм. Напомним, что 1 нм – это толщина 5-ти атомов. Надеемся, этот материал был Вам полезен и дал возможность понять, как на самом деле устроены микропроцессоры современных компьютеров. Как видите, ученым удалось добиться немалого успеха, о чем наглядно свидетельствуют современные компьютеры.
lab-37.com
Из каких частей состоит компьютер
Из каких частей состоит компьютер? Материнская плата. Во внутренностях радиоприемника есть такая панель, вся в переплетениях контактов и всяких разноцветных штучек. Примерно то же есть и в компьютере. Разница состоит лишь в том, что в материнскую плату различные устройства не впаиваются «намертво», а вставляются в разъемы. Для нормального функционирования нужна универсальная «мама», которая позволит потом, не меняя сам системник, легко заменить процессор на более мощный, нарастить память и т. д.
Внутренние детали компьютера
Постараемся разобраться какие существуют внутренние детали компьютере и какая из них за что отвечает.
Материнская плата
Материнская плата — очень важная вещь. Приобретая это устройство, объясните родителям, что не стоит на ней экономить и соглашаться на дешевую плату с наглухо впаянными ингредиентами. Иначе в дальнейшем придется покупать новый.
Процессор
Процессор — это самая важная составляющая. Процессоры носят цифровые имена пропорционально их мощности.
Жесткий диск
Жесткий диск — круглая, запаянная в коробку пластинка, на которой пишется вся информация. Информация эта может включать в себя игры, тексты, фотографии, всевозможные программы, необходимые для вашего пользования. Объем измеряется в мегабайтах. Соотношение следующее: 1 Мб примерно равен 500 страницам машинописного текста. Из чего не следует делать вывод, что большой хард-диск нужен только выдающимся писателям. Современный текстовый редактор занимает на диске минимум 15 Мб. Игры, которые, по-видимому, заинтересуют всех в первую очередь, сжирают эти мегабайты сотнями.
Оперативная память
Оперативная память — крохотное электронное устройство размером с таблетку от моли или полкуска сахара. Око позволяет не шарить всякий раз по хард-диску, а хранить информацию в электронной голове.
Видеокарта
Видеокарта — небольшая плата, вставляющаяся в разъем материнской, заставляющая монитор вовремя понимать, что он должен вывести на экран.
Виды корпусов
- Tower («башня») — вертикальный корпус, который лучше всего прятать под стол.
- Desktop — тот, который можно поставить на стол, прихлопнув сверху монитором.
- Desktop slim — тонкий Desktop, который позволщг любоваться видом из окна поверх монитора.
Дисковод — устройство вроде проигрывателя, позволяющее записывать информацию на маленькую дискету, которую можно вынуть, положить в карман и прочитать затем на другой такой же машине. Объем дискеты 1,44 Мб (трехдюймовая).
Монитор. Хороший монитор для компьютера должен иметь малый размер световой точки и пометку «Low Radiation», что означает минимальный риск, связанный с вашим зрением.
Клавиатура практически, это та же пишущая машинка, только гораздо более усовершенствованная. Она помогает при непосредственном общении с компьютером: набирает текст, подает необходимые команды и т. д.
«Мышь» выполняет те же функции, что и клавиатура, за исключением текстовых функций.
Само устройство представляет собой коробочку серого цвета, внизу которой находится шарик. «Мышь» обладает длинным хвостом — проводом, присоединяющим ее к компьютеру. Передвигается мышь с помощью руки человека, который направляет ее. При движении мыши шарик крутится и передает информацию о своем положении на устройстве. Довольно часто используют мышь в играх. Но еще более удобен при играх джостик. Слово «джос-тик» в переводе означает ручку управления — как, например, в самолетах. Электронный джо-стик может двигаться в пространстве. При этом он создает полную иллюзию управления тем же самолетом, только на экране. Потянул ручку на себя — самолет пошел вверх, в сторону — самолет тут же поворачивает.
Главные части
В любой сфере деятельности сегодня люди применяют его: и в медицине, и в науке, и в образовании, и в искусстве, и в бытовой сфере. Но при всей своей внешней серьезности для многих он представляет интерес прежде всего как игрушка. Какие же главные части компьютера.
Первая играющая машина появилась в пятидесятые годы. Создал ее американский ученый Клод Шеннон. Его машина играла в чет-нечет, то есть отгадывала одно из задуманных двух чисел. Сегодня существуют тысячи игр.
Самые простые из них — те, где от играющего требуется лишь быстрая реакция. К ним относятся всевозможные воздушные и морские бои, космические войны, автогонки и т. д.
Другие игры не требуют быстрой реакции. Напротив, они располагают к вдумчивому анализу. К ним относятся шахматы. Эта машина может помочь начинающему шахматисту, а может сразиться и с настоящими гроссмейстерами, К играм относятся и такие программы, которые позволяют рисовать на экране, записывать музыкальные мелодии. Весьма важную часть игр составляют игры обучающие. Существуют также игры-тренажеры.
sovetprost.ru
