Благодарение на по-мощните процесори, ние преминахме от компютри, едва успяващи да покажат изображение на екрана, до Netflix, видео чат, стрийминг и все по-реалистични видео игри.

Процесорът е чудо на инженерството, но в основата си все още разчита на основната концепция за интерпретиране на двоични сигнали (1 и 0). Разликата сега е, че вместо да четат перфокарти, съвременните процесори използват малки транзистори, за да създават видеоклипове на TikTok или да попълват числа в електронна таблица.

Производството на процесори е сложно. Важното е, че всеки процесор има в основата си силициеви матрици (една или няколко), в които се съхраняват милиарди микроскопични транзистори.

Както споменах по-рано, тези транзистори използват поредица от електрически сигнали (ток „включен“ и ток „изключен“), за да представят двоичен код на машината, съставен от единици и нули. Тъй като има толкова много от тези транзистори, процесорите могат да изпълняват все по-сложни задачи с по-голяма скорост от преди.

Броят на транзисторите не означава непременно, че процесорът ще бъде по-бърз. Но въпреки това те са основна причина телефонът, който носите в джоба си, да има много по-голяма изчислителна мощност, отколкото може би цялата ни планета, когато за първи път отидохме на Луната.

Преди да преминем по-нагоре към концептуалната стълбица на процесорите, нека поговорим за това, как един процесор изпълнява инструкции въз основа на машинен код, наречен „набор от инструкции“.

Повечето компютри с Windows и текущите процесори на Mac например използват набора инструкции x86-64, независимо дали са с процесор на Intel или AMD. Mac, дебютиращи в края на 2020 г., обаче ще имат базирани на ARM процесори, които използват различен набор от инструкции. Има и малък брой компютри с Windows 10 които използват ARM процесори.

След като се настани в гнездото, други части на компютъра могат да се свържат към процесора чрез нещо, наречено „шина“. RAM-паметта например се свързва към процесора чрез собствена шина, докато много компоненти на компютъра използват специфичен тип шина, наречена „PCIe“.

Всеки процесор има набор от „PCIe ленти“, които може да използва. Например процесорите Zen 2 на AMD имат 24 ленти, които се свързват директно към процесора. След това тези ленти се разделят от производителите на дънни платки с указания от AMD. Например, 16 ленти обикновено се използват за слот за видеокарта x16. Четири отиват към паметта. Това са 20 ленти, а останалите четири са запазени за чипсета, който е свързан с комуникационният център и контролерът на трафика за дънната платка. След това чипсетът разполага със собствен набор от шинни връзки, което позволява да се добавят още повече компоненти към един компютър. Както можете да очаквате, по-ефективните компоненти имат по-директна връзка с процесора.

Процесорът извършва по-голямата част от обработката на инструкциите и понякога дори графичната работа (макар и не много ефективно). Процесорът обаче не е единственият начин за обработка на инструкции. Други компоненти като графичната карта имат свои собствени възможности за обработка.

Голямата разлика е, че компонентните процесори (като GPU) са изградени с оглед на конкретни задачи. Процесорът, за сметка на това, е устройство с общо предназначение, способно да изпълнява каквато и да е изчислителна задача. Ето защо процесорът царува във вашия компютър, а останалата част от системата разчита на него да функционира, помагайки му със своята специализирана изчислителна способност.

***
по howtogeek.com

Материалът CPU – „царят“ на компютъра е публикуван за пръв път на Икономически живот.

Моля, имайте предвид, че тази статия не е предназначен да бъде задълбочен анализ на процесора, а по-скоро въведение в обща терминология за начинаещи ентусиасти, търсещи процесори.

Преди повече от 10 години Intel сподели основите на това, как създава своите процесори – от суровините до крайния продукт. Ще използвам този процес като основна рамка, когато разглеждаме ключовия компонент на процесора: матрицата.

Първото нещо, от което се нуждае процесорът е силиций. Този химичен елемент е компонент на кварцовият пясък (силициев диоксид). Intel започва със силиконов слитък и след това го нарязва на тънки дискове, наречени „вафли“.

След това вафлите се полират до „огледално гладка повърхност“ и забавлението започва! Силицият се превръща от суровина.

Силиконовите вафли получават фоторезисторно покритие. След това те се излагат на ултравиолетова светлина, гравират се и получават друг слой фоторезистентно покритие. В крайна сметка те се намазват с медни йони и се полират отново. След това се добавят метални слоеве, за да се свържат всички малки транзистори, които съществуват върху силициевата вафла до този момент.

Сега стигаме до момента, който ни интересува. Вафлата се тества за функционалност. Ако премине теста, се нарязва на малки правоъгълници, наречени щанци. Всяка матрица може да има множество ядра за обработка на данни, както и кеш и други компоненти на процесора. След нарязване щанците се тестват отново. Тези, които преминат изпитанието, са пренасочени към рафтовете на магазини.

Това е една матрица: малко парче силиций, заредено с транзистори, което е сърцето на всеки процесор. Всяка друга физическа част помага на това малко парче силиций да си свърши работата.

В зависимост от процесора, който получавате, той може да има една или няколко силиконови матрици. Една матрица означава, че всички компоненти на процесора, като ядра и кеш са на едно парче силиций. Множество матрици ще имат свързващ материал между тях.

Няма лесен начин да разберете със сигурност дали даден процесор има една или няколко матрици. Това зависи от производителя.

Intel е известен с използването на единична матрица за своите потребителски процесори. Това се нарича монолитен дизайн. Предимството на монолитния дизайн е по-висока производителност, тъй като всичко е на една и съща форма и има малко забавяне в комуникацията.

По-трудно е обаче да постигнете напредък, когато трябва да опаковате по-малки транзистори върху същия размер силиций.

Те са в контраст с AMD, тъй като компанията прави някои монолитни процесори, но серията им Ryzen 3000 използва множество по-малки силиконови чипчета (чиплети). Тези чиплети се наричат основен комплекс, или CCX и са опаковани заедно, за да направят по-голям Core Complex Die (CCD). Този CCD се счита за матрица на езика на AMD – няколко малки силиконови чиплета, които са свързани, за да създадат функциониращ процесор.

AMD процесорите също имат силиконова матрица, отделна от CCD-то, наречена I/O die. Няма да навлизам в подробности за това тук, но можете да прочетете повече в тази статия от TechPowerUp.

Като се има предвид колко сложно е да се създадат функциониращи силициеви матрици, е много по-лесно да се създаде по-малка единица от четири ядра, отколкото една щампа с 10 ядра.

След като матрицата е завършена, тя се нуждае от помощ, за да се свързва с останалата част от компютърната система. Това обикновено започва с малка, зелена плочка, която често се нарича субстрат.

Ако прегледате завършен процесор, в долната част на зелената дъска има златни контактни щифтове. Те се напасват в процесното гнездо на дънната платка и позволяват на процесора да комуникира с останалата част от системата.

Информацията по темата е твърде обемиста, но това са основните принципи, върху които се фокусират всички ревюта и отзиви, свързани със процесорите.

Материалът В търсене на перфектния процесор – кратко „ръководство“ за ненапреднали е публикуван за пръв път на Икономически живот.