Центральный процессор персонального компьютера: современные производители и технологии производства

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Января 2015 в 14:20, реферат

Описание работы

Целью данной работы:
анализ функций и строения современных микропроцессоров;
характеристика деятельности AMD и Intel;
описание технологии производства микропроцессоров.

Файлы: 1 файл

ИНФОРМАТИКА реферат.doc

— 245.00 Кб (Скачать файл)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По теме:

«Центральный процессор персонального компьютера: современные производители и технологии производства»

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: студентка гр. УП-14-1

Ткачук Евгения Михайловна

Проверил: кандидат педагогических наук, 
доцент кафедры бизнес-информатики

Бобков Владимир Валерьевич

 

Оглавление

 

 

Введение

Современные микропроцессоры представляют собой самые быстрые и умные микросхемы в мире. Они могут совершать до 4 млрд. операций в секунду и производятся с использованием множества различных технологий. Использование всех основных свойств кремния, для получения больших частот при наименьших потерях при производстве и создании логических схем обеспечивает высокую производительность современных процессоров.

Микропроцессор является интегральной схемой, которая сформирована на кристалле кремния. Применение кремния в современных микросхемах обусловлено тем, что он обладает полупроводниковыми свойствами. Электрическая проводимость кремния больше, чем у диэлектриков, но меньше, чем у металлов.

Современные микропроцессоры содержат миллионы транзисторов, которые соединены между собой тончайшими проводниками из алюминия или меди и используются для обработки больших объемов данных. В результате современные микропроцессоры выполняют множество функций: математические, логические операции, управление работой других микросхем и всего компьютера в целом.

Один из главных параметров работы микропроцессора является частота работы кристалла, которая определяет количество операций за единицу времени, объем внутренней кэш-памяти SRAM, частота работы системной шины. Все современные процессоры используют полевые транзисторы. Переход к новому техпроцессу позволяет создавать транзисторы с большей частотой переключения, меньшими токами утечки, меньших размеров. Уменьшение размеров позволяет одновременно уменьшить площадь кристалла, а значит снижение энергопотребления и тепловыделения.

Целью данной работы:

  1. анализ функций и строения современных микропроцессоров;
  2. характеристика деятельности AMD и Intel;
  3. описание технологии производства микропроцессоров. 

Функции и строение микропроцессора

Микропроцессор представляет собой центральное устройство компьютера, выполняющее арифметические и логические операции, заданные программой преобразования информации, управляет вычислительным процессом и координирует работу устройств системы. В вычислительной системе может использоваться несколько параллельно работающих процессоров; такие системы принято называть многопроцессорными.

К основным характеристикам микропроцессоров относятся  быстродействие и разрядность. Быстродействие представляет собой число выполняемых операций в секунду. Разрядность определяет объём информации, который микропроцессор может обрабатывать за одну операцию: 64-разрядный процессор за одну операцию может обрабатывать 64 бита информации.

К функциям процессора относятся:

– выполнение программного управления работой отдельных компонентов компьютера;

– выполнение обработки данных путем выполнения логических и арифметических операций.

Современные процессоры состоят из следующих специальных устройств:

– математический сопроцессор (FPU) –  позволяет процессору выполнять скоростные логарифмические и арифметические операции, тригонометрические функции на высоком уровне;

– AGU (Address Generation Unit) – специальное устройство, предназначенное для генерации адресов;

– арифметико-логическое устройство – позволяет  выполнять логические и арифметические действия;

– устройство управления – управляет вычислениями в компьютере;

– шина – представляет собой специальный канал пересылки данных, который используется совместно различными компонентами системы. Основные типы шин: шина адресов; шина управления; шина данных;

– кэш-память –  представляет собой высокоскоростную память, используемую в процессорах. В современных процессорах используется несколько уровней памяти: кэш первого уровня (L1 cache); кэш второго уровня (L2 cache); кэш третьего уровня (L3 cache) и основная память;

– дешифратор инструкций (команд) –  используется для выполнения множества инструкций в одни момент времени, для загрузки всех устройств персонального компьютера;

– регистры – представляют собой внутреннюю память процессора.

Представим характеристику Wireless MMX Technology.

Процессоры Intel семейства PXA, построены на базе микроархитектуры XScale, вычислительное ядро которых базируется на суперконвейерной RISC-технологии, Рисунок 1.

Рисунок 1- Блок-схема ядра процессора Intel XScale серии PXA 27x

 

Данный процессор является полноценным 32-битным вычислителем с кэшем 64 КВ первого уровня и L2-кэшем 256 KB.

В семействе PXA 27x после четырех общих операций могут использоваться три независимых конвейера – X-pipeline (основной исполнительный), M-pipeline (исполнение мультимедийных инструкций интегрированным сопроцессором аппаратного умножения с накоплением (MAC)), D-рipeline (чтение и запись новых инструкций из кэша).

Подобный подход приводит к значительному увеличению производительности, особенно при работе с потоковыми мультимедиаданными.

Именно для обеспечения достаточной производительности при просмотре видео и применяется многоконвейерная обработка, мини-кэш 2 КВ для потоковых данных и 40-битный сопроцессор с возможностью исполнения команд EMMX/SSE.

Характеристика деятельности AMD и Intel

Intel Corporation – американская  корпорация, которая занимается  производством широкого спектра  электронных устройств и компьютерных  компонентов, включая микропроцессоры, чипсеты и др. Штаб-квартира находится  в городе Санта-Клара, штат Калифорния, США. Логотип компании Intel, Рисунок 2.

Рисунок 2 - Логотип компании Intel

 

Основные даты корпоративной истории:

Компания Intel была основана Робертом Нойсом и Гордоном Муром 18 июля 1968 года после ухода из компании Fairchild Semiconductor. К ним вскоре присоединяется Энди Гроув, разработчик метода корпоративного управления OKR, который с большим успехом сегодня используется в менеджменте. Бизнес-план новой компании Intel был подготовлен на печатной машинке Робертом Нойсом и занял одну печатную страницу. Далее происходит представление данного плана финансисту, создателю Fairchild, после чего компании Intel получает стартовый кредит в размере $ 2,5 млн.

Гордон Мур предложил название Integrated Electronics. Нойс одобряет такой вариант, но предлагает представить его в сокращенном виде – Intel. После регистрации компании, которое состоялось 16 июля 1968 года, выясняется факт существования компании Intelco. Изменение задуманного названия было совсем невыгодно – об Intel уже многие знают, компании пришлось выплатить $15 000 за право использования выбранного имени.

Успех к компании приходит в 1971 году, когда Intel начинает сотрудничество с японской компанией Busicom. Компания Intel получает заказ на двенадцать микросхем, но по предложению инженера Тэда Хоффа Intel разработала один микропроцессор Intel 4004. Впоследствии был разработан Intel 8008.

В 1990-е компания Intel становится крупнейшей компанией по производству процессоров для ПК. Спецификации на множество портов, шин, стандартов, систем команд были разработаны при участии компании Intel или же ей самой. Серии процессоров Celeron и Pentium до сих пор являются популярными. Компания Intel внесла значительный вклад в развитие компьютерной техники.

Даты производства основных продуктов.

– 2006 год, Осень: выпуск процессора Conroe, Merom;

– 2007 год, Зима: выпуск процессора Core 2 Extreme QX6700;

– 2007 год, Зима: выпуск процессора Core 2 Quad;

– 2008 год, Весна: выпуск процессора Centrino Atom;

– 2008 год, Осень: выпуск процессора Core i7;

– 2009 год, Осень: выпуск процессора Core i5;

– 2010 год, 4 января: выпуск процессора Core i3;

– 2011 год, 3 квартал: выпуск процессора Сore i3, i5, i7, i7;

– 2012 год, 1 квартал: выпуск процессора Core i3, i5, i7 Ivy Bridge;

– 2013 год, 2 квартал: выпуск процессора Core i3, i5, i7 Haswell;

– 2014 год, 3 квартал: выпуск процессора Core i3, i5, i7 Broadwell.

Advanced Micro Devices, Inc. (AMD) является передовым производителем интегральной микрочиповой электроники. Второй по объему продаж и производства, производитель процессоров современной архитектуры x86 и имеет долю рынка в 16,9 %, а также является одним из крупнейших производителей графических процессоров, флеш-памяти и чипсетов для материнских плат. Логотип компании AMD, Рисунок 3.

Рисунок 3 - Логотип компании AMD

 

Компания AMD с 2009 года не имеет собственного производства и размещает заказы на мощностях других компаний. В роли постоянного подрядчика для производства своих чипов AMD выступает компании GlobalFoundries, TSMC. Доля AMD в уставном капитале Globalfoundries составляет 8,8 %.

Стратегическими партнёрами AMD на рынке персональных компьютеров являются такие компании как: Fujitsu Technology Solutions, Hewlett-Packard, Fujitsu, Dell, Acer, IBM. В сфере сетевых продуктов: Cabletron Systems, Bay Networks, Cisco. На рынке телекоммуникационных систем: AT&T, NEC, Siemens AG, Ericsson, Alcatel-Lucent, Sony. Главным конкурентом AMD является Intel.

Доля AMD на рынке микропроцессоров является меньше доли Intel. По итогам 2013 года доля AMD составила около 20 % от общемирового производства. Так же по итогам второго квартала 2014 года она же составила 19,3 %. Продукция AMD всегда отличалась привлекательным соотношением производительности и цены, в период кризиса компания уверенно удерживала свою долю рынка.

Основные даты корпоративной истории.

AMD была  основана 1 мая 1969 года Джерри Сандерсом  и его 7 друзьями. Стартовый капитал AMD составил $ 100 000. Компания AMD начала  свою деятельность как производитель логических интегральных микросхем. Первым микропроцессором стал Am9080 AMD клон 8080, выпущенный по лицензии Intel. В 1975 году AMD выпускает первую микросхему RAM AM1902.

AMD объявила  о слиянии с ATI Technologies 24 июля 2006 года. AMD заплатила $5,4 млрд. Слияние завершилось 25 октября 2006 года, и ATI становится частью AMD.

В декабре 2006 года AMD вместе с Nvidia получили повестки в суд от Министерства юстиции США из-за подозрений в нарушении антимонопольного законодательства в области производства видеоплат, в частности в ценовом сговоре.

В октябре 2008 года AMD объявила о планах выделить многомиллиардные средства на совместное предприятие с Advanced Technology Investment, инвестиционной компанией, созданной правительством Абу-Даби. Новое предприятие называется GlobalFoundries. Это позволило AMD сконцентрироваться исключительно на микросхемах

Даты производства основных продуктов.

В июне 2005 года компанией AMD были выпущены двухъядерные процессоры Athlon 64 X2.

24 июля 2006 года генеральный директор AMD подтвердил факт покупки компанией разработчика графических чипов – компанию ATI, сумма сделки составила 5,4 миллиарда долларов.

В 2007 году компания AMD начинает производство графических чипов на базе разработок ATI.

В 2007 году появиляются первые четырёхъядерные процессоры AMD Phenom X4, первые конкуренты ранних Intel Core 2 Quad.

В 2009 году с переходом на новый Socket AM3 процессоры AMD обзавелись поддержкой памяти DDR3, что позволяет устанавливать на материнскую плату до 16 Гб ОЗУ.

В 2010 году 26 апреля AMD выпускает первые шестиядерные процессоры для настольных ПК Phenom II X6, совместимые с платформами Socket AM2+ и Socket AM3.

В 2011 году AMD выпускает процессоры на микроархитектуре Bulldozer.

В 2012 году AMD выпускает процессоры на новой микроархитектуре Piledriver.

Технология производства процессоров

Производство современных микропроцессоров состоит из двух основных этапов. Первый этап заключается в производстве специальной подложки, что осуществляют на своих заводах AMD и Intel. Второй этап представляет собой тестирование подложек, сборка и упаковка процессора. Последнюю операцию обычно выполняют в других странах, например, Коста-Рика, Малайзия, Филиппины. Это связано с малой стоимостью трудовых ресурсов.  

Производство чипов основывается в наложении специальных слоёв. Вначале создаётся изолирующий слой, используемый в качестве электрического затвора. Далее налаживается фоторезистивный материал, лишние участки удаляются и под ними откроются участки диоксида кремния, удаляемый с помощью травления. После чего происходит удаление и фоторезистивного материала, за счет чего получается определённая структура на поверхности кремния. Затем выполняется фотолитография, с разными материалами, до получения желаемой трёхмерной структуры. Каждый слой легируется специальным веществом или ионами, за счет чего меняются электрические свойства. В каждом слое создаются окна, для подведения металлических соединений.

Производство подложек происходит из цельного монокристалла-цилиндра, которые нарезаются тонкими «блинами», и впоследствии разрезаются на отдельные кристаллы процессоров. Для тестирования всех кристаллов на подложке используются электрические зонды. На каждом шаге производства выполняется сложное тестирование, позволяющее оценить качество выполняемой работы. Наконец, подложку разрезают на отдельные ядра, нерабочие ядра удаляются. Помещение для производства процессоров, рисунок 4.

Рисунок 4 - Помещение для производства процессоров

Производство процессоров начинается с выращивания монокристалла, для чего затравочный кристалл помещается в специальную ванну с расплавленным кремнием, находящийся чуть выше точки плавления поликристаллического кремния. Аморфный кремний состоит из множества разномастных кристаллов, которые приведут к появлению нежелательных поверхностных структур с плохими электрическими свойствами. После расплавления кремния, его можно легировать с помощью специальных веществ, меняющих его электрические свойства.

Информация о работе Центральный процессор персонального компьютера: современные производители и технологии производства