История микропроцессора, часть 2. Анатомия
|
Кремний для фортепьяно с оркестром
Процессор это микросхема. Если хотите, "универсальный комбайн для чисел" словосочетание, неплохо определяющее набор его функций. Он перемалывает тонны информации, которые ему доставляют по специальным каналам (шинам) другие компоненты компьютера. Процессор работает с целыми числами и с числами с плавающей запятой, осуществляет матричные и конвейерные операции (это когда одно и то же действие применяется сразу для большого массива данных), сравнение, управление памятью, обработку машинных комaнд и многое другое. Другими словами, на центральный процессор возложены миллионы важных и ответственных операций, о факте существования которых не знает большинство компьютерных пользователей.
Здесь необходим небольшой экскурс в радиоэлектронику. Самая главная деталь процессора транзистор (от англ. transfer переносить и resistor сопротивление; подробнее о
|
Благодаря гению Аде Августе Лаврейс с давних времен цифровая техника оперирует двоичной системой исчисления. На пpaктике процессор работает не с двумя (ноли и единичка), а с тремя состояниями: высокий логический уровень (единица, сигнал порядка 3-5 В), низкий логический уровень (ноль, порядка 0,5-1 В) и высокоимпедансное состояние (Z-состояние, попросту отсутствие тока). Комбинациями нулей и единиц кодируются все поступающие в процессор и выходящие из него данные. Для микросхемы текст, числа, графика, музыка и базы данных суть абстpaктные понятия, ибо все эти термины в конечном итоге сходятся к набору нулей и единичек. С человеческой точки зрения это слишком сложно и непонятно,
|
Данные внутри процессора передаются не последовательно по одной циферке, а порциями, кратными степени двойки, по "параллельным" (отметим, что это значительное упрощение, так как в действительности все намного сложнее) проводникам. Число одновременно передаваемых бит определяет разрядность процессора. Например, большинство современных процессоров 32-разрядные, а значит, по их каналам одновременно передаются 32 бита, или 4 байта или 2 "слова" (термин, обозначающий 2 байта). Однако это не аксиома какие-то внутренние каналы для передачи данных могут иметь и другую разрядность, лучше подходящую их ролям. К примеру, во многих ЦПУ (центральное процессорное устройство) одни каналы, или шины, передают только данные, другие только адреса, ну а третьи комaнды.
|
Две архитектуры
Существует две основных архитектуры построения микропроцессоров CISC и RISC. Отличия между ними принципиальны, и фактически по ним весь мир компьютерных технологий делится на два лагеря. Для справки: наши с вами x86 ЦПУ относятся к архитектуре CISC, а компания HP выпускает свою собственную серию ЦПУ, сделанных по архитектуре RISC.
Процессоры архитектуры CISC (Complex Instruction Set Computer) имеют очень большой набор комaнд (несколько сотен) и очень малое число регистров. К слову, регистры это быстрые (быстрее, чем в кэше) ячейки памяти, которые играют огромную роль в непосредственном выполнении комaнд.
|
Архитектура RISC (Reduced Instruction Set Computer) подразумевает малое количество комaнд, но очень большое количество регистров разного назначения. Взгляните на свой принтер, модем, жесткий диск, телевизор, стиральную машину (ровесники "Вятки" не в счет), микроволновую печь и даже тостер. Во всех этих полезных приборах с большой вероятностью имеются маленькие RISC-процессоры. На них основываются замечательные микросхемы микроконтроллеры. В вашем системном блоке таких микроконтроллеров наверняка больше десятка. Типичный микроконтроллер содержит, кроме процессора, собственную оперативную память, системную шину,
|
Высший разум или комaндный интерпретатор?
Любая программа представляет собой набор комaнд на языке низкого уровня (машинных инструкций) и данных, с которыми эти комaнды-инструкции работают. Процессор последовательно считывает комaнды (часто используется термин "коды") и выполняет их. Для упрощения работы программистов трудно запоминаемые коды вида 0AB78FС3 формализуются на специальный язык ассемблер. Все комaнды этого языка имеют однозначные соответствия в машинных кодах и представляют собой англоязычные сокращения, обозначающие целевое назначение комaнды. К примеру, комaнда пересылки операнда MOV означает глагол "move", что значит "двигать", "переносить".
А вот так на ассемблере выглядит программа для сравнения двух беззнаковых чисел:
MOV AX, ЧислоX ; поместить в регистр AX некое число
MOV BX, ЧислоY ; поместить в регистр BX некое число
CMP AX, BX ; выполнить комaнду сравнения
|
JAE label1 ; если первый операнд (число в AX) комaнды CMP больше или равен второму (число в BX), то далее комaнды начинают исполнятся со строки с меткой label1
.... ; программный код, который выполняется при условии ЧислоX<ЧислоY
....
label1:
.... ; и программный код, который выполняется при условии ЧислоX³ ЧислоY
....
Тут же для справки хочу добавить, что ассемблер, по своей приближенной к железу природе, язык весьма "многословный". То есть даже самая по всем параметрам простенькая программка будет занимать у вас несколько сот строк исходного текста. Чтобы справиться с этой бедой, коллеги программисты с давних времен придумали абстрагироваться от ассемблера с помощью языков более высокого уровня таких, например, как С и Pascal. Основная идея подобного рода языков это попытка оторваться от
|
|
Тайны кремниевого кузнеца
Тот факт, что процессор размещается на кремниевой подложке, думаю, общеизвестен. Однако мало кто знает, что процессоры производят не штучным способом, а массово, когда на одной громадной пластине формируют десятки или даже сотни отдельных кристаллов. Давайте совершим виртуальную экскурсию по всем этапам создания процессоров.
Сначала на кремниевой подложке под воздействием высокой температуры и кислорода формируется тонкий слой диоксида кремния (от редакции: отметим, что на данный момент существуют более продвинутые технологии, не использующие диоксид кремния и некоторые другие этапы/элементы, перечисляемые далее). Это первый слой будущего слоеного пирога. После этого подложка покрывается фотослоем, который может становиться растворимым под действием ультрафиолетового излучения. В процессе, который получил название фотолитографии, ультрафиолетовое излучение по маске засвечивает ненужные участки схемы, и растворитель убирает все лишнее. Открывшийся в просветах диоксид кремния вытравливают химическим способом. Химические препараты удаляют и ненужный теперь фотослой. Оставшиеся участки диоксида кремния волшебным образом оказываются цепями процессора. В процессоре несколько электронных слоев, поэтому процесс повторяется несколько раз. Слои разделяются между собой дополнительной прослойкой диоксида кремния. Второй слой образуется с участием поликристаллического кремния по той же самой технологии, что и первый.
|
После этого процессоры прямо на коллективной пластине проходят тестирование, по итогам которого отсеиваются неработоспособные образцы, а оставшиеся группируются по оптимальным частотам. Процессоры вырезаются из пластины и попадают на стадию индивидуальной обработки. Они получают свой собственный корпус, повторно тестируются и докладывают руководителю цеха о своей полной боевой готовности. Последнее, к сожалению, пока не более чем шутка.
На этом пока все. Наша краткая экскурсия по азам устройства черного ящика подошла к концу, и, надеюсь, была для вас полезной. В следующей части мы попробуем еще глубже проникнуть в тайны работы центрального процессора, посмотрим на новейшие разработки русских ученых и заглянем в недалекое будущее. Не желаете узнать, какими будут процессоры двадцать первого века?
Сегодня у нас на тестах потенциально очень интересная игровая машина. Сама Dell называет её «лучшей, тонкой и гeймерской». Для нас же — это хорошая по цене база, в которой собирают конфигурации начиная с «i5…|Игромания...
27 04 2024 21:33:52
Сразу расставим точки над i: история Мулан (хотя правильнее говорить «Мулань») — не порождение современных веяний феминизма, а важнейший элемент китайской культуры, которому, по оценкам исследователей, около полутора…|Игромания...
26 04 2024 7:45:36
«…первая игра Tale of Tales, события которой демонстрируются от первого лица. Вернее, даже от лица неодушевленного предмета. Главные действующие лица: Саломея, Иродиада, Иоанн Креститель и его палач, за сценами из пьесы с их участием мы наблюдаем как бы с...
25 04 2024 7:10:44
Нам будет позволено взять в 1350 году одно из мелких, кровоточащих от междоусобных войн княжеств и к середине XVIII века превратить его в огромную империю, охватывающую всю Восточную Европу...
24 04 2024 20:22:58
Уменьшение пинга путем ввода комaнд  В позапрошлом номере вы прочитали статью о том, как играть в CS по интернету. После чего без труда отыскали подходящий сервер, настроили под себя управление, в общем, полностью…|Игромания...
23 04 2024 18:50:48
Однозначно лучший боевик от первого лица последних лет. Увлекательная и динамичная кампания, приправленная отличным дизайном и композициями Ганса Циммера; куча сложных дополнительных заданий в «Специальных операциях» и многопользовательский режим с огромн...
22 04 2024 23:42:16
“Курс на Окинаву” — это набор из четырех кампаний для игры “Перл-Харбор”, которая, в свою очередь, является продолжением гениального авиасимулятора “Ил-2 Штурмовик”. Действие происходит в период с 1942 по 1945 год на Тихоокеанском театре...
21 04 2024 4:35:23
Симуляторы бокса настолько редкие гости на персональных компьютерах, что лично я даже затрудняюсь вспомнить, когда в последний раз играл в подобную игру. На ум приходит только что-то совсем древнее, безликое и с четырехцветной CGA-график...
20 04 2024 10:43:50
Существуют два типа игровых студий. Первые, как Firaxis или Bethesda, раз за разом выпускают, в сущности, одну и ту же игру. А вторые создают (или как минимум пытаются создавать) совершенно разные по сути проекты. Именно к ним относится, например,…|Игромания...
19 04 2024 4:37:22
Нетбуки ориентированы на тех, кому долгое время приходится проводить в пути. Да и тем, кому постоянно необходим компьютер с полноценным доступом в Сеть, они тоже пригодятся. Компактные размеры и вес позволяют использовать их и в качестве видеоплеера. В об...
18 04 2024 9:14:33
Drama Engine — это, видимо, будущее скриптовых шутеров: с какой бы стороны вы ни подошли к сцене, скрипты всегда будут направлены в вашу сторону. В качестве примера нам демонстрируется простейшая сцена, в которой перевернувшийся корейский джип, высе...
17 04 2024 16:44:19
игроку удастся прокатиться по Фрунзенской набережной (кстати, излюбленное место столичных драгрейсеров), Воробьевым горам, Ленинскому проспекту и еще нескольким интересным местам...
16 04 2024 3:35:23
«…У Морганы с ее горячим, взрывным хаpaктером собственные представления о чувстве юмора. За острым словцом эта стepвочка в карман не лезет, а шутит подчас самым беспощадным образом. Остроумия ей, кстати, тоже не занимать. В один прекрасный момент Моргана...
15 04 2024 13:45:27
Рэйзор, также известный как мальчик, воспитанный волками, возглавит вашу «стаю» и с лёгкостью разберётся с любыми обидчиками. Для четырёхзвёздочного персонажа у Рэйзора отличный физический и Электро урон — и при…|Игромания...
14 04 2024 20:58:50
Прошло несколько месяцев с тех пор, как Крис Бейн уничтожил мобильную базу Анклава. В Пустоши стало спокойней, а вздыхающие о потере Либерти Прайм паладины вспомнили о клятвах и обязанностях. Баз они больше не штурмуют, зато воду развозят регулярно.…|Игромания...
13 04 2024 17:29:28
Давненько мы не брали в руки шашек… Демон сто лет как повержен, орки и тролли разбежались по болотам, а пиво в таверне давно уже кончилось. Сидеть бы героям без дела и мечтать о грядущих, покрытых печатью тайны "Аллодах 3D" но тут по дружбе помог...
12 04 2024 21:18:29
Серия Tribes всегда была популярна среди любителей сетевых action. Но для остальных игроков, в особенности проживающих на территории экс-СССР, «Племена» были пустым словом. Когда брэнд попал в руки Vivendi Universal, боссы корпорации ре...
11 04 2024 14:50:31
«…Фатовского корпуса с гранеными боковинами и массивным забралом, делавшего прежние «Хищники» объектами пылкого вожделения, у Predator G5900, увы, нет. Шикарный корпус заменен пластиковым подобием, и хотя знаменитая раскраска, фирменные «жвала» на дисково...
10 04 2024 23:19:51
ОБ ИГРЕ. Ознакомившись с игрой, я первый раз в жизни пожалел, что никогда особенно не интересовался футболом. Ибо человеку, неравнодушному к данному виду спорта, "Футбол 2003" способен принести такое же удовольст...
09 04 2024 2:20:13
«…После того как два отряда с разбега налетают друг на друга, солдаты разбиваются в пары и тройки и, словно юные ученики кружка по тхэквондо, начинают перфоманс. Бойцы умело машут мечами, делают выпады и откаты, пинаются и картинно умирают. Для записи дви...
08 04 2024 12:15:40
«…Героиня Pandora’s Tower — хрупкая и беззащитная дeвyшка Елена — поражена проклятием, постепенно превращающим ее в монстра. На помощь отправляется немногословный солдат Аэрон, в то время как в империи, где живут одни вегетарианцы, идет непрекращающаяся в...
07 04 2024 7:11:24
«…Kirby Mass Attack приятно радует тем, что разработчики не мыслят внутри заданного шаблона, не боятся выходить за его рамки и придумывать что-то новое. Благодаря их смелости и получаются такие нестандартные игры. Сколько вы видели платформеров, где нужно...
06 04 2024 21:14:33
САМОЕ СВЕЖЕЕ ЖЕЛЕЗО: Roccat Isku (серьезная клавиатура для серьезных людей), NZXT Havik 140 (классический суперкулер), HP TouchPad (один из многих), RIM BlackBerry Playbook (ежевика снова в моде), Logitech Touch Lapdesk N600 (подставка с тачпадом), Sony N...
05 04 2024 19:33:17
К нам на тесты наконец-то добрался ноутбук на базе дефицитной RTX 3070 и Core i7-11800H. Речь идёт об игровой модели MSI: GF66 Katana. Посмотрим, как он показывает себя в играх и работе, замерим температуры — ну и, конечно, расскажем, как…|Игромания...
04 04 2024 4:24:59
“..После того как в "Игромании" за номером девять прошлого года выпуска было рассказано о конструкторах RPG игр, многим из вас захотелось узнать о них более подробно. Давненько "Самопал" не вызывал такого шквала писем, какой посыпался на редакцию в середи...
03 04 2024 7:50:49
В середине 1960-х «долларовая трилогия» Серджио Леоне открыла миру спагетти-вестерны, отчего к мифологии Дикого Запада ещё прочнее приросли пончо, салуны и выстрелы от бедра. Мода на ковбоев неизбежно добралась и до видеоигр: GUN,…|Игромания...
02 04 2024 12:28:37
САМОЕ СВЕЖЕЕ ЖЕЛЕЗО: ASUS Cerberus (Цербер), Philips 284E5QHAD (MHL тебе в придачу), Dell Venue 8 Pro (полная версия), LG Pocket Photo 2 (карманная фотолаборатория), BenQ XL2720Z (новые технологии), ZOTAC ZBOX nano AQ01 Plus (четыре ядра), Sony Xperia T2...
01 04 2024 15:49:58
"...Отдельным пунктом стоит отметить то, что подчиненные по умолчанию стараются держаться у вас за спиной и лезут на передовую только после соответствующего приказа..."...
31 03 2024 9:14:29
9 апреля в студии ESL Arena в польском городе Катовице прошел финал второго сезона Золотой серии WGL по World of Tanks. За звание сильнейшей в СНГ комaнды боролись четыре финалиста: Natus Vincere, Unique, Not So Serious и Tornado Energy. Хотя турнир…|Игромания...
30 03 2024 10:41:51
В редакторе насчитывается шесть режимов работы: Brush, Face, Vertex, Texture, Object и Group, в каждом из которых вы можете выполнять различные операции и действия. Сегодня мы поговорим о трех основных режимах: Brush, Texture и Object....
29 03 2024 7:28:13
«…Cave Story берет за основу старый добрый Metroid: главный герой расстреливает монстров и исследует достаточно большие уровни в поисках важных предметов, помогающих попасть в новые локации. Периодически на его пути встают кровожадные боссы, которые эти п...
28 03 2024 23:43:20
...тайкун про то, как ручная собачка чихуахуа в боксерских перчатках бегает по Мексике и яростно мутузит злых бобров в идиотских сомбреро. Что из этого всего выйдет — непонятно......
27 03 2024 4:35:18
«…С первых минут игра заботливо намекает, что мы имеем дело с девятым эпизодом саги Dept. Heaven, а такие житейские проблемы, как социальный расизм и стратификация (неприятные аристократы у власти всячески угнетают работяг), — ничто по сравнению с великой...
26 03 2024 21:53:27
...друзья, вынужден сообщить пренеприятнейшее известие. Хардкор уже давно не в моде. Это такой наш с вами индустриальный мезозой. Слово casual, которое еще несколько лет назад вызывало презрительное фырканье, сейчас стало главным ориентиром для всех дальн...
25 03 2024 11:13:21
Игры по голливудским блокбастерам за последний год сделали очень серьезный шаг вперед — писать по ним рецензии у нас в редакции больше не считается постыдным наказанием. Это, однако, не относится к отдельным тематическим развлечениям по мотивам...
24 03 2024 17:25:59
"...Новые хаpaктеристики врагов, измененное оружие, перерисованная графика и обновленный звук —этого вполне достаточно для создания полноценной модификации. Но мы не будем останавливаться на достигнутом..."...
23 03 2024 14:53:12
Уже не первый десяток лет Piranha Bytes пытается повторить успех лучшей своей игры. После расставания с издателем JoWooD студия потеряла право на название «Готика», но кардинально менять подход к следующей своей серии не стала. За…|Игромания...
22 03 2024 16:25:34
«…в игре нет какой-либо финальной цели и даже промежуточных задач. На старте вы получаете участок земли, который нужно превратить в процветающее фермерское хозяйство. Вы засеваете поле, ухаживаете за зерновыми культурами, собираете урожай, отвозите все эт...
21 03 2024 8:30:15
Жанна — League of Legends Подводные съёмки становятся всё более популярными в среде косплея, и, хоть цены у подходящих студий больно кусаются, всё больше и больше знакомых героев оказываются под водой. Жанна — дух воздушной…|Игромания...
20 03 2024 23:24:35
Пулю вам в голову Sierra 7 Bored.com/game/play/151105/Sierra_7.html Иногда флэш-игры оказываются чем-то большим, чем просто разрядкой для спинного мозга. Например, Sierra 7 — это высококлассный трехмерный боевик с кучей оружия, вменяемыми…|Игромания...
19 03 2024 13:35:36
Вечнозеленые “Дешево и сердито... Категория меньше 500, “Cмepть тормозам... Категория меньше 1000, “Займи, но купи... Категория больше 1000 и — “Тебя я видел во сне” (цена не ограничена)....
18 03 2024 21:12:41
Bastion производит обманчивое впечатление: на скриншотах она кажется первоклассным приложением для iPhone с безупречной двухмерной графикой. Не верьте скриншотам. На самом деле Bastion выглядит настолько потрясающе, что мгновенно сжирает все ресурсы…|Игромания...
17 03 2024 17:26:17
Скорый поезд 3D-технологий споро несется вперед, неумолимо приближаясь к своему единственному и вожделенному пункту назначения, именуемому не иначе как "изображение, по качеству сравнимое с…|Игромания...
16 03 2024 19:18:34
Если по какой-то причине вас не устраивают результаты недавних президентских выборов, их легко можно переиграть. Хотя бы в «Выборах-2008». Названия партий и имена кандидатов будут изменены, но общий расклад сил останется похожим. Впрочем, одними лишь в...
15 03 2024 15:41:41
На gamescom 2019 один огромный зал (а всего выставка, кстати, занимает одиннадцать холлов) превратили в некое подобие ВДНХ. Стенды здесь так и подписаны: игровая индустрия Китая, Норвегии, Дании, Индонезии, Чехии и далее по карте. А на них скопом…|Игромания...
14 03 2024 12:59:46
Всю зиму и весну мы мучились от недостатка больших новинок, и вот с приходом лета игровая индустрия наконец разогналась — пусть и ненадолго. На этой неделе у нас столько годных релизов, что придётся рассказать только о тех, которые есть…|Игромания...
13 03 2024 7:26:45
Купить игру|Всё о Total War: WARHAMMER 2 — Они травоядные, но для тебя сделают исключение! «Парк юрского периода», 1993 год Мир Warhammer уникален во многом. Это фэнтези, тёмное, как пучины ледяного озера. Это сеттинг,…|Игромания...
12 03 2024 6:10:10
ДОПОЛНИТЕЛЬНО ПРИЛАГАЕТСЯ:Сохраненная игра BCG.sav, в которой открыты все миссии. Поместите ее в каталог Saves и загрузите через меню Player Selection. Будущее наступило Начинать приходится с самых низов - с должнос...
11 03 2024 19:47:30
игра совершенно бесплатна, экономическую модель в Electronic Arts называют Play 4 Free — большая часть денег должна идти от рекламы на сайте. Разработчик с издателем клянутся, что реклама присутствует только в заставках, а поля сражения не будут заг...
10 03 2024 2:31:36
Железный гуру Дмитрий Горячев разбирает письма читателей, дает советы, размышляет о состоянии индустрии, подмечает интересные тенденции и задает неудобные вопросы представителям разных компаний • • • Intel обещала внедрить…|Игромания...
09 03 2024 4:18:55
Еще:
Игры -1 :: Игры -2 :: Игры -3 :: Игры -4 :: Игры -5 :: Игры -6 :: Игры -7 :: Игры -8 :: Игры -9 :: Игры -10 :: Игры -11 :: Игры -12 :: Игры -13 :: Игры -14 :: Игры -15 :: Игры -16 :: Игры -17 :: Игры -18 :: Игры -19 :: Игры -20 :: Игры -21 :: Игры -22 :: Игры -23 :: Игры -24 :: Игры -25 :: Игры -26 :: Игры -27 :: Игры -28 :: Игры -29 :: Игры -30 :: Игры -31 :: Игры -32 :: Игры -33 :: Игры -34 :: Игры -35 :: Игры -36 :: Игры -37 :: Игры -38 :: Игры -39 :: Игры -40 :: Игры -41 :: Игры -42 :: Игры -43 :: Игры -44 :: Игры -45 :: Игры -46 :: Игры -47 :: Игры -48 :: Игры -49 :: Игры -50 :: Игры -51 :: Игры -52 :: Игры -53 :: Игры -54 ::
