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?
Если бы не Береговое Братство, вы никогда не предприняли бы путешествия в Новый Свет, потому что в нем не было бы ни единой французской колонии, которую вам надлежало бы посетить. Р. Сабатини, “Удачи капитана Блада” Когда появились первые “Рей...
18 04 2024 5:42:55
обдает настоящим, нефальшивым первобытным драйвом, который зашит в генетический код очень небольшого числа шутеров. Эта игра вполне может оказаться посредственностью, в которую почему-то продолжаешь играть просто для того, чтобы посмотреть, как пульки по...
17 04 2024 12:51:44
«…Дизайн уровней как будто скопирован из серии Jedi Knight, графику и физику, похоже, взяли оттуда же. Каждый из трех классов, по сути, является искусственным гибридом специализаций, позаимствованных из более успешных онлайновых шутеров: тут и медик-инжен...
16 04 2024 3:42:14
Одной из самых важных хаpaктеристик для сайта является количество посещений. Оно говорит о многом: об успехе ресурса и актуальности информации, располагаемой на сайте, о читабельности и правильном визуальном представлении. Но число посещений может дать ли...
15 04 2024 12:53:57
"...По поводу G.I. Combat у меня, как в старом анекдоте, две новости - хорошая и плохая. Начну с хорошей: происходящее в GIC довольно сильно напоминает настоящие боевые действия. Плохая же новость в том, что происходят они далеко не так, как хотелось бы.....
14 04 2024 13:54:53
За синими дверями всегда лежит красная ключ-карта и спавнится много ящиков с лутом. Причём не только обычных, но и военных. С их помощью вы быстро обзаведётесь хорошей экипировкой и в дальнейшем сможете зайти в монументы с красными дверями. Где…|Игромания...
13 04 2024 7:58:46
«…в этой игре буквально все генерируется при помощи того самого редактора из Spore. Три героя путешествуют по планетам, на каждой из которых — уникальный набор противников. Вместо мечей, луков и драгоценных камней из поверженных врагов выпадают крылья, но...
12 04 2024 7:57:11
И мертвого поднимет Авторам следовало бы озаботиться нормальными сюжетными аддонами к игре, а не фантастическими спин-оффами непонятно про что. Едва о популярности зомби в видеоиграх перестали шутить, как плотоядные звери полезли на экраны с двойной…|Игромания...
11 04 2024 23:57:53
«…Как обычно, в LEGO Marvel Super Heroes персонажи будут различаться своими комиксными способностями. Так, например, Железный человек и Тор умеют летать, Черная Вдова — стрелять, а Халк, Росомаха и Дэдпул будут совершенно неуязвимы. Человек-паук, по слова...
10 04 2024 14:21:55
Как всегда в конце недели — свежая подборка хорошего косплея для наших читателей. Дренейка — World of Warcraft Для дeвyшки с необычным ником Механический Вампир косплей дренейки из WoW стал самым популярным образом за…|Игромания...
09 04 2024 20:45:59
От автора: 24 часа в сутки мысленно с вами. В остальное время со мной можно связаться по мылу hot-line@igromania.ru или на форуме "Горячев ONLINE" на сайте вашего…|Игромания...
08 04 2024 22:54:31
RuneScape омолаживается В 12 лет жизнь только начинается [[BULLET]] Даже после выхода RuneScape 3 игра не будет отличаться особыми графическими изысками. Она может быть про что угодно, только не про крутой графон. Если вы думаете, что бесплатные…|Игромания...
07 04 2024 5:38:42
У нас в индустрии есть несколько низкобюджетных сериалов, посвященных будням спецназовцев, разбитых обширным параличом (см. творчество компании JarHead Games). А теперь, похоже, зарождается долгоиграющий бренд про приключения лоботомированного...
06 04 2024 16:45:39
В прошлом году конференция EA PLAY от Electronic Arts была… не самой удачной. В этом — не сильно лучше. Battlefield V Открывал конференцию Battlefield V, и после его презентации сложилось впечатление, что сейчас это далеко не…|Игромания...
05 04 2024 8:26:41
Мы впервые публикуем на сайте главные рецензии из самых первых номеров Игромании — в рубрике «Ретро-обзор». Все статьи мы переносим из журнала в первозданном виде, без купюр и исправлений (разве что скриншоты в старых…|Игромания...
04 04 2024 20:32:49
...Ситуация, в которой на карте фактически нет недосягаемых точек, для шутера по-прежнему нетипична. Речь здесь идет не о той свободе, что в Crysis, где вы скачете козлом по крышам одноэтажных сараев. В Warhound совершенно другой масштаб. При должном жела...
03 04 2024 7:43:29
Последние новинки из мира цифровой техникиPalm Zire 72 (КПК с цифровой камерой), Olympus C-370 ZOOM (просто цифровая фотокамера), Samsung SGH-i700 (смартфон), iRiver iFP-900, MPIO FL300, MSI Mega Player 516 BT (MP3-плееры)...
02 04 2024 1:54:58
В мае этого года мы получили не только лучшую пошаговую стратегию за все последнее время, но и стали свидетелями того, как из пепла возродилась, казалось бы, приказавшая долго жить легендарная серия Heroes of Might and Magic. И вдвойне приятно, что с...
01 04 2024 21:40:20
Part I: The American Dream Chapter 2: Live From The Crime Scene В самом начале посмотрите вниз и направо, и вы увидите дыру в стене. Туда надо кинуть гранату. После этого в целях миссии (F2) появится пункт I had declared war against rats. Дальше, п...
31 03 2024 22:20:39
Милорд! Что-то те ребята с лестницами слишком близко подобрались к нашей стене. Не прикажете ли спустить на них бревна? Да, милорд! Вы совершенно правы! Лучше дождаться уже почти подошедшего отряда копейщиков. Конечно же, сегодня мы снова окажемс...
30 03 2024 23:40:15
Наши танки рвутся в бой Итак, в первой статье мы изучили национальные особенности игры за Советский Союз. Мы продолжаем разбираться в игре — теперь нам предстоит узнать о ней все. Тем более что создатели игры, G5 Software, предоставили в наше распор...
29 03 2024 17:50:13
«…Такое ощущение, что этот лэптоп проектировали не просто так, для галочки, а любовно создавали под себя. Тут сделано все, чтобы устройством было удобно пользоваться: небольшой вес (всего 2,5 кг), тихая и эффективная система охлаждения, идеальные клавиату...
28 03 2024 1:32:37
«…В мирном режиме трaнcформер, словно железная фея, парит над плечом персонажа, снабжая его пассивными прибавками к хаpaктеристикам. В боевой же итерации он оборачивается тяжелым экзоскелетом — физические показатели героя, забравшегося внутрь этой махины,...
27 03 2024 14:26:42
Что будет, если вместе соберутся четыре поляка? Дружеская попойка!А если известно, что один из них в свое время работал над Medal of Honor: Allied Assault и Men of Valor: Vietnam, двое — над Painkiller, а еще один просто был президентом 3D Magazi...
26 03 2024 13:20:41
"...Обрисуем задачу: нам нужен полнофункциональный 3D-ландшафт, на котором будет множество асфальтированных дорог, мостов, рек и озер. Поэтому до того, как начинать что-либо делать, нарисуйте примерный план. Географическую карту местности, на которой четк...
25 03 2024 6:55:35
CD-МАНИЯ Общая информация Рубрика "CD-Мания" содержит краткую информацию обо всем, что находится на январских компакт-дисках и на DVD-диске "Игромании". На самих CD и DVD содержатся развернутые описания, детальные…|Игромания...
24 03 2024 23:33:11
«…Одной из самых ярких фигур японского сёгуната можно с уверенностью назвать Токугаву Иэясу: с его победой кончились кровопролитные самурайские войны (которым как раз и посвящена Total War: Shogun 2), по его инициативе был упорядочен и записан самурайский...
23 03 2024 23:26:49
Выход The Sims: Medieval — событие гораздо более важное, чем можно было бы подумать. После gamescom 2010 мы сравнивали ее с ущербным спин-оффом Stories для The Sims 2, но все-таки Medieval оказалась не просто набором примитивных и линейных…|Игромания...
22 03 2024 10:45:12
Мы — ответ свободы на страх. Наша работа начинается, когда заканчиваются переговоры. Мы не торгуемся с терроризмом: мы преследуем его, загоняем в угол, целимся и убиваем. Мы — комaнда «Радуга Шесть»! Сюжет2007 год. Наш друг Никола Гос...
21 03 2024 11:26:34
"По результатам независимых исследований, которые при желании легко можно отыскать в сети Интернет, чипы EMU10K1 и EMU10K2 (платы SB Live! и Audigy соответственно) на аппаратном уровне поддерживают ряд функций, реализованных и анонсированных только в прод...
20 03 2024 0:20:13
Представляем вашему вниманию обновленный сводный список отечественных локализаций и проектов. Данная таблица состоит из двух разделов, которые, в свою очередь, разделяются на подразделы: 1) ПОСТУПИЛИ В ПРОДАЖУ. Сюда помещаются все те игры, кото...
19 03 2024 11:14:51
Special Как мы участвовали в чемпионате России по JUST DANCEНа недавнем Игромире прошёл чемпионат России по танцевальной игре Just Dance 2017. Не побоялся принять в нём участие наш технический…|Игромания...
18 03 2024 8:45:21
Почти год назад я писал превью FIFA 21 и сокрушался, что опять нет некстгена, игра похожа на предыдущую часть и так далее. Друзья, я ошибался: в прошлом году было огромное количество изменений. А вот FIFA 22 — это на 80% новая графика…|Игромания...
17 03 2024 4:29:49
Настоящие хардкорные симуляторы в нашу эпоху быстрых и незатейливых развлечений на несколько вечеров — натуральный дефицит. А дотошный симулятор танка так вообще уже давно пора заносить в Красную книгу индустрии. Поэтому, когда на горизонте замаячил о...
16 03 2024 10:15:18
В прошлом году на Е3 было официально объявлено: “Не ждите адд-она к Unreal Tournament, его все равно не будет!” Предполагаемые разработчики данного адд-она, ребята...
15 03 2024 4:44:40
«…Пожалуй, самая главная ошибка режиссера — вообще пытаться экранизировать собственный, засветившийся как раз в «Планете стpaxa», вполне прекрасный и самодостаточный трейлер…»...
14 03 2024 14:13:53
“Многие, проходя очередную игру, с нездоровым интересом (а здоровый интерес, как мы знаем, бывает только к ветчине) задумываются: “а неплохо бы заиметь такие текстурки!” Кто-то просто ради интереса, кто-то пишет свою игру и считает, что его художественные...
13 03 2024 8:42:47
...Смириться с клонированным дизайном помогает, как всегда, клонированный спецназ. С перестрелками F.E.A.R. мало что может сравниться, и испортить их не смогли даже неумехи из TimeGate Studios. О здешних перестрелках по-прежнему можно рассказывать часами,...
12 03 2024 9:21:16
конечно, с живым противником и новый, умный, бот не сравнится. Например, покупать слабое оружие бот теперь не может, но иногда подбирает с земли TMP, когда рядом лежит АК-47. Впрочем, это случается довольно редко. В остальном же мы увеличили мастерство бо...
11 03 2024 10:40:34
Вряд ли до знакомства с Griftlands я бы удивился карточному roguelike. Игр в жанре не то чтобы мало, и если бы авторами этой не были Klei Entertainment, то, скорее всего, я не обратил бы на проект внимания. Но инди-разработчики из Канады, авторы …|Игромания...
10 03 2024 4:13:49
Технические хаpaктеристики MSI GT75VR 7RE Titan SLI Дисплей: 17,3 дюйма, 3840x2160, IPS, 60 Гц Процессор: Intel Core i9-8950HK, 6 ядер/12 потоков, 2,9–4,8 ГГц, 45 Вт TDP Память: 32 ГБ DDR4-2400…|Игромания...
09 03 2024 13:10:59
Долгожданный аддон «В тылу врага 2: Братья по оружию» не забыл заслуги предка и еще глубже проникся свежей концепцией масштабных побоищ. На некоторых картах количество убиенных врагов зашкаливает за тысячу, а искореженной техники хватит, чтобы...
08 03 2024 23:55:36
Перед вами обновленный список отечественных локализаций и проектов.Данная таблица состоит из двух разделов, которые, в свою очередь, делятся на подразделы:1) ПОСТУПИЛИ В ПРОДАЖУ. Сюда помещаются все те игры, которые недавно поступили в продажу и которы...
07 03 2024 4:49:40
Невероятно, но факт: в начале игры Runaway: A Twist of Fate наш старый знакомый Брайан Баско оказывается подсудимым по обвинению в убийстве. Следующим кадром нам показывают, как свеженькую могилу задвигают плитой с его именем. А ведь как все хорошо заканч...
06 03 2024 1:53:32
"...Конечно, игра очень проста и стара как мир, но на ее примере вы поймете, как вообще делаются игры. Мы ведь будем писать не простую угадайку, какую обычно встраивают в сотовые телефоны, а угадайку продвинутую. Игру будет вести виртуальный ведущий. И пу...
05 03 2024 22:50:21
А знаете ли вы, что через полтора десятка лет человечество не только активно выйдет в космос, но и успешно колонизирует первую планету за пределами Солнечной системы? По крайней мере, именно так будет развиваться человечество по версии создателей игры...
04 03 2024 5:35:27
Было... Клизма для меню “Пуск” Меню “Пуск” среднестатистического пользователя выглядит как беспорядочная свалка ярлыков, занимающая две-три колонки, а то и…|Игромания...
03 03 2024 23:40:16
«Миядзаки дает вам почувствовать, что ветер прохладный, а воздух — чистый. Я хотел повторить то ощущение благополучия, абсолютного счастья, которым искрятся лучшие его мультфильмы. Потому перед тем, как написать концепцию, просто сел и пе...
02 03 2024 16:21:49
Plants vs. Zombies — это игра, которая наверняка снится в ночных кошмарах пользователям «Веселой фермы» и ей подобных проектов: на грядку с любимыми овощами и фруктами (пучеглазый горох, улыбчивые подсолнухи и орехи с несгибаемой…|Игромания...
01 03 2024 9:53:58
"...Я сам недавно столкнулся с очень странной проблемой в процессе переписки с человеком из такой благополучной страны, как Канада. Я задал ему пару щепетильных вопросов, и поздно вечером раздался телефонный звонок — этот человек раздраженно интересовался...
29 02 2024 21:16:27
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 ::
