Зачем точка на процессоре
Если Вы посмотрите на современный процессор, то Вы не увидите на нем кристалла. Он скрыт под металлической крышкой. Это и есть теплораспределительная крышка или как ее еще называют специалисты IHS (integrated heatsink) - интегрированная теплораспределяющая пластина. Она изготавливается из меди, на поверхность которой нанесен тонкий слой гальванического покрытия., Производители считают, что она выравнивает температуру по поверхности кристалла.
Введение
Еще осенью 2002 года компания AMD выпустила обновлённую версию ядра Thoroughbred (ревизия B0). Старшая модель Athlon XP на ядре Thoroughbred ревизии B0 работала на частоте 2200 МГц. (частота процессора на ядре Thoroughbred первой версии, составляла 1800 МГц).
Вторая версия процессора с ядром Thoroughbred -B отличалась от первой введением на кристалле дополнительных фильтрующих конденсаторов и дополнительного медного слоя, который наряду с ролью обкладки конденсатора фильтра играл и роль теплопроводящего слоя выравнивающего температуру по поверхности. Это была первая попытка повысить частоту процессора за счет, в том числе, и выравнивания температуры
В 2003, разбираясь с тепловыделением различных участков чипа процессора было обнаружено, что их нагрев существенно отличается.
Исследовательской лабораторией корпорации Intel под руководством Ram Krishnamurthy проводились исследования, с целью определить, какие конкретно участки микропроцессора выделяют больше тепла, а какие - меньше. Для этого они использовали широко известную технологию "тепловидения". Исследователи ядра процессора обнаружили, что совсем небольшой его участок – а точнее, место сосредоточия модулей логических и арифметических операций – ALU (Arithmetic and Logic Unit) – нагревается до 127 °C, в то время как область кеш-памяти – существует при вполне приемлемой температуре 65 °C, а остальные и того меньше.
На рис.1 показана термограмма сопровождающая обсуждения исследования Ram a Krishnamurthy.
Данная термограмма также подтверждает приводимое мной ранее данные, что эффективная теплопроводность IHS обеспечивается на расстоянии равном 5-7 ее толщин.
Результатом работы Ram Krishnamurthy было изменение конструкции ALU с целью снижения его тепловыделения (температуры).
Правда зная подход Intel и историю развития процессоров можно с уверенностью утверждать, что в результате работ температура ALU снизилась незначительно , поскольку после этого была максимально увеличена загрузка ALU процессора.
Такой же характер носит распределение температур по поверхности кристалла CPU и GPU других моделей и производителей.
И даже у Intel после переделки организации и структуры ALU которые были выполнены по результатам описанный работы Ram Krishnamurthy проблема не пропала, потому что Intel сразу же дополнительно нагрузил ALU с целью повысить общую производительность процессора.
Назначение IHS
Если вам в руки попадет современный процессор, то с одной его стороны Вы увидите ряды контактных ножек, а с другой примерно то что изображено на рис.1 (хотя конструкция может меняться даже у одного производителя)
Это и есть IHS (integrated heatsink) - интегрированная теплораспределяющая пластина.
IHS выполняет множество задач.
Главная, (для чего она и создавалась) это выравнивание (распределение) температуры по поверхности кристалла.
Как мы видим из термограммы процессора показанной на рис.1, на поверхности кристалла имеются области с температурой:
- более 120°С - ALU
- около 65°С - область кеш-памяти,
- менее 60°С - остальные области.
Этот перепад температур создает на поверхности кристалла, в областях максимальных градиентов температур, механические напряжения. Для снижения градиентов температур и применяется теплораспределительная пластина - крышка.
некоторое увеличение контактной (кристалл-радиатор) поверхности - до 20-30%.
зашита кристалла от механического воздействия охлаждающих конструкций,
Принцип работы
Теплораспределяющая пластина выполненная из металла с высокой теплопроводностью (меди - Cu , λ Cu =389 Вт/м град ). За чет этого тепловой поток распространяется как перпендикулярно IHS пластине, так и вдоль ее поверхности.
Тепловой поток от кристалла распространяется через крышку к кулеру "растекаясь" за счет высокой теплопроводности вдоль поверхности крышки. Это "растекание" составляет около 3-7 h .
Мы должны знать, что теплопроводность пластины кремния (материал процессора) более чем в два раза ниже, λSi =149 Вт/м град. Теплопроводность слоистой структуры процессора еще меньше. Поэтому применение медного основания Si кристалла должно улучшать его тепловой поток.
Поскольку тепловое сопротивление пропорционально пути пройденному тепловым потоком (δ) :
где: λ - коэффициент теплопроводности, δ - толщина стенки, S - площадь теплопроводящей поверхности.
То вдоль IHS пластины тепловое сопротивление растет и эффективное ослабление теплового потока начинает сказываться уже на расстоянии примерно 3 h ( h -толщина IHS пластины), а на расстоянии (5-7 )h тепловой поток вдоль пластины можно считать существенно меньшим его перпендикулярной составляющей.
С точки зрения распространения теплового потока в направлении от источника тепла к кулеру (перпендикулярно IHS пластине) любая прослойка должна иметь как можно меньшую толщину. Это касается и материалов с высокой теплопроводностью.
А с точки зрения ее основной функции (выравнивания температуры на контактной поверхности кристалла) ее толщина ( h ) должна быть максимальна.
Функцию теплораспределительной пластины несет только ее плоская часть, которая одной стороной контактирует с кристаллом процессора, а другой с подошвой кулера. Все контактирующие поверхности должны быть плоскими для обеспечения контакта по всей поверхности.
Она так же должна быть больше, чтобы исключить тепловые градиенты на ТР пластине и соответственно деформации IHS пластины.
Причины термической деформации.
Все материалы при нагреве расширяются. Медь это материал который наравне с высокой теплопроводностью (389 Вт/м град) имеет и высокий коэффициент линейного расширения ( α =16,7х10 6 1/град ) поэтому при нагреве медной пластины, медь расширяется и удлиняется больше в наиболее нагретых областях.
Что дает применение IHS
Что ни говори, а хоть как-то но теплораспределительная пластина выполняет свою задачу. Она распределяет температуру точечных источников тепла на 3-4 мм от его центра. Но самое главное она защищает кристалл от механического воздействия.
Недостатки
Практика показывает, что при принятых толщинах IHS ее тепло выравнивающая эффективность низка и она служит в основном для механической защиты кристалла процессора.
Термоинтерфейс кристалл - пластина
Как это ни странно большинство процессоров имеющих теплорапределительную пластину используют в качестве термоинтерфейса между пластиной и кристаллом теплопроводящую пасту, а не пайку. От этого не только растет тепловое сопротивление, но и снижается срок службы процессора при больших его производительностях. Это происходит из-за циклической деформации теплораспределительной пластины, что "жует" термоинтерфейс, засасывает в него воздух. В результате со временем термоинтерфейс превращается в пористую губку и теряет свои теплопроводящие свойства.
Применение припоев в качестве термоинтерфейса снижает температуру кристалла процессора на 4-7°С, уменьшает неравномерность нагрева поверхности кристалла процессора,
Выводы
Для нормального выполнения своей функции (с точки зрения физики) IHS (integrated heatsink) - интегрированная теплораспределяющая пластина должна иметь толщину 1/2 -:- 1/3 минимального линейного размера кристалла. В этом случае она обеспечит равномерное распределение температуры по поверхности кристалла и исключит механические деформации IHS .
Процессоры, в первую очередь работающие при больших нагрузках, должны иметь металлический термоинтерфейс между кристаллом и IHS . Особенно это относится к процессорам для разгона, которые работают в режиме термоциклирования (чередования максимально допустимых - минимальных температур). Это позволит снизить примерно на 5°С температуру процессора, повысить его ресурс.
Задумывались ли вы зачем на процессорах нужны металлические крышки, скрывающие под собой микросхему-кристалл? Кто-то верит, и убеждает других в том, что она лучше отводит тепло , снижая нагрев, а кто-то - в защиту от скола хрупкого кремния. Давайте подискутируем на эту тему в комментариях, а пока я расскажу свою точку зрения.
Крышка защищает процессор от сколов кристалла
В утверждении, что крышка защищает кристалл процессора от сколов есть частичка правды. Не все домашние сборщики компьютеров проявляют аккуратность в установке комплектующих. Зачастую, по незнанию и определенного опыта работы, могут сильно прижать кулер под углом, либо уронить его на поверхность процессора - это в них не вызывает ни грамма ужаса последствий.
Справедливости ради, стоит отметить, что чтобы отколоть часть кристалла понадобится доля "неудачи" и сила воздействия.
Перемаркировка процессоров
Однако думать, что такие умные только конечные пользователи в России, несправедливо. Многие китайские, а то и наши, конторы специализируются на перемаркировке кристаллов. То есть они, проверяя разгоняемость процессоров, уничтожают старую и наносят на него более высокую тактовую частоту. Для того чтобы перемаркировать процессор, достаточно уничтожить (соскоблить) верхний слой краски на его корпусе и нанести новые отметки, соответствующие более старшей модели. Купив такой кристалл, человек невольно разгоняет его, и если компьютер после этого работает без нареканий, он может и не узнать, что его процессор пиленый.
Защититься от покупки такого микропроцессора практически невозможно. Однако, можно покупать процессоры в коробке или низшие модели в одном технологическом ряду (например, Intel Pentium 166 MMX). Существуют лишь косвенные признаки для определения пиленности процессора — неровная поверхность, несоответствие маркировок на верхней и нижней сторонах корпуса кристалла, некачественно нанесенная маркировка.
Опасность разгона
Вопрос, которым задаются многие при разгоне — это вопрос о том, не сгорит ли процессор или другие компоненты системы. Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Однако, случаи сгорания процессора крайне редки. Об этом говорит статистика. Только примерно в 0.1% случаев возможны необратимые проблемы. Особенно опасны в этом смысле процессоры Cyrix/IBM, которые горят чаще всего. Кроме того, если материнская плата оборудована не импульсным (отличаемым наличием тороидальной катушки на плате), а линейным источником питания, то возможно повреждение материнской платы при разгоне процессоров Cyrix и AMD из-за большого потребления тока. При повышении внешней частоты, а, следовательно, и частоты шины PCI, возможна потеря данных на винчестере, но сам жесткий диск при этом остается работоспособен. В любом случае, большинство из описанных проблем можно решить. Об этом рассказывается ниже.
Крышка процессора распределяет вес системы охлаждения по всей поверхности микросхемы
С развитием технологий, мощности вычислительной техники возрастают в разы, требуя при этом больше электричества. Как следствие, возрастает тепловыделение, что заставляет улучшать показатели системы охлаждения путем увеличения площади рассеивания (размеры радиатора) и активных систем (вентиляторов), повышая тем самым общий вес. Но это лишь часть беды - самое плохое в утончении и ухудшении свойств текстолита под кристаллом, который при высокой температуре и давлении на него начинает гнуться, обрывая в своих слоях токоведущие проводники. Металлическая крышка же, распределяет нагрузку на всю площадь микросхемы , не давая кулеру давить в одну точку - пластину кремния.
Если вы когда-либо сталкивались со сборкой компьютера, то наверняка задавались вопросом, почему в процессорах AMD используются штырьки, в то время как в чипах Intel применяются контактные площадки, а сами штырьки, вместо этого располагаются в сокете материнской платы. Почему был сделан именно такой выбор? Может быть инженеры AMD просто думают, что штырьки лучше? На самом деле использование штырьков вместо контактных площадок - это вполне осознанный выбор.
Причины выбора LGA
Подход Intel, по размещению штырьков на материнской плате, а не на чипе, называется Land Grid Array или LGA, что обычно упрощает размещение бо́льшего числа контактов на меньшей площади процессора. Современным процессорам требуется большое количество контактов для их высокоскоростных функций и для обеспечения стабильного питания за счет распределения тока.
Другая причина кроется в том, что штырьки очень тонкие и хрупкие, поэтому будет лучше разместить их на материнской плате, нежели чем на ЦПУ, поскольку нередко можно увидеть ситуацию, когда ЦПУ за 30 000р. установлен в материнскую плату стоимостью 12 000р. Так что если один из этих компонентов выйдет из строя, то будет лучше, если им окажется более дешевый, верно? Так вы сможете просто перенести процессор на новую материнскую плату.
Однако, все равно остается возможность напортачить с LGA процессором, запачкав его контакты не совсем чистыми руками. В целом, такие контакты все же легче повредить, чем ряды штырьков в PGA (Pin Grid Array) чипах.
Как разогнать процессор
- Сначала необходимо определить, к чему стремиться. То есть решить для себя, что Вы будете изменять — внешнюю частоту или коэффициент умножения. Имейте в виду, что на одну ступень по частоте подняться удастся почти всегда, а увеличение множителя частоты даст эффект меньший, чем при таком же увеличении внешней частоты. Кроме этого новые процессоры фирмы Intel, для пресечения разгона и перемаркировки, имеют возможность установить только номинальные коэффициенты для умножения частоты. Поэтому в таком случае возможно лишь манипулирование внешней частотой.
- Изучите, как устанавливаются перемычки на Вашей материнской плате для выбранных Вами значений. Многие производители материнских плат не документируют внешние частоты выше 66МГц, потому что такие частоты не документированы для чипсетов фирмы Intel, на которых собрано подавляющее количество системных плат. Недокументированные установки перемычек для своей материнской платы можно посмотреть здесь. И еще, умножение на 3.5 устанавливается так же, как и 1.5. Поэтому, если в руководстве к Вашей материнской плате умножение на 3.5 не указано, можете смело использовать установку для множителя 1.5
- Выключите компьютер и переустановите перемычки в соответствии с п.2
- Включите компьютер. Если система не запускается (черный экран), значит, Вы переразогнали процессор и компьютер в такой конфигурации работать не будет.
- Если компьютер запускается и загружается, то необходимо проверить стабильность его работы. Эта проверка выполняется запуском многозадачной операционной системы (Windows 95/NT) и выполнением приложений, требующих активной работы с памятью, так как операции по пересылке данных сильнее всего прогревают кристалл. В качестве примера можно предложить одновременный запуск архиватора pkzip, просмотр mpeg-файла, и работу пары копий игры Quake, непрерывно переключаясь между ними. Пятнадцати минут стабильной работы в таком режиме вполне достаточно, чтобы сделать вывод об устойчивости системы.
- Если компьютер запускается, но не загружается (повисает после вывода таблицы с конфигурацией системы), то за его стабильную работу можно побороться. Такое поведение, скорее всего, вызвано невозможностью нормальной работы жесткого диска, памяти или ISA-карт. Как преодолеть такие проблемы, написано ниже.
- При нестабильной работе операционной системы и приложений корень проблемы, скорее всего, кроется в недостаточном охлаждении кристалла. Иногда, правда, такие эффекты наблюдаются при недостаточном уровне логического сигнала. Эта проблема решается на материнских платах, оборудованных возможностью выбора напряжений питания процессора путем его повышения на 0.1-0.2 В. Однако в этом случае об охлаждении надо задуматься еще сильнее. Вопросы охлаждения рассмотрены ниже.
Теплораспределительная крышка лучше охлаждает процессор
Бытует мнение, что крышка лучше забирает тепло от кристалла и отдает его радиатору системы охлаждения. На самом деле это не так. Убедиться в этом можно взяв в пример десктопный Intel Core i7-8700 с 65 Вт TDP и мобильный Intel Core i7-8705G с аналогичным показателем: один закрыт металлом, а другой нет. Если бы этот миф был правдой, то на ноутбуках не использовали бы открытые процессоры, так как в них большая проблема с охлаждением.
Второй способ - найти тестирования процессоров с крышкой и без неё.
Зачем нужен разгон процессора
Да, в общем-то, особенно и не за чем. Разгоняя процессор можно увеличить производительность своей системы процентов на 10. Кроме этого поднять мнение о себе в глазах друзей. Ну и конечно почерпнуть некоторые сведения об устройстве компьютера. Однако, превышая номинальное значение тактовой частоты процессора, система теряет надежность. Впрочем, в большинстве случаев это будет совсем незаметно. Так что главное — это идея сэкономить средства, покупая один процессор, а используя его как другой, более быстрый.
Почему возможен разгон
Для того чтобы понимать теорию разгона, необходимо представлять, как изготавливаются и тестируются процессоры. Модели, создаваемые в одних и тех же технологических рамках (например, 0.25 мкм, напряжение 3.3 В), производятся на одной технологической линии. Затем некоторые образцы серии выборочно тестируются. Тестирование проходит в экстремальных (по напряжению и температуре) условиях. На основании этих тестов на процессор наносится маркировка о номинальной частоте, на которую рассчитан процессор. Учитывая то, что частота берется с некоторым запасом прочности, и что далеко не все кристаллы были протестированы, можно с большой долей вероятности предсказать, что большинство изделий имеют запас мощности по частоте в 10-15%, а то и больше. Кроме того, дополнительный ресурс для разгона можно получить, обеспечив процессору хорошее охлаждение, так как производитель тестирует свои изделия в очень жестких температурных условиях.
Практически все материнские платы для процессоров Pentium и Pentium II рассчитаны на работу не с одним типом кристалла, а с несколькими. Т.е., предоставляют пользователю возможность указать, какой процессор на них установлен. Выбор его тактовой частоты осуществляется путем умножения внешней частоты (той, на которой работает системная шина и оперативная память PC) на один из фиксированных множителей (эти множители обычно кратны 0.5 и находятся в диапазоне 1.5 — 4). Способ установки того или иного умножения и внешней частоты всегда указывается в руководстве к материнской плате и иногда - на самой плате. Возможность выбора внешней частоты и коэффициента умножения внутренней частоты процессора порождает возможность выдать процессор за более быстрый.
Разгон можно осуществлять двумя путями. Во-первых, возможно увеличение множителя внешней частоты процессора (например, с 2.5 до 3), так как в этом случае повышается лишь скорость работы самого процессора, а скорость работы системной шины (памяти) и других устройств не увеличивается. Однако данный способ, хотя и надежен (сбоев можно ждать только от процессора), не дает большого прироста производительности всей системы в целом. Кроме того, в последнее время ведущий производитель процессоров для PC — фирма Intel решила блокировать эту возможность, фиксируя умножение у своих кристаллов.
Второй метод — увеличение внешней частоты без изменения коэффициента или и того и другого (например, с 60 до 66 МГц). Дело в том, что именно от величины внешней тактовой частоты зависит быстродействие таких компонентов компьютера, как кеш второго уровня, оперативная память и шины PCI и ISA (а значит, и все платы расширения). В настоящее время практически все материнские платы поддерживают внешние частоты 50, 55, 60, 66, 75 и 83 МГц. Однако, экспериментируя с внешней частотой, следует помнить, что риск, столкнуться со сбоями в работе системы резко повышается, так как разгоняется не только процессор, но и все остальные компоненты системы. Поэтому, разгоняя систему таким способом, следует быть уверенным в качестве комплектующих (особенно это относится к модулям оперативной памяти).
Подход AMD
Повышенная прочность PGA контактов, также означает, что они могут передавать немного больше тока, чем контакты в LGA сокете, что может быть важно, в зависимости от того как спроектирован сам чип. Еще одно преимущество вы можете прочувствовать самостоятельно при сборке или апгрейде собственного ПК: PGA чипы установить несколько легче, потому что на материнской плате нет супер чувствительных штырьков, о которых стоит заботиться. Хотя, конечно, вам все равно стоит убедится в том, что вы попали в каждое отверстие в сокете.
Эти преимущества позволили AMD продолжить использование PGA, в их чипах, потребительского уровня, даже несмотря на то, что Intel перенесла контакты своих десктопных чипов, еще в 2004 году. И даже несмотря на то, что текущее, третье поколение процессоров Ryzen имеет больше контактов, чем их конкуренты от Intel, AMD все равно нашла способ разместить все эти штырьки на одной подложке, частично из-за того, что процессоры сами по себе имеют бо́льший размер.
Как вы уже могли понять, LGA позволяет разместить больше контактов на той же площади. Поэтому существуют чипы AMD, которые используют это преимущество. Процессоры Threadripper для высокопроизводительных настольных компьютеров, а также серверная линейка EPYC, используют LGA дизайн с более чем 4000 штырьков. Поэтому если вы являетесь счастливым обладателем одного из этих монстров, то будьте крайне аккуратны со столь чувствительными контактами на материнской плате.
Что же все это значит для вас, как для потребителя? На самом деле ничего, потому что вам не следует выбирать ЦПУ, основываясь на типе корпуса PGA или LGA. Это не влияет на производительность таким же образом, как архитектурный дизайн или частоты, или количество ядер. Причина, по которой Intel и AMD пошли разными путями заключается в том, что они ценят разные аспекты этих дизайнов, поскольку каждый из них несет свои плюсы и минусы. В любом случае всегда важно помнить о возможных проблемах, при установке любого из процессоров, и стараться не прикасаться к нижней части чипа.
Каждый процессор рассчитан на какую-то номинальную частоту. Эта частота указана на его поверхности, указывается в прайс-листах и другой документации. Например, PentiumII-300 должен работать с внешней частотой 300 МГц. Но, как показывает практика — от процессора можно добиться большего. Дело в том, что частота, на которой будет работать микропроцессор, задается материнской платой, поэтому возникает возможность увеличить ее относительно значения, указанного на процессоре. Это и называется разгоном.
Охлаждение процессора
Одна из самых важных задач, встающих при разгоне процессора — это его охлаждение. Перегрев процессора можно считать главным обстоятельством, препятствующим разгону. В 90 процентах случаев, когда разогнанная система запускается, но через некоторое время начинает сбоить и виснет или сбоит при выполнении приложений, сильно загружающих процессор, причину следует искать именно в перегреве процессора.
Поэтому стоит обзавестись хорошим радиатором с вентилятором, обеспечивающим наилучший отвод тепла. Чем лучше будет вентилироваться весь системный блок, тем стабильнее будет работать компьютер. Кстати, форм-фактор ATX с этой точки зрения значительно лучше, так как корпуса ПК и системные платы, выполненные в соответствии с этим форм-фактором, очень хорошо вентилируются благодаря удачномо расположению компонент. Однако и обычный Baby AT-корпус можно оборудовать дополнительным вентилятором.
Как же правильно выбрать вентилятор? При выборе радиатора следует обратить внимание на высоту и строение собственно железной части (чем выше радиатор, и чем больше на нем выступов — тем лучше), и на высоту вентилятора (чем выше — тем лучше, обычно — 20 или 30 мм). Стоит также учесть, что предпочтительнее вентиляторы, работающие "на вытяжку" (т.е. гонящие воздушный поток вверх, от радиатора).
Во-вторых, очень важно при покупке обратить внимание на способ крепления радиатора к процессору. Существует несколько типов крепежа.
Однако в наилучшем случае радиатор крепится к процессору с помощью изогнутой металлической скобы, которая цепляется за специальные выступы у разъемов Socket 7 (Pentium) и Socket 8 (Pentium Pro). Этот способ следует признать наиболее приемлимым, так как изогнутая скоба хорошо прижимает радиатор к процессору, практически не оставляя места для воздушных "подушек". Но даже при других схемах крепления радиатора можно достигать неплохих результатов. Лучшим является то крепление, при котором воздушная прослойка между процессором и радиатором сводится к минимуму. Этого можно достигать как увеличением силы прижима поверхности радиатора, так и шлифовкой соприкасающихся плоскостей.
Следует отметить, что у Pentium II задача крепления радиатора к процессору решена гораздо лучше, однако, некоторые (особенно ранние) модели поставляются только с пассивными радиаторами (без вентилятора). Пользователям процессоров Pentium II можно посоветовать самостоятельно прикрепить вентилятор к радиатору.
Однако, как бы крепко вы не посадили радиатор на процессор, небольшие воздушные прослойки между поверхностью радиатора и верхом процессора все же останутся. А воздух, обладающий очень низкой теплопроводностью, сильно мешает теплообмену между процессором и радиатором. Ликвидируются эти прослойки обычно путем применения теплопроводящей пасты КПТ-8, сделанной на основе окиси Берилия (BeO), она хорошо проводит тепло, химически малоативна и используется в атомной промышленности как отражатель нейтронов. Паста помещается тонким слоем между процессором и радиатором, обеспечиваю лучшую теплопроводность.
Сейчас полно информации в интернете по теме процессоров, можно найти кучу статей о том как он работает, где в основном упоминаются регистры, такты, прерывания и прочее. Но, человеку не знакомому со всеми этими терминами и понятиями достаточно трудно вот так "с лету" вникнуть в понимание процесса, а начинать надо с малого - а именно с элементарного понимания как устроен процессор и из каких основных частей он состоит.
Итак, что же окажется внутри микропроцессора, если его разобрать:
цифрой 1 обозначается металлическая поверхность (крышка) микропроцессора, служащая для отвода тепла и защиты от механических повреждений того, что находится за этой крышкой (тоесть внутри самого процессора).
Под номером 2 - находится сам кристалл, по факту являющийся самой важной и дорогой в изготовлении частью микропроцессора. Именно благодаря этому кристаллу происходят все вычисления (а это и есть самая главная функция процессора) и чем он сложнее, чем совершенней - тем мощнее получается процессор и тем дороже соответственно. Кристалл изготавливается из кремния. На самом деле процесс изготовления очень сложный и содержит в себе десятки шагов, подробнее в этом видео:
Цифра 3 - специальная текстолитовая подложка, к которой крепятся все остальные части процессора, кроме того она играет роль контактной площадки - на ее обратной стороне есть большое количество золотистых "точек" - это контакты (на рисунке их немного видно). Благодаря контактной площадке (подложке) обеспечивается тесное взаимодействие с кристаллом, ибо напрямую хоть как нибудь воздействовать на кристалл не представляется возможным.
Крышка (1) крепится к подложке (3) с помощью клея-герметика, устойчивого к высоким температурам. Между кристаллом (2) и крышкой нет воздушного зазора, его место занимает термопаста, при застывании из нее получается "мостик" между кристаллом процессора и крышкой, благодаря чему обеспечивается очень хороший отток тепла.
Кристалл соединяется с подложкой с помощью пайки и герметика, контакты подложки соединяются с контактами кристалла. На этом рисунке наглядно показано как соединяются контакты кристалла с контактами подложки при помощи очень тонких проводков (на фото 170-кратное увеличение):
Вообще устройство процессоров разных производителей и даже моделей одного производителя может сильно разниться. Однако принципиальная схема работы остается прежней - у всех есть контактная подложка, кристалл (или несколько, расположенных в одном корпусе) и металлическая крышка для отвода тепла.
Так например выглядит контактная подложка процессора Intel Pentium 4 (процессор перевернут):
Форма контактов и структура их расположения зависит от сокета процессора и материнской платы компьютера (сокеты должны совпадать). Например на рисунке чуть выше контакты у процессора без "штырьков", поскольку штырьки находятся прямо в сокете материнской платы.
А бывает другая ситуация, где "штырьки" контактов торчат прямо из контактной подложки. Эта особенность характерна в основном для процессоров AMD:
Как уже упоминалось выше, устройство разных моделей процессоров одного производителя может различаться, перед нами яркий тому пример - четырехъядерный процессор Intel Core 2 Quad, который по сути представляет собой 2 двухъядерных процессора линейки core 2 duo, совмещенных в одном корпусе:
Важно! Количество кристаллов внутри процессора и количество ядер процессора - не одно и то же.
В современных моделях процессоров Intel умещается сразу 2 кристалла (чипа). Второй чип - графическое ядро процессора, по-сути играет роль встроенной в процессор видеокарты, тоесть даже если в системе отсутствует видеокарта, графическое ядро возьмет на себя роль видеокарты, причем довольно мощной (в некоторых моделях процессоров вычислительная мощь графических ядер позволяет играть в современные игры на средних настройках графики).
Вот и все устройство центрального микропроцессора, вкратце конечно же.
Читайте также: