Мүмкін сіз өзіңізден қалай процессорлар тез жұмыс істейді деп сұрақ қойған шығарсыз? Қазіргі кезде микропроцессорлар өте жылдам жұмыс істейді. Себебі Мур заңы оларға әсер етеді.Олардың пайда болуы компьютерлердің жұмысын біршама жеңілдетті. Осы мақалада біз барлық осы сұрақтарға жауап беруге тырысамыз және кейбір перспективалар туралы айтамыз.
Мур заңы
Процессорлар транзисторларға негізделген күрделі құрылғылар болып табылады. Транзистор — ең кішкентай есептеуіш элемент. Транзистор жұмысын кранмен салыстыруға болады.Егер кранды ашып жабу арқылы оны қадағалай аламыз. Сол сияқты транзисторларды бір-бірімен жалғап күрделі логикалық тізбек құрамыз. Қазіргі заманғы процессорлар миллиондаған транзисторлардан тұрады. Ал алғашқы модельдер тек бірнеше мыңды құраған.
1965 жылы Intel корпорациясының негізін қалаушылардың бірі Гордон Мур Electronics журналына мақала жариялады. Кейіннен бұл мақала аңызға айналды және оған енгізілген болжам «Мур заңы» деп аталды. Мур заңын болжам ретінде қарастыру керек. Себебі ол белгілі бір уақытта тоқтап қалуы мүмкін. Бірақ 40 жылдан аса Мур заңы жұмыс істеп келеді. Мур заңы дегеніміз эмпирикалық жағдай кезінде есептеуіш техникалардың аз уақыт ішінде экспоненциалды өсуі. Қарапайым тілмен айтқанда әр екі жылда микропроцессорлардың қуаты жоғарлап және көп уақытқа дейін қызмет етеді.
Процессор жұмысы
Чиптер кремнийден жасалған дөңгелек тақталардан алынады. Кремний дөңгелектері заманауи зауыттарда диаметрі 300 мм жетеді.Өндірістік процесте транзисторлар плиталарға салынған. Дегенмен де ақау пайда болады. Олар субстраттың схемалық кескінінде сары нүктелермен көрсетілген. Ақаулы аймақтарға ие процессорлар жарамсыз болады.
Мысалы 16 субстрат процессорден 4 процессор қоқысқа барады .Сондықтан қолданыстағы чиптің үлесі 75% құрайды. Ал қалған 12 чиптің бағасын арттыру арқылы ақаулы процессорларға байланысты шығындарды өтеуге тура келеді. Өнімдерді тиімдірек болатындай, чиптерді қалай арзанырақ жасауға болады?
Бірінші технологиялық өндірісті жақсарту қажет. Ол үшін субстраттың диаметрі және элементтің өлшемін дұрыс таңдау керек. Субстрат технологиясын жетілдіру орталықта «қолайлы аймақты» кеңейтуге бағытталған.Осылайша, бірінші IBM PC (1981) процессорлары 50-мм субстраттардан, ал қазіргі заманғы зауыттарда 300 мм (Intel) және 200 мм (AMD) пайдаланылады.
Екінші Чиптің көлемін азайту керек. Зауыт инженерлері 100 миллион транзистордан тұратын микропроцессорлер жасайды.Зауыттың нысандарында 120 миллион транзистордың 16 чипті бір субстраттан кесуге болады. Яғни, біз барлық процессорды «күрделі» деп атауға болатын бір чипте орналастыра аламыз. Өйткені ол көптеген транзисторлардан тұратын болады. Бірақ сонымен бірге қолайлы кристалдардың пайдасы 75% құрайды.Осылай біз жақсы нәтижелерге қол жеткізе аламыз. Гордон Мур өз мақаласында болжағандай, транзисторлардың оңтайлы саны әр екі жыл сайын екі еселенеді.
Транзисторлардың оңтайлы саны мынадай факторларға байланысты (ықпал етуді төмендету мақсатында):
1. тауардың өлшемі;
2. субстраттың диаметрі;
3. квадрат сантиметр үшін орташа ақаулар саны;
4. орамдағы фишкалардың құны.
Мур заңы өте маңызды. Себебі ол процессорлар әлеміндегі көптеген оқиғаларды сипаттайды.
Мур заңы салдары
Intel компаниясы Мур заңының 2010 жылға дейін іске асырылуы керек екенін мәлімдейді. Оның одан әрі дамуы туралы айтуға әлі ертерек. Біз Mур заңын одан әрі іске асырудың салдарын болжауға тырысамыз.
Алғашқы салдары — жылудың жоғары диссипациясы. Өкінішке орай, жылуөткізгішті шексіз ұзартуға болмайды. Кейбір жағдайларда (суды немесе компрессорды) салқындату қажет болады. Тиімді салқындату заманауи индустрияның нақты «бас ауруы» болып табылады. Чиптің өндірушілері өз өнімдерінің жылуын азайтуға бағытталған түрлі тәсілдерді табуға тырысуда.
Мур заңының әсері өнімділіктің үздіксіз өсуі. Дегенмен, көптеген пайдаланушылар Pentium III 1 GHz көп тапсырмалар үшін жеткілікті екенін байқайды. Сондықтан Intel жаңа қуатты процессорларды толығымен жүктей алатын жаңа тапсырмаларды кеңінен тарату үшін көп күш жұмсайды. Мұндай міндеттердің жарқын мысалы — компьютерлік ойындар. Мүмкін, жақын арада біз графикалық үдеткіштерді емес, ойындарды «сатуға» болатын жағдайға тап боламыз.
500 миллион транзисторлар бар керемет процессордың орнына, мысалы, осы транзисторларды жұмыс үстелі компьютері, ноутбук, PDA және басқа құрылғылардың арасында тарату жақсы болар еді. Сонымен қатар, барлық 500 миллион транзисторлар арзан болуы керек және ең аз энергияны тұтынуы керек. Бұл Мурдың бастапқы көрінісіне жақын идеялардың бірі.