Введення
Актуальність. На сьогоднішній день мікропроцесори становлять основу комп'ютерної техніки, і перехід до нових поколінь обчислювальних засобів набуває особливої ??актуальності. Це пов'язано з потребами вирішення складних завдань великих розмірностей. Безперервне зростання характеристик вимагає розробки і створення принципово нових обчислювальних засобів для підтримки їх ефективного функціонування.
Швидкодія комп'ютера залежить, насамперед, від того, який центральний процесор в ньому встановлений. Які б завдання користувач не ставив перед системою, процесор грає в них основну роль, і якщо він досить продуктивний, то робота з комп'ютером буде продуктивною та комфортною. Якщо ж швидкості процесора не вистачає, то є ризик, що робочий процес перетвориться на нервування як для рядового користувача, так і для співробітника науково-дослідного центру.
Тактова частота процесора є однією з основних характеристик, але далеко не єдиною. Приміром, така характеристика, як технологічний процес виробництва (проектна норма процесора), визначає структурний розмір тих елементів, з яких складається процесор. Зокрема, від нього безпосередньо залежать розміри транзисторів і їх характеристики (довжина затвора, час перемикання, енергоспоживання і т.д.)
Величина транзисторів в персональних комп'ютерах, випущених IBM в 1983 році, становила 10 мкм (мікрометрів). Сьогодні їх характерний розмір - 0,25 мкм. За цей же час тактова частота процесорів зросла більш ніж у 50 разів, а щільність транзисторів на кристалі збільшилася в 20 разів.
Напівпровідникова індустрія володіє унікальною здатністю підтримувати дуже високі темпи технологічного розвитку протягом довгого періоду часу. Це дозволяє виробникам з року в рік знижувати ціни на свої продукти, одночасно збільшуючи їх швидкодію і розширюючи функціональність. Але нескінченне збільшення швидкості навряд чи можливо, адже існують чисто фізичні обмеження. Тим не менш, сотні дослідників, що представляють різноманітні організації, наполегливо працюють, намагаючись подолати технологічні бар'єри.
Мета випускної кваліфікаційної роботи:
перерахувати і розглянути сучасні досягнення в розвитку мікропроцесорів;
проаналізувати напрямки розвитку мікропроцесорів;
виділити нові технології виробництва мікропроцесорів;
дати огляд прогнозів розвитку мікропроцесорної техніки.
Об'єкт дослідження - розвиток мікропроцесорів в осяжному майбутньому: напрями і технології.
Предмет дослідження - технології виробництва мікропроцесорів в сьогоденні і найближчому майбутньому, шляхи розвитку сучасних процесорів, розвиток концепції двоядерних і багатоядерних процесорів і її реалізації, вдосконалення архітектур мікропроцесорів, аналіз перспектив розвитку процесорів провідними фірмами виробниками та їхні плани.
Дослідження ґрунтується на загальнонаукових методах пізнання: узагальнення і систематизація теоретичних даних; порівняння, аналіз, синтез, вивчення та обробка даних емпірики; побудова наукових гіпотез; моделювання висновків дослідження та їх классіфікація.Возможность досягнення високих частот роботи сучасних мікропроцесорів безпосередньо залежить від кількості транзисторів. Однак, її проектування ускладнюється чинниками, що відображають сучасні тенденції в напівпровідникової індустрії:
Перехід до нових технологій. Зменшення технологічних розмірів призводить до зростання неточності контролю над розмірами структур на кристалі в процесі виготовлення, що негативно впливають на продуктивність.
Збільшення ступеня інтеграції призводить до зростання флуктуацій напруги живлення і наведень, збільшення навантаження на процесор і подовження шляху поширення сигналу.
У кінцевому підсумку ці фактори призводять до зниження продуктивності мікропроцесора і до збільшення накладних витрат на організацію архітектури. Потрібно більш складна методологія розробки, яка дозволить збільшити потужність і швидкодія.
У практичній частині випускної кваліфікаційної роботи показані результати комплексного аналізу процесорів фірм AMD і Intel.
Глава 1. Розвиток і виробництво мікропроцесорів
. 1 Визначення та функції мікропроцесора
Мікропроцесор - центральний пристрій (або комплекс пристроїв) ЕОМ (або обчислювальної системи), яке виконує арифметичні і логічні операції, задані програмою перетворення інформації, керує обчислювальним процесом і координує роботу пристроїв системи (запам'ятовуючих, сортувальних, вводу- виведення, підготовки даних і ін.). У обчислю...
