CC BY
499
УДК 004.318:004.3
МОБИЛЬНЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРЫ
Иванько Александр Федорович
доцент кафедры информатики и информационных технологий, кандидат технических наук, доцент Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова 127550 Россия, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2А а1ек/её@таИ. ги
Афанасьев Павел Сергеевич
студент Института принтмедиа и информационных технологий Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова 127550 Россия, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2А рауе1.9 [email protected]
Аннотация. В статьи дается история развития, технология создания и краткий обзор микропроцессоров, используемых в мобильных устройствах.
Ключевые слова: процессор, микропроцессор.
В настоящее время многие области жизнедеятельности человека немыслимы без микропроцессорной техники. Практически любое электронное устройство реализуется с помощью микропроцессорных устройств. Ведущие фирмы-производители электронной техники непрерывно работают над созданием новых семейств и типов микропроцессоров, расширением их функциональных возможностей.
Краткому обзору микропроцессоров, предназначенных для работы на таких мобильных электронных устройствах, как смартфоны, ноутбуки, планшетные компьютеры и т.д., посвящена данная статья.
Процессор — это «мозг» компьютера, без которого он не может работать. Это устройство отвечает за выполнение компьютером вычислительных операций и операций управления, записанных в машинном коде.
Микропроцессор — это процессор, реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем. Мобильные микропроцессоры отличаются от обычных как внутренней конструкцией, так и внешней упаковкой. Это делается для уменьшения размеров и обеспечения минимальных энергопотребления и тепловыделения микропроцессоров.
История развития микропроцессоров. Первые микропроцессоры появились в начале 1970-х гг. Их появлению способствовал прорыв в технологии создания интегральных схем. 15 ноября 1971 г. компания Intel приступила к поставкам первого в мире микропроцессора Intel 4004. Первые микропроцессоры применялись в электронных калькуляторах. Затем их стали встраивать и в другие устройства. Интенсивное внедрение микропроцессорной техники позволило значительно снизить стоимость компьютеров и способствовало появлению персональных компьютеров, доступных для множества людей.
Технология создания микропроцессоров. Микропроцессоры формируются на поверхности тонких круговых пластин кремния - подложках — в резуль-
тате определенной последовательности различных процессов обработки с использованием химических препаратов, газов и ультрафиолетового излучения. После этого пластины тестируют, чтобы проверить качество выполнения всех операций обработки. Затем пластины отправляются в сборочное производство, где их разрезают на маленькие прямоугольники, каждый из которых содержит интегральную схему. Далее каждый кристалл помещают в индивидуальный корпус. Затем процессор снова тестируют. Микропроцессор содержит миллионы транзисторов, соединенных между собой тончайшими проводниками из алюминия или меди. В настоящее время ведется работа по замене соединительных проводов на импульсы германиевых лазеров, передающих данные с помощью инфракрасного излучения. Такой способ передачи данных позволит в сотни раз увеличить объем информации. Кроме того, сочетание традиционной кремниевой электроники с оптическими компонентами поможет сделать компьютеры более экологичными и экономичными, так как лазеры потребляют меньше энергии, чем провода, и излучают меньше тепла в окружающее пространство.
Классификация микропроцессоров. По функционально-структурным особенностям и области применения микропроцессоры подразделяются на следующие основные классы: универсальные микропроцессоры с СШС-архитектурой, универсальные микропроцессоры с Я]БС-архитектурой, специализированные микропроцессоры и микроконтроллеры.
Характеристики микропроцессоров. Пользовательские характеристики микропроцессоров отражают их производительность, энергоэффективность, функциональные возможности и стоимость. К основным характеристикам современных микропроцессоров относятся: тактовая частота процессора (количество операций, которое может сделать процессор в единицу времени), количество ядер и объем кэш-памяти.
Мобильные процессоры (чипсеты) — важная часть нетбуков, смартфонов и коммуникаторов. Микропро-
цессоры (микрочипы) состоят из тех же элементов, что и настольные. Микрочипы обеспечивают выполнение всех последовательностей команд на телефоне или планшетном компьютере. Мобильные процессоры отвечают за работу всех компонентов, размещенных на системной плате смартфонов и планшетов. Производители мобильной техники предъявляют к микрочипам гораздо более высокие требования, чем к настольным процессорам.
Лидирующая позиция на рынке мобильных микропроцессоров принадлежит корпорации Intel. Значительную часть этого рынка занимают микропроцессоры под названием Core Duo. Они в основном применяются в мобильных продуктах высшего класса.
Intel Core Duo — это специальные микропроцессоры с двойным ядром и низким энергопотреблением, оптимизированные для многопотоковых приложений и многозадачных работ. На них можно одновременно исполнять несколько приложений, например играть в игру, требующую интенсивной работы с графикой, или просчитывать сложную электронную таблицу и в то же самое время скачивать из интернета аудио- или видеофайлы большого размера либо выполнять фоновую проверку на вирусы. Специальные эффективные технологии управления энергопотреблением, встроенные в архитектуру микропроцессоров Core Duo, подают питание только в те области процессора, которые в нем нуждаются, позволяя, таким образом, продлить время жизни батареи компьютера.
Микропроцессор Core Duo состоит из двух ядер Pentium и кэша 1.2 размером в 2 Мб, общего для обоих ядер, а также арбитра шины, который координирует деятельность кэша 1.2 и доступ к передней шине. Для взаимодействия с чипсетом применяется передняя шина с 4-кратной накачкой частоты 166 МГц, т.е. с эффективной частотой 667 МГц. Одновременно с выпуском микропроцессора Core Duo компания Intel выпустила микропроцессор Core Solo, который представляет собой одноядерную версию микропроцессора Core Duo.
Микропроцессоры Intel Core i3 принадлежат к самому недорогому семейству Intel Core. Эти процессоры работают на низкой тактовой частоте и не обладают функциями Turbo Boost и Trusted Execution. Core i3 — хороший выбор для тех пользователей, кого больше интересует стоимость, а не производительность.
Микропроцессоры Intel Core i5 находятся в средней части шкалы микропроцессоров Intel. Их отличает более высокая тактовая частота, а также технологии Turbo Boost и Trusted Execution. Технология Intel Trusted Execution позволяет приложениям выполняться в их собственных защищенных областях, где коды другого программного обеспечения не могут с ними взаимодействовать, а значит, вирус не сможет заразить программы. Технология Turbo Boost позволяет следить за загрузкой процессора и, если одно из его ядер простаивает, снижает его тактовую частоту, одновременно увеличивая тактовую частоту нагруженных ядер. Таким образом, микропроцессоры с этой технологией могут выполнять однопоточные за-
дачи намного быстрее, экономя и время пользователя, и энергию аккумулятора.
Микропроцессоры Intel Core i7 — старшие мобильные микропроцессоры Intel — включают все перечисленные выше функции, и, кроме того, только в этом семействе микропроцессоров есть модели с четырьмя вычислительными ядрами. Если пользователю нужен микропроцессор с высокой тактовой частотой и максимальным количеством ядер, ему нужно обратить внимание на Core i7.
Главный конкурент корпорации Intel на рынке современных мобильных микропроцессоров — компания AMD. Ее ответом на выпуск процессоров линейки Intel Core стал выход в свет ряда современных процессоров: APU, A4, A6 и А8. По многим показателям линейка данных процессоров сравнима с Intel Core — в чем-то немного уступает, в чем-то практически равна: многозадачность, обработка сложных программных процессов, размеры, энергопотребление. Однако есть один фактор, в котором новые микропроцессоры от AMD заметно превосходят своих конкурентов — это работа с графикой и видео.
В 2015 г. компания AMD презентовала новый микропроцессор A-серии "Carrizo". Особенностью нового микропроцессора является функциональная поддержка новой операционной системы Windows 10. Новый декодер, поставленный на этот микропроцессор, позволяет не только более плавно воспроизводить видео высокой четкости, но и обеспечивать в разы более длительное время автономной работы. Благодаря новой архитектуре в микропроцессорах шестого поколения компании AMD достигается двукратное превосходство производительности по сравнению с микропроцессорами конкурентов. Благодаря этому пользователь получает возможность играть на ноутбуке в самые популярные онлайн-игры, причем до двух раз дольше, чем при использовании процессоров предыдущего поколения.
Перспективы развития микропроцессорной техники. Как известно, за прошедшие несколько лет был достигнут большой прогресс в развитии компьютерной техники и особенно мобильных устройств. Но жизнь не стоит на месте. Ведущие фирмы-производители электронных устройств и компонентов продолжают постоянную работу над усовершенствованием своих изделий. Каким требованиям должны соответствовать мобильные микропроцессоры будущих поколений? Основными из них являются: высокая производительность, огромное увеличение функциональных возможностей и низкое энергопотребление. С целью удовлетворения этих требований работа над усовершенствованием микропроцессорной техники продвигается в направлении виртуализированной архитектуры с большим числом ядер, богатым набором встроенных функций, большим объемом внутрикристальной памяти и интеллектуальным микроядром. Путь для решения данных задач лежит в области нано-технологий. Дальнейшее развитие полупроводниковой техники связано с использованием квантовых явлений, в которых счет идет на единицы электронов. Эти специфические квантовые явления могут лечь в основу создания электронных компонентов и приборов прин-
ципиально нового типа. Такая эволюция архитектур, сопровождаемая необходимостью увеличения объемов информации и строгим соблюдением совместимости с тысячами существующих приложений, создает уверенность в том, что мобильные устройства на базе новых микропроцессоров изменят наш образ жизни так, как мы даже не можем представить.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Этапы производства микропроцессоров [Электронный ресурс]. —
URL: http://knowledge.allbest.ru/programming/3 c0b 65635b2ac68b4c53b88521306c37_0.html (дата обращения: 3.11.15).
2. Микропроцессор [Электронный ресурс]. — URL:https://m.wikipedia.org/wiki/MnKponpo^cco р (дата обращения: 3.11.15).
3. Микропроцессоры: понятие, история развития, особенности [Электронныйресурс]. — URL: http://knowledge.allbest. ru/programming/3 c0b 65625a2ac78a4d53a89521216d37_0.html (дата обращения: 3.11.15).
MOBILE MICROPROCESSORS
Alexander Fedorovich Ivanko
Moscow State University of Printing Arts 127550Russia, Moscow, Pryanishnikova st., 2А
Pavel Sergeevich Afanasiev
Moscow State University of Printing Arts 127550Russia, Moscow, Pryanishnikova st., 2А
Annotation. In given article the history of development, the technology of creating and a brief overview of the microprocessors used in mobile devices.
Keywords: CPU, microprocessor.
