Такие операционные системы, как Windows NT 4.0/200/XP Professional/2003 Server и Linux, в полной мере поддерживают компьютеры с двумя или более установленными физическими процессорами, дающими подобным системам большой прирост производительности по сравнению с однопроцессорными компьютерами. Тем не менее двухпроцессорные компьютеры и системные платы всегда были на порядок дороже их однопроцессорных "сородичей", а добавление второго процессора в поддерживающую подобную модернизацию систему приводило к возникновению различных сложностей, связанных с подбором одинаковой тактовой часттоты и конфигурационных параметров для двух процессоров. Технология HyperThreading (HT) компании Intel позволяет одному процессору одновременно обрабатывать два независимых потока команд. Другими словами, HT превращает один физический процессор в два виртуальных.
Ïðîèçâîäñòâî ïðîöåññîðîâ
Îñíîâíûì õèìè÷åñêèì ýëåìåíòîì, èñïîëüçóåìûì ïðè ïðîèçâîäñòâå ïðîöåññîðîâ, ÿâëÿåòñÿ êðåìíèé, ñàìûé ðàñïðîñòðàíåííûé ýëåìåíò íà çåìëå ïîñëå êèñëîðîäà. Ýòî áàçîâûé êîìïîíåíò, èç êîòîðîãî ñîñòîèò ïðèáðåæíûé ïåñîê (êðåìíèåâûé äèîêñèä); îäíàêî â òàêîì âèäå îí íå ïîäõîäèò äëÿ ïðîèçâîäñòâà ìèêðîñõåì
×òîáû èñïîëüçîâàòü êðåìíèé â êà÷åñòâå ìàòåðèàëà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ìèêðîñõåìû, íåîáõîäèì äëèòåëüíûé òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ, êîòîðûé íà÷èíàåòñÿ ñ ïîëó÷åíèÿ êðèñòàëëîâ ÷èñòîãî êðåìíèÿ ïî ìåòîäó Æîêðàëüñêè (Czochralski). Ïî ýòîé òåõíîëîãèè ñûðüå, â êà÷åñòâå êîòîðîãî èñïîëüçóåòñÿ â îñíîâíîì êâàðöåâàÿ ïîðîäà, ïðåîáðàçóåòñÿ â ýëåêòðîäóãîâûõ ïå÷àõ â ìåòàëëóðãè÷åñêèé êðåìíèé. Çàòåì äëÿ óäàëåíèÿ ïðèìåñåé ïîëó÷åííûé êðåìíèé ïëàâèòñÿ, äèñòèëëèðóåòñÿ è êðèñòàëëèçóåòñÿ â âèäå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñëèòêîâ ñ î÷åíü âûñîêîé ñòåïåíüþ ÷èñòîòû (99,999999%). Ïîñëå ìåõàíè÷åñêîé íàðåçêè ñëèòêîâ ïîëó÷åííûå çàãîòîâêè çàãðóæàþòñÿ â êâàðöåâûå òèãëè è ïîìåùàþòñÿ â ýëåêòðè÷åñêèå ñóøèëüíûå ïå÷è äëÿ âûòÿæêè êðèñòàëëîâ, ãäå ïëàâÿòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå áîëåå 2500о ïî Ôàðåíãåéòó. Äëÿ òîãî ÷òîáû ïðåäîòâðàòèòü îáðàçîâàíèå ïðèìåñåé, ñóøèëüíûå ïå÷è îáû÷íî óñòàíàâëèâàþòñÿ íà òîëñòîì áåòîííîì îñíîâàíèè. Áåòîííîå îñíîâàíèå, â ñâîþ î÷åðåäü, óñòàíàâëèâàåòñÿ íà àìîðòèçàòîðàõ, ÷òî ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî óìåíüøèòü âèáðàöèþ, êîòîðàÿ ìîæåò íåãàòèâíî ñêàçàòüñÿ íà ôîðìèðîâàíèè êðèñòàëëà.
Êàê òîëüêî çàãîòîâêà íà÷èíàåò ïëàâèòüñÿ, â ðàñïëàâëåííûé êðåìíèé ïîìåùàåòñÿ íåáîëüøîé, ìåäëåííî âðàùàþùèéñÿ çàòðàâî÷íûé êðèñòàëë (ðèñ. 2). Ïî ìåðå óäàëåíèÿ çàòðàâî÷íîãî êðèñòàëëà îò ïîâåðõíîñòè ðàñïëàâà âñëåä çà íèì âûòÿãèâàþòñÿ êðåìíèåâûå íèòè, êîòîðûå, çàòâåðäåâàÿ, îáðàçóþò êðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó. Èçìåíÿÿ ñêîðîñòü ïåðåìåùåíèÿ çàòðàâî÷íîãî êðèñòàëëà (10-40 ìì â ÷àñ) è òåìïåðàòóðó (ïðèìåðíî 2500о ïî Ôàðåíãåéòó), ïîëó÷àåì êðèñòàëë êðåìíèÿ ìàëîãî íà÷àëüíîãî äèàìåòðà, êîòîðûé çàòåì íàðàùèâàåòñÿ äî íóæíîé âåëè÷èíû.  çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðîâ èçãîòàâëèâàåìûõ ìèêðîñõåì, âûðàùåííûé êðèñòàëë äîñòèãàåò 8-12 äþéìîâ (20-30 ìì) â äèàìåòðå è 5 ôóòîâ (îêîëî 1,5 ì) â äëèíó. Âåñ âûðàùåííîãî êðèñòàëëà äîñòèãàåò íåñêîëüêèõ ñîòåí ôóíòîâ.
Ðèñ. 2.Öèëèíäðè÷åñêàÿ êðåìíèåâàÿ çàãîòîâêà ñîçäàåòñÿ ïðè áîëüøîé òåìïåðàòóðå è âûñîêîì äàâëåíèè
Çàãîòîâêà âñòàâëÿåòñÿ â öèëèíäð äèàìåòðîì 200 ìì (òåêóùèé ñòàíäàðò), ÷àñòî ñ ïëîñêîé âûðåçêîé íà îäíîé ñòîðîíå äëÿ òî÷íîñòè ïîçèöèîíèðîâàíèÿ è îáðàáîòêè. Çàòåì êàæäàÿ çàãîòîâêà ðàçðåçàåòñÿ àëìàçíîé ïèëîé áîëåå ÷åì íà òûñÿ÷ó êðóãîâûõ ïîäëîæåê òîëùèíîé ìåíåå ìèëëèìåòðà (ðèñ. 3). Ïîñëå ýòîãî ïîäëîæêà ïîëèðóåòñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà åå ïîâåðõíîñòü íå ñòàíåò çåðêàëüíî ãëàäêîé.
Ðèñ. 3. Ïðè èçãîòîâëåíèè ïðîöåññîðà çàãîòîâêà ðàçðåçàåòñÿ àëìàçíîé ïèëîé áîëåå ÷åì íà òûñÿ÷ó êðóãîâûõ ïîäëîæåê
 ïðîèçâîäñòâå ìèêðîñõåì èñïîëüçóåòñÿ ïðîöåññ, íàçûâàåìûé ôîòîëèòîãðàôèåé . Òåõíîëîãèÿ ýòîãî ïðîöåññà òàêîâà: íà ïîëóïðîâîäíèê, ñëóæàùèé îñíîâîé ÷èïà, îäèí çà äðóãèì íàíîñÿòñÿ ñëîè ðàçíûõ ìàòåðèàëîâ; òàêèì îáðàçîì ñîçäàþòñÿ òðàíçèñòîðû, ýëåêòðîííûå ñõåìû è ïðîâîäíèêè (äîðîæêè), ïî êîòîðûì ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ ñèãíàëû.  òî÷êàõ ïåðåñå÷åíèÿ ñïåöèôè÷åñêèõ ñõåì ìîæíî ñîçäàòü òðàíçèñòîð èëè ïåðåêëþ÷àòåëü (âåíòèëü).
Ôîòîëèòîãðàôè÷åñêèé ïðîöåññ íà÷èíàåòñÿ ñ ïîêðûòèÿ ïîäëîæêè ñëîåì ïîëóïðîâîäíèêà ñî ñïåöèàëüíûìè äîáàâêàìè, çàòåì ýòîò ñëîé ïîêðûâàåòñÿ ôîòîðåçèñòèâíûì õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì, à ïîñëå ýòîãî èçîáðàæåíèå ìèêðîñõåìû ïðîåêòèðóåòñÿ íà ñòàâøóþ òåïåðü ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîé ïîâåðõíîñòü.
 ðåçóëüòàòå äîáàâëåíèÿ ê êðåìíèþ (êîòîðûé, åñòåñòâåííî, ÿâëÿåòñÿ äèýëåêòðèêîì) äîíîðíûõ ïðèìåñåé ïîëó÷àåòñÿ ïîëóïðîâîäíèê. Ïðîåêòîð èñïîëüçóåò ñïåöèàëüíûé ôîòîøàáëîí (ìàñêó), êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ, ïî ñóòè, êàðòîé äàííîãî êîíêðåòíîãî ñëîÿ ìèêðîñõåìû. (Ìèêðîñõåìà ïðîöåññîðà Pentium III ñîäåðæèò ïÿòü ñëîåâ; äðóãèå ñîâðåìåííûå ïðîöåññîðû ìîãóò èìåòü øåñòü èëè áîëüøå ñëîåâ. Ïðè ðàçðàáîòêå íîâîãî ïðîöåññîðà ïîòðåáóåòñÿ ñïðîåêòèðîâàòü ôîòîøàáëîí äëÿ êàæäîãî ñëîÿ ìèêðîñõåìû.)
Ïðîõîäÿ ÷åðåç ïåðâûé ôîòîøàáëîí, ñâåò ôîêóñèðóåòñÿ íà ïîâåðõíîñòè ïîäëîæêè, îñòàâëÿÿ îòïå÷àòîê èçîáðàæåíèÿ ýòîãî ñëîÿ. (Êàæäîå èçîáðàæåíèå íà ìèêðîñõåìå íàçûâàåòñÿ êðèñòàëëîì.) Çàòåì ñïåöèàëüíîå óñòðîéñòâî íåñêîëüêî ïåðåìåùàåò ïîäëîæêó, à òîò æå ôîòîøàáëîí (ìàñêà) èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïå÷àòè ñëåäóþùåé ìèêðîñõåìû. Ïîñëå òîãî êàê ìèêðîñõåìû áóäóò îòïå÷àòàíû íà âñåé ïîäëîæêå, åäêàÿ ùåëî÷ü ñìîåò òå îáëàñòè, ãäå ñâåò âîçäåéñòâîâàë íà ôîòîðåçèñòèâíîå âåùåñòâî, îñòàâëÿÿ îòïå÷àòêè ôîòîøàáëîíà (ìàñêè) êîíêðåòíîãî ñëîÿ ìèêðîñõåìû è ìåæñëîéíûå ñîåäèíåíèÿ (ñîåäèíåíèÿ ìåæäó ñëîÿìè), à òàêæå ïóòè ïðîõîæäåíèÿ ñèãíàëîâ. Ïîñëå ýòîãî íà ïîäëîæêó íàíîñèòñÿ äðóãîé ñëîé ïîëóïðîâîäíèêà è âíîâü íåìíîãî ôîòîðåçèñòèâíîãî âåùåñòâà ïîâåðõ íåãî, çàòåì èñïîëüçóåòñÿ ñëåäóþùèé ôîòîøàáëîí (ìàñêà) äëÿ ñîçäàíèÿ î÷åðåäíîãî ñëîÿ ìèêðîñõåìû. Òàêèì ñïîñîáîì ñëîè íàíîñÿòñÿ îäèí ïîâåðõ äðóãîãî äî òåõ ïîð, ïîêà íå áóäåò ïîëíîñòüþ èçãîòîâëåíà ìèêðîñõåìà.
Ôèíàëüíàÿ ìàñêà äîáàâëÿåò òàê íàçûâàåìûé ñëîé ìåòàëëèçàöèè , èñïîëüçóåìûé äëÿ ñîåäèíåíèÿ âñåõ òðàíçèñòîðîâ è äðóãèõ êîìïîíåíòîâ. Â áîëüøèíñòâå ìèêðîñõåì äëÿ ýòîãî ñëîÿ èñïîëüçóþò àëþìèíèé, íî â ïîñëåäíåå âðåìÿ ñòàëè èñïîëüçîâàòü ìåäü. Íàïðèìåð, ïðè ïðîèçâîäñòâå ïðîöåññîðîâ êîìïàíèè AMD íà ôàáðèêå â Äðåçäåíå èñïîëüçóåòñÿ ìåäü. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ ëó÷øåé ïðîâîäèìîñòüþ ìåäè ïî ñðàâíåíèþ ñ àëþìèíèåì. Îäíàêî äëÿ ïîâñåìåñòíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ìåäè íåîáõîäèìî ðåøèòü ïðîáëåìó åå êîððîçèè.
Êîãäà îáðàáîòêà êðóãîâîé ïîäëîæêè çàâåðøèòñÿ, íà íåé áóäåò ôîòîñïîñîáîì îòïå÷àòàíî ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå êîëè÷åñòâî ìèêðîñõåì. Ìèêðîñõåìà îáû÷íî èìååò ôîðìó êâàäðàòà èëè ïðÿìîóãîëüíèêà, ïî êðàÿì ïîäëîæêè îñòàþòñÿ íåêîòîðûå "ñâîáîäíûå" ó÷àñòêè, õîòÿ ïðîèçâîäèòåëè ñòàðàþòñÿ èñïîëüçîâàòü êàæäûé êâàäðàòíûé ìèëëèìåòð ïîâåðõíîñòè.
Ïðîìûøëåííîñòü ïåðåæèâàåò î÷åðåäíîé ïåðåõîäíûé ïåðèîä â ïðîèçâîäñòâå ìèêðîñõåì.  ïîñëåäíåå âðåìÿ íàáëþäàåòñÿ òåíäåíöèÿ ê óâåëè÷åíèþ äèàìåòðà ïîäëîæêè è óìåíüøåíèþ îáùèõ ðàçìåðîâ êðèñòàëëà, ÷òî âûðàæàåòñÿ â óìåíüøåíèè ãàáàðèòîâ îòäåëüíûõ ñõåì è òðàíçèñòîðîâ è ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè.  êîíöå 2001 è íà÷àëå 2002 ãîäà ïðîèçîøåë ïåðåõîä ñ 0,18- íà 0,13-ìèêðîííóþ òåõíîëîãèþ, âìåñòî àëþìèíèåâûõ ìåæêðèñòàëüíûõ ñîåäèíåíèé íà÷àëè èñïîëüçîâàòü ìåäíûå, ïðè ýòîì äèàìåòð ïîäëîæêè óâåëè÷èëñÿ ñ 200 ìì (8 äþéìîâ) äî 300 ìì (12 äþéìîâ). Óâåëè÷åíèå äèàìåòðà ïîäëîæêè äî 300 ìì ïîçâîëÿåò óäâîèòü êîëè÷åñòâî èçãîòàâëèâàåìûõ ìèêðîñõåì. Èñïîëüçîâàíèå 0,13-ìèêðîííîé òåõíîëîãèè ïîçâîëÿåò ðàçìåñòèòü íà êðèñòàëëå áîëüøåå êîëè÷åñòâî òðàíçèñòîðîâ ïðè ñîõðàíåíèè åãî ïðèåìëåìûõ ðàçìåðîâ è óäîâëåòâîðèòåëüíîãî ïðîöåíòà âûõîäà ãîäíûõ èçäåëèé. Ýòî îçíà÷àåò ñîõðàíåíèå òåíäåíöèè óâåëè÷åíèÿ îáúåìîâ êýø-ïàìÿòè, âñòðàèâàåìîé â êðèñòàëë ïðîöåññîðà. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ê 2007 ãîäó êîëè÷åñòâî òðàíçèñòîðîâ, ðàñïîëîæåííûõ â êàæäîé ìèêðîñõåìå, äîñòèãíåò 1 ìèëëèàðäà.
Òåïëîîòâîäû
Äëÿ îõëàæäåíèÿ ïðîöåññîðà требуется òåïëîîòâîä (ðàäèàòîð).  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ íåñòàíäàðòíûé òåïëîîòâîä ñ áîëüøåé ïëîùàäüþ ïîâåðõíîñòè (ñ óäëèíåííûìè ðåáðàìè).
Òåïëîîòâîäû áûâàþò ïàññèâíûìè è àêòèâíûìè. Ïàññèâíûå òåïëîîòâîäû ÿâëÿþòñÿ ïðîñòûìè ðàäèàòîðàìè, à àêòèâíûå ñîäåðæàò íåáîëüøîé âåíòèëÿòîð, òðåáóþùèé äîïîëíèòåëüíîãî ïèòàíèÿ.
Òåïëîîòâîäû ìîãóò áûòü ïðèæàòûìè ê ìèêðîñõåìå èëè ïðèêëååííûìè ê åå êîðïóñó.  ïåðâîì ñëó÷àå äëÿ óëó÷øåíèÿ òåïëîâîãî êîíòàêòà ìåæäó ðàäèàòîðîì è êîðïóñîì ìèêðîñõåìû èõ ïîâåðõíîñòè ñëåäóåò ñìàçàòü òåïëîïðîâîäÿùåé ïàñòîé. Îíà çàïîëíèò âîçäóøíûé çàçîð, îáåñïå÷èâ ëó÷øóþ ïåðåäà÷ó òåïëà. Íà ðèñ. 4 ïîêàçàíû ñïîñîáû ñîåäèíåíèÿ òåïëîîòâîäà è ïðîöåññîðà.
Ðèñ. 4.Ïàññèâíûå òåïëîîòâîäû ïðèêðåïëÿþòñÿ ê ïðîöåññîðó íåñêîëüêèìè ñïîñîáàìè
Ýôôåêòèâíîñòü òåïëîîòâîäîâ îïðåäåëÿåòñÿ îòíîøåíèåì òåìïåðàòóðû ðàäèàòîðà ê ðàññåèâàåìîé ìîùíîñòè. ×åì ìåíüøå ýòî îòíîøåíèå, òåì ýôôåêòèâíîñòü ðàññåèâàíèÿ òåïëà âûøå.
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ðàäèàòîðà â íåãî âñòðàèâàþò âåíòèëÿòîðû. Òàêèå òåïëîîòâîäû íàçûâàþòñÿ àêòèâíûìè (ðèñ. 5).
Ðèñ. 5.Àêòèâíûé òåïëîîòâîä, èñïîëüçóåìûé ñ ïðîöåññîðîì Pentium 4
 àêòèâíûõ òåïëîîòâîäàõ èñïîëüçóþòñÿ âåíòèëÿòîð èëè êàêîå-ëèáî äðóãîå óñòðîéñòâî îõëàæäåíèÿ, äëÿ ðàáîòû êîòîðîãî íåîáõîäèìà ýëåêòðè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ. Àêòèâíûå òåïëîîòâîäû îáû÷íî ïîäêëþ÷àþòñÿ ê ñïåöèàëüíîìó ðàçúåìó ïèòàíèÿ, ðàñïîëîæåííîìó íà ñèñòåìíîé ïëàòå (à â ñèñòåìàõ áîëåå ðàííèõ âåðñèé - ê ðàçúåìó ïèòàíèÿ äèñêîâîäà).
Óñòàíîâêà òåïëîîòâîäà
Äëÿ ýôôåêòèâíîé ðàáîòû ðàäèàòîðà íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü íàäåæíûé êîíòàêò ñ êîðïóñîì ïðîöåññîðà. Äàæå íåáîëüøàÿ âîçäóøíàÿ ïðîñëîéêà ìåæäó ïðîöåññîðîì è ðàäèàòîðîì ïðèâåäåò ê ïåðåãðåâó ïðîöåññîðà è âûõîäó åãî èç ñòðîÿ. Äëÿ íàäåæíîñòè ñîåäèíåíèÿ òåïëîîòâîäíûõ ýëåìåíòîâ èíîãäà èñïîëüçóþòñÿ ñïåöèàëüíûå êðåïåæíûå ìàòåðèàëû, íàïðèìåð òåïëîïðîâîäíûé êëåé. Îäèí èç ïðèìåðîâ êðåïëåíèÿ ðàäèàòîðà ïîêàçàí íà ðèñ. 6.
Ðèñ. 6. Òåïëîïðîâîäíûé ìàòåðèàë, èñïîëüçóåìûé äëÿ ïåðåäà÷è òåïëà îò êðèñòàëëà ïðîöåññîðà ê òåïëîîòâîäó
 áîëüøèíñòâå íîâûõ ñèñòåì èñïîëüçóåòñÿ óëó÷øåííûé ôîðìôàêòîð ñèñòåìíîé ïëàòû, íàçûâàåìûé ATX.  ñèñòåìàõ ñ ñèñòåìíîé ïëàòîé è êîðïóñîì ýòîãî òèïà óëó÷øåíî îõëàæäåíèå ïðîöåññîðà: îí óñòàíîâëåí áëèçêî îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, à âåíòèëÿòîð èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ â áîëüøèíñòâå ñèñòåì ATX óñòàíîâëåí òàê, ÷òî îáäóâàåò ïðîöåññîð. È ïîòîìó â òàêèõ ñèñòåìàõ ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïàññèâíûé òåïëîîòâîä (ò. å. îáîéòèñü áåç âåíòèëÿòîðà ïðîöåññîðà).
 êîðïóñå FC-PGA, èñïîëüçóåìîì â ñîâðåìåííûõ ïðîöåññîðàõ, íåîáðàáîòàííûé êðèñòàëë ïðîöåññîðà óñòàíàâëèâàåòñÿ â ïåðåâåðíóòîì âèäå íà âåðõíåé ÷àñòè ìèêðîñõåìû, áëàãîäàðÿ ÷åìó ýòîò êîðïóñ è ïîëó÷èë ñâîå íàçâàíèå (fip-chip - ïåðåâåðíóòûé êðèñòàëë). Ñáîðêà ïðîöåññîðà ìåòîäîì ïåðåâåðíóòîãî êðèñòàëëà äàåò âîçìîæíîñòü óñòàíàâëèâàòü òåïëîîòâîä íåïîñðåäñòâåííî íà êðèñòàëë, ÷òî ïîçâîëÿåò ìàêñèìàëüíî îòâîäèòü òåïëî îò ðàáîòàþùåãî ïðîöåññîðà.
Контрольные вопросы
1. Шина данных, шина адреса, внутренние регистры.
2. Ðåæèìû ïðîöåññîðà.
3. Áûñòðîäåéñòâèå ïðîöåññîðà.
4. Êýø-ïàìÿòü.
5. Свойства процессора.
6. Ïðîèçâîäñòâî ïðîöåññîðîâ.
7. Охлаждение процессоров.
