Эксперты от уфологии на полном серьезе доказывают, что отсчет компьютерной эры надлежит вести с 1949 г., когда в небе над Нью-Мексико сошла с рельсов и грохнулась на землю знаменитая «летающая тарелка». Якобы, именно при потрошении остатков оной и были найдены те загадочные детальки, которые позднее превратились благодаря шаловливым ручонкам инженеров из Intel в первые микропроцессоры. Следует, правда, признать, что земные ученые отлично замаскировались: поначалу, для отвода глаз, им пришлось изобрести транзисторы, затем — интегральные схемы…
А уже потом, выждав почти четверть века, явить народу его величество микропроцессор! Допустим, так оно и было. И инопланетяне были (вскрытие их тел даже вроде бы было запечатлено на кинопленку, и сегодня соответствующий фильм продается едва ли не в каждом киоске), и инопланетные же процессоры. Правда, трудно представить себе НЛО, чьим управлением заведуют устройства, аналогичные первым процессорам Intel-4004. Но, может быть, поэтому и грохнулась тарелочка? Не будем спорить с уфологами — занятие это не только утомительное, но и бесполезное. А потому остановимся на голых фактах: в 1970 г. мудрый доктор Хофф (американцы несколько фамильярно зовут его Тэдом, но нам не помешает знать полное имя — Маршиан Эдвард Хофф) с командой инженеров из Intel сконструировал первый микропроцессор. Во всяком случае, так принято считать — хотя в действительности еще в 1968 г. инженеры Рэй Холт и Стив Геллер создали подобную универсальную микросхему SLF для бортового компьютера истребителя F-14. Но их разработка так и осталась в хищных когтях ястребов из Пентагона, в то время как детище Intel ждала иная судьба. Изначально процессор 4004 предназначался для микрокалькуляторов и был изготовлен по заказу японской компании Busicom. Правда, ввиду финансовых трудностей от выпуска калькулятора на основе микропроцессора японцы отказались, и разработка перешла в собственность не ожидавшей такого счастья Intel! Появление микропроцессоров изменило весь рынок микроэлектроники, и именно они способствовали появлению тех самых компьютеров, с которыми мы работаем сегодня! парадоксально, но практически сразу после появления микропроцессоров Intel утратила майку лидера в этой области: в брюшке первых персональных компьютеров, обжились «камешки» производства не Intel, а ее многочисленных конкурентов! Прежде всего Zilog и Motorola — именно эти компании были подлинными королями процессорного рынка 70-х. В частности, на мотороловском процессоре работал знаменитый «Альтаир», сбивший с пути истинного юного Билла Гейтса (кто знает, во что могла бы превратиться эта лопоухая коллекция веснушек, не встреться на его пути неказистый ящик с кучей лампочек и тумблеров!).Сама же Intel тоже получила шанс урвать свой кусок от пирога — но на этот раз синяя птица пролетела мимо руководства корпорации незамеченной. Однажды в дверь кабинета Гордона Мура, президента Intel, робко поскребся один из сотрудников. И, заикаясь от волнения, предложил шефу сварганить на основе ставшего популярным камешка недорогой компьютер. Совсем маленький — чтобы на столе помещался!— Позвольте спросить, и кому же пригодится эта фиговина? — вскинул бровиБольшой Босс.— Ну… — замялся новоявленный гений, — домохозяйкам, к примеру. Они в нем рецепты будут хранится— А может, еще барбекю на камешке жарить? — саркастически ухмыльнулся Мур. И, указав выскочке на дверь, вновь уткнулся в изучение графика поставок. Свою ошибку Мур и его коллеги поняли очень скоро. Но с лихвой наверстали упущенное, «сосватав» свой процессор Intel 8088 компании IBM. Плодом этого романа стал знаменитый компьютер IBM PC, вознесший на вершины славы Microsoft и Intel… Словом, всех, причастных к его созданию — за исключением самой IBM.Первый процессор работал на частоте всего 750 кГц. Сегодняшние процессоры от Intel быстрее своего прародителя более чем в десять тысяч раз, а любой домашний компьютер обладает мощностью и «сообразительностью» во много раз большей, чем компьютер, управлявший полетом космического корабля «Аполлон» к Луне. Недаром тот же Гордон Мур говорил: если бы автомобили развивались так же быстро, как процессоры, то сегодня на одном литре бензина мы могли бы проехать миллион километров, а сам автомобиль было бы дешевле выбросить, чем платить за парковку! Вообще-то процессор в компьютере не один: собственным процессором снабжена видеоплата, звуковая плата, множество внешних устройств (например, принтер). И часто по производительности эти микросхемы могут поспорить с главным, Центральным Процессором. Но в отличие от него, все они являются узкими специалистами — один отвечает за обработку звука, другой — за создание трехмерного изображения. Основное и главное отличие центрального процессора — это его универсальность. При желании (и, разумеется, при наличии необходимой мощности и соответствующего программного обеспечения) центральный процессор может взять на себя любую работу, в то время как процессор видеоплаты при всем желании не сможет раскодировать, скажем, музыкальный файл Любой современный процессор состоит из сотен миллионов отдельных электронных переключателей-транзисторов, соединенных между собой по специальной схеме. Трудно представить, что такое сложное устройство можно изготовить человеческими руками: легендарный левша — и тот умер бы от зависти! На самом деле процессоры из отдельных транзисторов, конечно, никто не собирает — это было бы просто невозможно. Для их изготовления используется выращенный по специальной технологии кристалл кремния, в который внесены специальные добавки. После изготовления пластину покрывают тонким слоем диэлектрика — оксида кремния, который в свою очередь покрывается светочувствительным лаком с особыми свойствами — фоторезистом. Затем на этот лак, как на обычную фотопленку, переносится со специального фотошаблона схема будущего
процессора. Во время экспонирования (засветки с помощью ультрафиолетовых лучей) фоторезист изменяет свои свойства: в зависимости от его типа засвеченные (или наоборот, не засвеченные) участки образуют устойчивый к внешним воздействиям защитный слой. Лак на незащищенных участках впоследствии протравливается, а в образовавшиеся «раны» на теле пластины добавляются специальные примеси, проникающие в кристаллическую решетку кремния. Полупроводниковый слой готов Но одним слоем дело не ограничивается: поверх напыления вновь наносится фото резисторный лак — и процесс повторяется снова и снова… Для связи отдельных слоев друг с другом используются ионы металлов: заполняя специально оставленные для них канавки, они образуют металлические дорожки-проводники. Похоже на слоеный пирог — а если вспомнить, что на каждой пластине помещается множество «клеточек», которые потом превратятся в отдельные процессоры, неудивительно, что такую пластину называют «вафлей»! На завершающем этапе «вафлю» разрезают на отдельные кристаллы: какая-то их часть идет в брак, а остальные — тестируются и, в зависимости от своего качества, маркируются как процессоры с определенной тактовой частотой. Можно сказать, что крохи-транзисторы (напомним, что их размер в современном процессоре в тысячу раз тоньше человеческого волоса) наделяют компьютер способностью «думать». Точнее — вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преобразуется любая поступающая в компьютер информация. Однако это будет не совсем правильно: ведь сами транзисторы способны лишь работать переключателями, пропуская или задерживая бегущий по каналам процессора ток! Поэтому чтобы понять, как процессор может обрабатывать информацию, нам нужно будет познакомиться с основными логическими блоками. С логической точки зрения процессор состоит из множества обрабатывающих информацию ячеек. Хранить такая ячейка может от 1 до 8 байт информации (комбинация из двух байтов иначе называется «машинным словом»). Впрочем, далеко не
все регистры заняты обработкой данных: часть из них, так называемые «адресные» и «сегментные» регистры, занимаются «пропиской» данных в ячейках памяти, другие регистры отвечают за самодиагностику процессора… Словом, внутри каждого «камня» существует целый город, каждый житель которого четко знает свои обязанности. Вроде бы все понятно, однако пока что вы не получили ответа на главный вопрос: каким образом процессор взаимодействует с программной начинкой нашего компьютера? Для того чтобы объяснить это взаимодействие, попробуем представить себе компьютер в виде большой кухни, где есть повар, плита и продукты, из которых готовятся блюда. Задачи программы (которая в этой кухне работает поваром) —подготовить данные (продукты) для кулинарной обработки на плите-процессоре. Подобно тому, как повар шинкует и нарезает кубиками овощи, программа переводит данные на язык понятных процессору инструкций. Один большой процесс, будто сложение двух чисел или воспроизведение музыкальной композиции, разбивается на множество кусочков-операций. На уровне процессора это выглядит просто «считать информацию, проживающую в памяти по такому-то адресу, переместить ее в такой-то регистр». Каждый кусочек информации проходит через своеобразный конвейер, где каждый «рабочий» выполняет только одну простую операцию.
На выходе прошедшие через «кулинарную обработку» данные вновь передаются программе-повару, которая умело сервирует всю эту стряпню и подает ее на красивой тарелочке на ваш стол. Впрочем, один процессор, каким бы могучим он не был, с обработкой информации справиться не в состоянии: для этого ему нужно общаться со множеством других компьютерных устройств: жестким диском, оперативной памятью и т. д. Для
этого в компьютере существует специальная скоростная магистраль, по которой данные передаются к процессору и обратно — она называется «шиной». С ее работой мы подробнее познакомимся в главе, посвященной системным платам.Но все же, когда речь заходит о покупке нового компьютера, то первым делом мы смотрим именно на процессор: от его выбора зависит очень и очень многое! А вы-
бор этот сделать порой не просто: сегодня на рынке можно найти десятки моделей процессоров. И у каждого из них есть свои особенности и отличия в скорости, архитектуре… И, конечно, в цене. Поэтому нам с вами просто необходимо понять, чем же отличаются друг от друга разные процессоры?
Начнем с семейства процессоров. То есть — с производителя. Вы уже знаете, что через пару лет после изобретения процессора у Intel появились шустрые конкуренты — рынок есть рынок! Одни из них, такие как Motorola, VIA, Cyrix — потихоньку сошли со сцены. А вот компания AMD осталась: сегодня ее процессоры конкурируют с изделиями Intel фактически на равных. Лидеры в гонке постоянно меняются: если в середине нынешнего десятилетия перевес был на стороне AMD, то сейчас «лидерская майка» принадлежит Intel. Несмотря на то, что в основе процессоров и Intel и AMD лежат схожие принципы (иначе они не были бы совместимы на программном уровне!), «железа» каждый из них требует разного. Как минимум, системная плата, а иногда и память «заточены» под конкретный тип процессора. Установить процессор от AMD на плату для Core 2 Duo вы, при всем желании, не сможете (хотя лет десять назад это было вполне возможно). Более того, даже процессоры одной фирмы часто создаются под совершенно разные «гнезда»: в большинстве случаев это сделано из чисто маркетинговых соображений, чтобы вынудить покупателя при смене процессора покупать еще и новую системную плату. Реальной необходимости в таком разнообразии гнезд, как и процессоров, нет никакой: к примеру, разница в производительности между старыми процессорами Core 2 Duo и новыми Core i7 в большинстве задач не превышает 10 %. При этом разница в стоимости этих двух платформ составляет чуть ли не 400 долларов! Совет: если вам необходим игровой компьютер среднего уровня, присмотритесь по- пристальней к изделиям с логотипом AMD на корпусе. Конечно, процессоры AMD несколько уступают Intel по реальной производительности при той же тактовой частоте — однако это отставание нивелирует серьезная разница в цене всей «платформы» (процессор плюс системная плата). Сэкономленные средства лучше потратить на более производительную видеоплату, что может здорово прибавить прыти всей системе в целом. С другой стороны, системы для серьезных вычислений или обработки видео, а также экстремального «гейминга» лучше строить на основе топ-моделей Intel. Если не в видео, ни в игрушках вы не заинтересованы, то все эти виртуальные баталии Intel и AMD вам будут совершенно неинтересны. То же самое относится и к ноутбукам.