Orada böyük bir 'nano dünyasıdır, elə deyilmi? - Biz insanlar bu və ya digər şəkildə ölçüləri həddən artıq olan şeylərdən çox təəccüblənirik. Dünyanın ən hündür göydələnlərinə baxdığımızda mühəndislik qüdrətimizə heyran qalırıq, eyni zamanda kompüter və ağıllı telefonların insan gözünə az görünən elektron komponentlərlə işləmə bacarığına heyran qalırıq və bunun üçün bir mikroskop tələb edirik. ətraflı məlumat almaq.
Tez-tez mühəndisliyimizin son nəticəsinə heyran qalırıq və həqiqətən necə işlədiyini və bu böyük nailiyyəti əldə etmək üçün nəyin lazım olduğunu çox düşünmürük. Bəlkə də quruluşu necə əldə etdiyimizi və oraya çatmaq üçün nəyin lazım olduğunu öyrənsək daha da təsirlənərik.
Çatdığımız mühəndislik dahisinin nümunəsi olaraq bir mikroçipdən və ya qısaca bir çipdən istifadə edə bilərik - saniyədə milyonlarla hesablama kiçik bir kiçik çip üzərində aparılması fikri. Bu arada, 50 il əvvəl saniyədə yalnız yüzlərlə hesablama apara bilən bir kompüterin yerləşməsi üçün bütün bir otağa ehtiyacınız var idi. Ancaq bu fişlərdən bir neçəsini tutan bir silikon gofret görəndə və bəzi sxemləri müəyyənləşdirə bilsəniz, həqiqətən bu fişlərin necə işlədiyini anlayırsınız?
Mikroçipin nano dünyasında sürətli bir tura çıxaq.
Əsas quruluşu
Mikroçip, ən əsas mənada, elektron cihazın beyin və sinir mərkəzidir. Məsələn, öz beyniniz bir təlimat alacaq və onu işləyəcək və sonra bu təlimatı necə yerinə yetirəcəyinizi (əllərinizi müəyyən bir şəkildə hərəkət etdirmək və ya ayağınızı qaldırmaq) bədəninizə izah edəcəkdir. Və öz insan sinir sisteminiz kimi, bir mikroçip çox müxtəlif, lakin mütəşəkkil elektrik dövrələrinin “dolaşıqlığına” malikdir ki, bunların hamısı soruşulan saysız hesablamaların işlənməsi və nəticənin uyğun hissəsinə göndərilməsi baxımından öz məqsədlərinə xidmət edir. elektron cihaz. Məsələn, kompüterin açılmasını və ya kameranı ağıllı telefonunuzda aktivləşdirməsini və ya iTunes və ya Google Play-i açmasını söyləyən bir tranzistor və ya dövr var. Kompüterinizin demək olar ki, hər bir funksiyası uyğun bir dövrə malikdir və bütün bu sxemlər bir çipdədir.
3 Əsas funksiyalar
Nə qədər dövrəyə sahib olsanız və çipdə nə qədər yaddaş yığılsa da, bir çip əsasən üç funksiyaya malikdir və sxemlərin hər biri bu funksiyalardan ən az birini yerinə yetirir:
- Riyaziyyat əməliyyatları həyata keçirin. Bəli, bu toplama, çıxma, vurma və bölmədir. Əlbətdə bəzi funksiyalar bunların mürəkkəb versiyalarıdır, amma yenə də. Bəzi funksiyalar yalnız müəyyən bir riyaziyyat tənliyi işləndikdən sonra yerinə yetirilə bilər və cavab nəyin yerinə yetirildiyini təyin edir.
- Məlumatları bir yerdən digərinə köçürün. Bəzən cihazın bir hissəsində digərindən daha tez bir məlumat parçası istifadə olunur və daha tez işlənir. Smartfonunuzda olduğu kimi kameranıza aid məlumatlar kameraya daha yaxın bir ərazidə daha yaxşı ola bilər, telefon funksiyalarını yerinə yetirmək üçün verilənlər isə yaddaşın o hissəsinə yaxın daha təsirli bir şəkildə işlənəcəkdir.
- Qərarlar qəbul edir və sonra verilən qərara əsasən yeni bir təlimat dəstinə keçir. Əvvəllər tərtib etdiyimiz axın qrafiklərini xatırlayırsınız? O axın qrafikləri - ovallar, düzbucaqlılar, kvadratlar və almaz “qərar” forması arasındakı xətlər və oxlarla bu funksiyanı mahiyyətcə əhatə edirdi. "Qalan yeməyiniz kifayət qədər isti?" almaz şəklində “Bəli” “Yeməyinizdən ləzzət alın” deyən bir düzbucaqlıya işarə edirdi. "Xeyr" xətti, almazın üstündəki "Yeməyinizi müəyyən bir müddətə mikrodalğalı sobaya qoyun və Başlat" deyən düzbucaqlıya qayıdır.
Kompüterim bu qədər sürətli görünür?
Bütün proseslər bir göz qırpımında baş vermir. Prosessorlarda “saat dövrləri” prosessorun əsas təlimatı emal edə biləcəyi sürəti müəyyən edir. Bununla belə, tez-tez bu kompüterlərdən daha uzun çəkə biləcək icraatları yerinə yetirmək istənilir - məsələn, qabaqcıl qrafiklərin göstərilməsi və ya video axını. Bu tip əməliyyatlar çox mürəkkəbdir, ona görə də tez-tez çiplər bir-biri ilə üst-üstə düşən sxemlərlə hazırlanır – başqa sözlə, boru kəməri adlanan proses vasitəsilə bu mürəkkəb təlimatı daha tez yerinə yetirmək üçün çoxlu sxemlər ola bilər. Bu proses mürəkkəb bir əməliyyatı mərhələlərlə yerinə yetirir ki, o, tək bir dövrə ilə müqayisədə daha sürətli yerinə yetiriləcək. Məsələn, bir videonun yayımlanması altı "saat dövrü" tələb edirsə, silikon vafli çipində video axınına həsr olunmuş altı dövrə olacaq və hər bir dövrə hər "saat dövrü" zamanı prosesin fərqli mərhələsində olacaq. ki, belə görünür ki, bu xüsusi tapşırıq hər bir dövrədə icra olunur. Bu, buferləşən və ya sıçrayan və ya bəzən donan video və videonun daha hamar axınını izah edir – bu, çox vaxt həmin video axını gücünə həsr olunmuş sxemlərin sayından və icranı qüsursuz etmək üçün kifayət qədər sxemlərin olub-olmamasından asılıdır.
Çiplərin necə işlədiyinə dair mükəmməl və texniki detallara gedən bəzi məqalələr var, amma bu, ən azından bir kompüter cihazının mikroçip səviyyəsində "başlıq altında" nə baş verdiyini çox sadə bir şəkildə izah etməlidir.
Müəllif haqqında
David Woodburn son bir neçə ildir texnologiyada çalışır və bu yaxınlarda mikroçiplərlə işləməyə başladı.
Şəkil kredit: Peter Şenks / Meneer Dijk
