О российских микросхемах и процессорах - всё хорошо, ребята! Ч.2

Аватар пользователя kit

Друзья, всем доброго времени суток, спасибо за положительную реакцию на первую часть. Итак, продолжаем, очень просто о сложном (отчего будут условности и упрощения). Продолжу основы, чтобы уважаемый читатель лучше разбирался в сути, и навсегда забыл привычку сравнивать отечественные процессоры, с Intel, мол у них гигагерц больше, техпроцесс тоньше  (к концу третьей части, вы будете смеяться над критиками российских процессоров, причем сможете аргументировать). Просто процессоры бывают разные, для разных задач.

Введение 

Итак в предыдущей части мы рассмотрели, как уменьшение размеров транзисторов в процессорах (уменьшение техпроцесса) дает положительный эффект (в гражданских процессорах). 

Чтобы лучше понимать в предмете (к концу третьей части, вы будете смеяться над критиками российских процессоров, причем сможете аргументировать), поговорим, почему уменьшение техпроцесса часто противопоказано, и что в будущем человечество (при существующих технологиях) "упрется" в 7 нанометров (нм). Чтобы понять все это, поговорим о "кирпичиках" процессора - миллиардах его транзисторов.

Мы будем периодически проводить аналогию с краном с водой. На этой аналогии можно показать все проблемы 

 

Враги маленьких транзисторов. Слишком чувствительные

Все вычисления в процессорах как вы знаете состоят из нулей и единиц. 011000110101 и т.д. 

Как же их различают?

Дело в том, что в электронике нет никаких нулей и единиц. Есть пороговое значение напряжения, ниже которого считается, что это "логический 0", выше которого считается, что это "логическая 1". 

"Толстый" транзистор чувствительный как слон. Маленький же транзистор чувствителен, как жена-истеричка -- достаточно малейшего повода чтобы из спокойного состояния она перешла к психозу.

Процессору с современным малым техпроцессом требуются:

1. Суперстабильное питание, без малейших скачков и провалов.Привет от военных!

2. Отсутствие наводок и электромагнитных помех. Привет из космоса!

Иначе 0 может превратиться в 1 и наоборот. А это ошибка в программе, сбой, глюк. 

Вашему дешевому домашнему компьютеру ничего такого не грозит, наслаждайтесь, но в остальных двух категориях эволюция вынужденно пошла по другому пути. Там мегагерцы и "тонкие" транзисторы не нужны, и даже вредны. Но об этом будет в заключительной третьей части, когда буду говорить уже о конкретных процессорах. 

Сравним транзистор с водопроводным краном у вас на кухне. Старый кран для полного напора надо было открыть на два оборота. Вам поставили более продвинутый водопроводный кран, но теперь едва прикоснувшись, из него начинает хлестать струя полного напора. Вы теперь боитесь даже дышать возле него. 

 

Враги маленьких транзисторов. Квантовые эффекты

Представьте себе, что у вас в руках ракетка для тенниса, и вы играете со стеной. Любой человек в здравом уме скажет, что мячик от стены отскакивает. Всегда. 

Но вот однажды мячик не отскочил - он просто "как сквозь землю провалился". В данном случае сквозь стену. 

Это называется "туннелирование". Квантовый эффект, невозможный в макромире, при очень малых размерах вполне себе существует. 

Сравним транзистор с водопроводным краном у вас на кухне. Кран закрыт - вода не течет = 0. Кран открыт = 1. Вам поставили более продвинутый водопроводный кран, но почему-то когда вы его полностью закрываете -- вода продолжает тонко струиться. 
Хуже того, у ваших соседей началась такая же фигня. 
(эффект влияет и на соседние транзисторы)

 

Враги маленьких транзисторов. Ток утечки

Любому транзистору и проводнику требуется слой диэдектрика. Диэлектрик ток не пропускает. Чем меньше техпроцесс, тем тоньше слой диэлектрика. 

Проблема в том, что ничего на свете не бывает идеального (особенно сделанном руками человека). В любом случае, в диэлектрике имеются дефекты. Если пара-тройка дефектов в "толстом" диэлектрике на малых токах роли не роялят, то в "тонком" диэлектрике это уже проблема, и возникают токи утечки. 

Инженеры по разному извращаются, экспериментируют с различными материалами, но факт -- практически половина тепла, выделяемого вашим процессором это ток утечки, т.е. это половина всей потребляемой процессором энергии.

Сравним транзистор с водопроводным краном у вас на кухне. Вам поставили более продвинутый водопроводный кран, с более продвинутыми тонкими трубами. Трубы эти настолько тонкие, что сквозь них сочится вода! 
Вы ставите еще более продвинутый кран, но воды стало сочиться еще больше...

 

Заключение второй части

Наука не стоит на месте, а компании гонятся за прибылями. Союз этих двух сил породил у нас иллюзию, что "чем больше гигарерц -- тем круче" (процессор Эльбрус на практике с этим спорит, об этом в следующей части). 

"Чем меньше техпроцесс -- тем круче". Да, выше энергоэффективность и выше производительность. Да, это конечно так, но порождает огромные проблемы. Инженеры из TSMC вычислили математически, что при идеальных условиях (а значит недостижимых) физически возможный предел -- это 5 нанометров. Далее нужны иные физические принципы для электронной логики, например, основанные на значении спина протона.

Но есть и другие процессоры. Вообще, их принято делить на три категории:

1. Commercial (у нас "приёмка 1") -- обычные гражданские для коммерческого использования. Именно такие на вашем компьютере, смартфоне, в микроволновке.

2. Military (у нас "приёмка 5") -- с ограниченным распространением для военной техники, оборонных производств, авионики и т.д. Очень дорогие.

3. Space (у нас "приёмка 9") --  Для космоса и ядерных электростанций. С самым ограниченным распространением. Изготавливаются по технологиям, уже не имеющим почти ничего общего с первой. Запредельно дорогие.

Если хотите приключений, начните настойчиво искать, у кого бы прикупить процессоров на сапфировой подложке -- познакомитесь с интересными и неулыбчивыми людьми.

В следующей части будет уже про конкретнее о самих процессорах, особенно применительно к категориям, описанным чуть выше.

 

ИСТОЧНИК: Ivan Rubila

Комментарии

Аватар пользователя sPirtovicH
sPirtovicH(12 лет 5 месяцев)

"Чем меньше техпроцесс -- тем круче". Да, выше энергоэффективность и выше производительность. 

Я правильно понимаю, что речь идет о неизменности габаритов? Или в большом техпроцессе в принципе невозможна высокая производительность? =)

Аватар пользователя slonick
slonick(9 лет 8 месяцев)

Энергоэффективность не зависит от габаритов. Чем меньше транзистор, тем он энергоэффективнее.

Производительность, в свою очередь, зависит. И по моему мнению, да, на "больших техпроцессах" высокой производительности не добиться. Вернее, теоретически, конечно, можно, но на практике начинают вылазить проблемы интеграции, тепловыделения, надежности и т.д. Грубо говоря, теоретически на лампах можно построить аналог современного микропроцессора, но практически это невозможно.

Аватар пользователя Intel4004
Intel4004(11 лет 10 месяцев)

Чем тоньше техпроцесс - тем меньше паразитные емкости внутри кристалла - тем меньший ток нужен для изменения уровня. Что позволяет при той-же частоте жрать (и греться) меньше, или при том-же потреблении поднять частоту.

Аватар пользователя Nor
Nor(9 лет 3 месяца)

Спорные вопросы. Не обобщайте.

Аватар пользователя Johlyo
Johlyo(8 лет 3 месяца)

Меньше паразитные ёмкости? Меньший ток?? )) А Ом с Фарадеем то были дурачки...)

Аватар пользователя Lokki
Lokki(9 лет 3 месяца)

Любой транзистор 'содержит' кондесатор. И любой проводник - как индуктивность.

Аватар пользователя Хитрый Лис
Хитрый Лис(8 лет 11 месяцев)

Наберите в поисковике "переходной процесс в электрической цепи" и читайте во избежании глупого ерничания.

Аватар пользователя Александр Владимирович Пешков

при том-же потреблении поднять частоту

И шумовое днище за одно тоже приподнять. И хапнуть горя с самовозбуждением.

Аватар пользователя Джейсон
Джейсон(7 лет 10 месяцев)

Техпроцесс показывает в нанометрах размер одного транзистора. Чем меньше транзистор тем больше их можно разместить на одном квадратном сантиметре. чем больше транзисторов тем выше частота процессора и как следствие его производительность. Приятным бонусом является еще и то что при уменьшении техпроцеса помимо роста производительности сильно растет энергоэффективность. Каждый переход на новый техпроцесс дает скачек производительности при уменьшении энергопотребления. 

Комментарий администрации:  
*** Отключен (провокатор) ***
Аватар пользователя vGimly
vGimly(9 лет 4 месяца)

Опять же не каждый переход даёт "очевидное" уменьшение энергопотребления. О чём и статья :)

1. Бесконечного уменьшения техпроцесса не будет. Уже теоретический потолок полупроводников сейчас близок как никогда. Что-то другое на массовом рынке пока не особо изобретается.

2. Рост утечек снижает уменьшение энергопотребления. Классический пример - переход на 90 нм у Intel с их Pentium4. Хапнули тогда они с ним головной боли.

Статья Анпилогова недавно была. Кроме прямого закона Мура - есть ещё и обратный закон Мура. В районе потолка (или дна) любого процесса - даже экспоненциальный рост усилий даёт лишь относительно небольшой прирост в качестве продукта.

В частности такая беда была и есть с аккумуляторами. В то время, когда частоты, количество ядер, ёмкости накопителей удваивались и даже утысячерялись (даёт картинки SD карт с 128 Мегабайт до 128 Гигабайт за 12 лет) - ёмкости аккумуляторов хорошо если подросли на 40% при зачастую кратном росте их стоимости.

Аватар пользователя Дирижёр
Дирижёр(8 лет 10 месяцев)

"чем больше транзисторов тем выше частота процессора и как следствие его производительность"(c)

Бред сивой кобылы в лунную ночь.

Количество транзисторов за последние 10 лет увеличилось раз в 10, а частота процессоров осталась всё той же.

Идите отсюда в сад, школота.

Комментарий администрации:  
*** "Большевиков приравниваю к Геббельсу... Сам - дочь сдавшегося в плен расстрелянного петуха" (с) ***
Аватар пользователя 55aa
55aa(10 лет 8 месяцев)

Ну чо. Утечка хорошо проиллюстрирована. Для жен истеричек и соседей)

Аватар пользователя Старичок
Старичок(10 лет 10 месяцев)

Познавательно. Спасибо. А про влияние температуры на «потенциальный барьер» расскажете? 

Комментарий администрации:  
*** Земля это пассив (с) ***
Аватар пользователя Nor
Nor(9 лет 3 месяца)

Представьте себе трубу с громадным температурным коэффициентом линейного расширения и низкой теплопроводностью. Подогрели - сечение увеличилось. Остудили - уменьшилось. smiley

Аватар пользователя nictrace
nictrace(12 лет 4 месяца)

вот проблемы емкостных утечек краном уже не проиллюстрируешь)

Аватар пользователя Nor
Nor(9 лет 3 месяца)

Реакцией аварийного клапана на гидроудар для фронта импульса. Для среза ХЗ :)

Аватар пользователя nictrace
nictrace(12 лет 4 месяца)

если только трубой, при изменении направления в которой падает капля, а если изменение миллиард раз в секунду - хлещет потоком... laugh

Аватар пользователя Nor
Nor(9 лет 3 месяца)

Так и выходит. При повышении частоты клапан не успевает закрываться...

Аватар пользователя vGimly
vGimly(9 лет 4 месяца)

Тут скорее инерционность массы воды в трубах. Толще труба - больше в ней воды - большую массу надо раскачивать. Тоньше - труба - меньше воды в ней накоплено. Отсюда свойство конденсатора - невозможно "мгновенно" менять скорость и направление движения воды. Или надо прикладывать для этого больше усилий.

Индуктивность для труб с водой - кинетическая энергия движущейся воды.

Аватар пользователя Lokki
Lokki(9 лет 3 месяца)

Излив в ваннной, а кран где-нибудь на улице.

Т.е. кран закрыл, а вода ещё из излива ещё течёт.

Или, каждый акт включения-выключения - перенос (переподключение) длинного шланга, для чего надо дожждаться пока вода дойдёт до конца шланга, и потом воду из шланга слить.

Аватар пользователя ДоброКот
ДоброКот(10 лет 3 недели)

с длинным шлангом - это уже индуктивность)

Аватар пользователя украинец Абдулла

а кавитация исчезла штоли?

Аватар пользователя Aleks177
Aleks177(9 лет 11 месяцев)

Вам сделали водопровод из такой тонкостенной трубы, что если открыть кран с горячей водой, то холодная вода начнет нагреваться от трубы с горячей

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(12 лет 5 месяцев)

Впервые прочитал про последствия миниатюризации в виде повышения чувствительности к космическим частицам ещё году в 1998-м. Там рассуждали о том, что память уже становится уязвимой к подобным вещам, и не за горами те дни, когда методы повышения надёжности, до той поры использовавшиеся только в серверных системах, придут и на рабочий стол к обычному пользователю.

Аватар пользователя Rashad_rus
Rashad_rus(12 лет 4 месяца)

Оперативка тоже совершенствуется, а начали всё с контроля чётности, потом добавляют дупликацию, кэширование прямо в процессоре и прочие извраты...

А я хочу ноутбук на Эльбрусе... но не продают, а ведь был-бы неубиваемый девайс!

Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

А я хочу ноутбук на Эльбрусе... но не продают, а ведь был-бы неубиваемый девайс!

как это не продают ???

http://www.mcst.ru/zashhishhennyj-noutbuk-nt-elbrus2s

и еще 2 варианта на SPARC:

http://www.mcst.ru/zashhishhennyj-noutbuk-nt-r1000

http://www.mcst.ru/zashhishhennyj-noutbuk-nt-r500s

но на МКС не эльбрус, а ленова с современным техпроцессом.... :)

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя fastor
fastor(9 лет 2 месяца)
Срок службы, лет, не менее 12

Двенадцати, Карл!

Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

Срок службы 12 лет на языке производителя означает, что ноутбук проработает 12 лет, в случае бережного обращения и БУДЕТ РЕМОНТИРОВАТЬСЯ производителем ЗА ТВОИ ДЕНЬГИ все эти 12 лет.

В общем покупая его, ты будешь уверен, что через 5 или 10 лет придя в СЦ тебя не пошлют куда подальше со словами "оно устарело, мы его не чиним"

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя 13302
13302(8 лет 2 месяца)

а прайс?

Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

вот ниже пишут 300+, возможно снизится когда-нибудь, но только при наличии продаж.

Средняя наработка на отказ, ч, не менее 10000
Cрок хранения, лет

5

Гарантийный срок службы, лет

1

гарантию зажали ! всего 1 год...

наработка на отказ тоже не впечатляет...

яркость дисплея (довольно важный параметр для таких устройств) не заявлена.

 

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

"как это не продают ???"

Я звонил этим товарищам- во первых продают только организациям и гос структурам,во вторых цена на ноут от 300к руб ибо малый рынок + система защиты от не санкционированного доступа+ усиленная конструкция.

А жаль я бы на дачу взял.

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***
Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

на дачу есть интереснее вариант ;)

http://business.panasonic.com/toughbook/fully-rugged-laptop-toughbook-31...

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

Ну и нафиг он мне нужен ?

В каком месте  панасоник стал российским ?

П.С. Да и эксплуатация там мало чем от обычного ноута отличается ни ударопрочности, ни подводного применения.

 

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***
Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

я предлагал "на дачу", а не "российский", потом добавьте в стоимость к эльбрусу курсы линукса :)

Базовой операционной системой для НТ-ЭльбрусS является ОС «Эльбрус». Она построена на основе ядра Linux и поддерживает множество приложений с открытым исходным кодом

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

П.С. Да и эксплуатация там мало чем от обычного ноута отличается ни ударопрочности, ни подводного применения.

эльбрус:  при периодических и однократных ударных нагрузках (в том числе при падениях с высоты до 0,75 м). 

панасоник: Fully-rugged Panasonic computers are the first computers to be MIL-STD-810G certified for a range of extreme conditions including 72" drops1, shocks, vibration, humidity, altitude, rain-, dust- and sand-resistance, temperature extremes and thermal shock. Each of the nineteen MIL-STD-810G tests conducted have been certified by independent lab testing. MIL-STD-810G, which was created in October 2008, supersedes MIL-STD-810F.

76" это не 0.75м, а уже 1.93м ;)

по влажности у панаса IP65, значит можно поливать водой со всех сторон, но не погружать.

 

ну и самое интересное - экран панаса 1200нит, это в 3-4х раза ярче типичного ноута.

Если человеку придется всякий раз накрываться одеялом для того, чтобы разглядеть, что там на экране... сами понимаете.... много не навоюешь.... ))))

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

Падение на бетонную поверхность с высоты, м 0.75

Механический удар многократного действия при длительности от 5 до 15 мс, пиковое ударное ускорение,- 15 g

Механический удар одиночного действия при длительности ударного ускорения от 1 до 5 мс, пиковое ударное ускорение  50 g

Глубина погружения от поверхности воды не менее  1 м на срок  2 часа.

--------------------------------------

"Если человеку придется всякий раз"

Если человек слеп как крот то это его проблемы а не ноутбука.

-------------------------------------------------

"это в 3-4х раза ярче типичного ноута "

Спасибо но давайте мне пожалуйста циферки, сколько это значица будет в граммах?

 

 

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

Ок глянул сам - 1200 ну да наверно круто по сравнением с 400 у Эльбруса или 350 у моего домашнего который работает на 50% яркости, очень нужная ттх ..... наверное.

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***
Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

панас сертификация MIL-STD-810G включает: 

40G - 11ms - operating, т.е. НА ХОДУ выдерживает :)

далее его многочисленно роняют на толстую фанеру:

26 раз с высоты 121см (48")

потом ЕГО же

26 раз с высоты  152см (60")

потом ЕГО же

26 раз с высоты 183см (72")

т.е. всего кидают 78раз ! :)

Если человек слеп как крот то это его проблемы а не ноутбука.

на солнце без тени 300-400нит - это НИЧЕГО НЕ ВИДНО ))))))

Спасибо но давайте мне пожалуйста циферки, сколько это значица будет в граммах?

что в граммах ? яркость ? 1 литр водки  !

потом лечь спать, потому потому что ВСЕ РАВНО НИФИГА НЕ ВИДНО )))))))

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

А еще его можно 500 раз кинуть на пуховую подушку.

Ельбрус кидают на бетон .

------------------------

40G - 11ms - operating, т.е. НА ХОДУ выдерживает

А Эльбрус это держит надо понимать на плаву ?Что вы этим вообще хотели сказать ?Более того я не вижу где там эти ттх лучше чем у Эльбруса.

 

 

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***
Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

с 1.8м на фанеру, против бетона

вы считаете, что высоту в жалкие 0.75м есть смысл рассматривать ? вот если бы с 1.8м на бетон, это был бы респект )))

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

Твердость фанеры  20 ,  бетона  до 1000.

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***
Аватар пользователя roman.kuvaldin
roman.kuvaldin(12 лет 6 месяцев)

Дешевле раз в два года покупать ноутбук за полтинник.

Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

найдите мне ноут за 50 с яркостью экрана 1200 нит :)

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

Ваш стоит 200к

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***
Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

Если речь про работу на сонце, тот тут хоть 4шт по 50, хоть 1шт по 300(эльбрус) все ОДИНАКОВО БЕСТОЛКУ :)

а вот панас справится ;)

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

А солнце у нас 24/7/365 ? И везде зело яркое ?Или в тень нельзя встать или  шторы дернуть ?

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***
Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

в поле, в пустыне, в снегах где будете тень искать ???

кстати, у панаса киллинг фича: он может при -30С работать, а эльбрус только -10С и это печально.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

Диапазон рабочих температур внешних условий применения, °С –30 … +55

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***
Аватар пользователя Фиолетовый
Фиолетовый(7 лет 9 месяцев)

-30 есть у одной SPARC модели , у остальных включая эльбрус  -10С, при том что в России живем вроде, уж могли бы сделать...

Комментарий администрации:  
*** Отключен (Уличен в низкопробных набросах - https://aftershock.news/?q=node/811978) ***
Аватар пользователя СергиоПетров

Зато Эльбрус под водой 2 часа держит.

 

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический инфопонос и срач) ***

Страницы