Z czego wykonane są układy komputerowe? [Technologia wyjaśniona]

Jeśli kiedykolwiek się zastanawiałeś, “Z czego wykonane są układy komputerowe?” - To trudniejsze pytanie, niż mogłoby się wydawać. Układ komputerowy to każde małe urządzenie elektroniczne, które zawiera układ scalony (IC). Oznacza to, że jeśli spojrzysz na zwykły obwód elektroniczny, taki jak miedziane linie na zielonych tablicach w radiu, obwód ten zostanie zminimalizowany i zintegrowany w „chipie”.

Więc to nie jest ograniczone do Central Processing Units (CPU), ale może obejmować dowolne inne tranzystorowe urządzenie w komputerze.

Dlaczego mówię tranzystor? Cóż, tranzystor jest elementem elektronicznym odpowiedzialnym za część obliczeniową układu scalonego. Pomyśl o tranzystorze jak o przełączniku. Jeśli warunki elektroniczne są prawidłowe, przełącznik może być włączony. Jeśli warunki nie są odpowiednie, przełącznik może być wyłączony. On może reprezentować true, a off może reprezentować false. Włącz może reprezentować liczbę dwójkową 1, a wyłączony może reprezentować liczbę dwójkową 0.

Trzymając nieco metaforę przełącznika, zapalona żarówka reprezentuje dobrze oświetlone pomieszczenie. To jest informacja. Jedna mała informacja. Jeśli chcesz podjąć decyzję z WIELKIMI informacjami, będziesz potrzebować DUŻEJ tranzystorów. Widziałeś tranzystor? Są dość duże w porównaniu do tego, co jest na IC. Dla porównania, oto obraz tego, jak wyglądał pierwszy tranzystor.

Ten tranzystor może jednocześnie odpowiedzieć tylko na jedno małe pytanie - tak czy nie? Prawda czy fałsz? Włączone lub wyłączone?

Ile decyzji potrzeba, aby uruchamiać programy, których używamy obecnie na komputerach, sekunda po sekundzie? Miliony? Miliardy? Szczerze mówiąc nie wiem. Ale mogę powiedzieć, że w przestrzeni o wymiarach mniej więcej cal na cal, Intel zatłocził 731 milionów tranzystory w i7 Processor Extreme Edition. To powinien być teraz najnowszy i największy procesor dla komputera stacjonarnego.

Jak możesz sobie wyobrazić, naprawdę ciężko byłoby wcisnąć całą miedzianą i lutownicę, którą widać na starym tranzystorze powyżej. Potrzebne były więc nowe materiały. Wprowadź materiał półprzewodnika. Słyszałeś o krzemie, prawda? To półprzewodnik. Jaki półprzewodnik pytasz? Dobre pytanie. Wiesz, jak miedź jest przewodnikiem elektrycznym, prawda? A guma lub szkło są uważane za izolatory elektryczności, co oznacza, że ​​nie przepuszczają elektryczności, prawda?

Cóż, rodzaj półprzewodnika przepuszcza prąd w odpowiednich warunkach. Pomyśl o tym jak o obciętym wężu. Jeśli jest wystarczające ciśnienie lub siła elektromotoryczna (EMF), woda lub prąd przepłyną.

Teraz możesz zobaczyć, jak ważny jest krzem w budowie tych obwodów. Istnieją inne materiały półprzewodnikowe, ale mamy krzem w takiej ilości, że jest to najbardziej ekonomiczny materiał w użyciu. To krzemowy wafelek, poniżej wypolerowany.

Uff, jasne jak błoto?

Teraz weź tę główną część procesora, zwaną kością i pomyśl o ponad 700 milionach tranzystorów. Czy widzisz 700 milionów małych gniazd, w których umieszczasz swój procesor? Nie. Na spodzie procesora znajduje się 1366 styków. W matrycy znajduje się garść małej elektroniki i procesora łączących 700 milionów tranzystorów w zaledwie 1366 pinów. Lubię próbować to sobie wyobrazić, myśląc o wszystkich drogach i ulicach w kraju prowadzącym do zaledwie kilku tysięcy głównych autostrad.

Tak więc krótka odpowiedź na pytanie, ” Z czego wykonane są układy komputerowe?” jest mnóstwo tranzystorów, trochę nadprzewodzącego krzemu i niesamowicie niesamowita technika. Poważnie, po prawie 20 latach pracy z komputerami i innymi układami scalonymi nadal trudno mi zrozumieć, jaki to cud. Spójrz na rysunek właśnie za pakiet, w który wchodzi kostka.

Mam nadzieję, że ten artykuł pomógł ci zrozumieć, z czego wykonany jest układ komputerowy. Jeśli tak, daj mi znać w komentarzach. Jestem kruchy i potrzebuję potwierdzenia. Jeśli tak się nie stało, daj mi znać, żebym mógł spróbować wyjaśnić wszystko. Będę tylko trochę płakać. ;)

Zdjęcia: Wikimedia, Intel