آشنایی با دنیای پردازنده‌ها و ویژ‌گی‌های آن‌ها - قسمت دوم

در بخش اول مقاله آشنایی بیشتر با پردازنده‌ها شما را با باکس یا ترِی بودن و حافظه کش آشنا کردیم. در این قسمت به فناوری ساخت، لیتوگرافی و مفهوم فرکانس پردازنده خواهیم پرداخت. با ما در اگزومگ همراه باشید.

شما اکنون با اکثر اصطلاحات به کار رفته در جدول فوق آشنا هستید. در این مقاله ما به بررسی تکنولوژی ساخت سی‌پی‌یو می‌پردازیم. در هنگام معرفی نسل 10 پردازنده‌های اینتل شاهد حجم عظیمی از انتقادها بودیم، انتقادهایی که همگی نسبت به تکنولوژی ساخت 14 نانومتری بودند، و خیلی‌ها انتظار استفاده اینتل از تکنولوژی 10 نانومتری را داشتند.

اما فناوری ساخت 10 نانومتری چیست؟

در بحث فناوری ساخت با دو واژه بیشتر آشنا می‌شویم، لیتوگرافی و نانومتر. واژه نانومتر یعنی یک متر ضرب در عدد ^9-10 و به زبان کاملا ساده یعنی اگر یک متر را به هزار بخش تقسیم کنید، هر بخش را یک میلی متر می‌گویند، حال اگر یک میلی متر را هم به هزار بخش تقسیم کنید، به میکرومتر می رسید. حالا کافی است میکرومتر را به هزار بخش تقسیم کنید به هر بخش به دست آمده یک نانومتر می گویند. این ساده‌ترین تعریف واژه نانومتر است.

ما می‌دانیم که پردازنده مجموعه‌ای از چند بخش است که یکی از آن‌ها واحد پردازش بوده و خود واحد پردازش تشکیل شده از چند میلیارد ترازیستور است. واژه فناوری ساخت یا لیتوگرافی پردازنده به میانگین فاصله میان این ترانزیستورها اشاره می‌کند. پس لیتوگرافی 10 نانومتری یعنی میانگین فاصله بین هر دو ترانزیستور حدود 10 نانومتر است.

خود کلمه لیتوگرافی یک واژه یونانی به معنای سنگ نگاری است. لیتوگرافی در پردازنده همان فرآیند تولید و ساخت یک پردازنده و چاپ آن توسط دستگاه‌های مخصوص است. این‌ که اجزای یک سی‌پی‌یو با چه فاصله‌ای در کنار هم باشند و به چه نظم و آرایشی قرار بگیرند همه به لیتوگرافی پردازنده وابسته است. اما کم شدن فاصله قطعات و افزایش تراکم قطعات چه اهمیتی دارد و چرا این همه تاکید بر برتری پردازنده‌هایی با لیتوگرافی کم‌تر وجود دارد؟

دلیل اول: مصرف کمتر مواد اولیه

بی‌شک ایجاد هر تغییری در محصول نیازمند بازنگری در خطوط تولید است و از جایی که محصول ما پردازنده است، این تغییر احتمالا بسیار گسترده خواهد بود. فرآیندهای طراحی و تولید نیازمند به روز رسانی می‌شوند و دستگاه‌های جدیدی برای ساخت پردازنده جدید با لیتوگرافی کمتر مورد نیاز هستند. اما این همه چیز نیست و بعد از صرف هزینه اولیه شرکت می‌تواند در سایر هزینه‌های تولید و مواد اولیه صرفه جویی کند. برای مثال یکی از موادی که در ساخت پردازنده‌ها به صورت گسترده به کار گرفته می‌شود سیلیکون است. این ماده به صورت کاملا خالص در آزمایشگاه‌های شرکت‌ها تولید شده و خالص سازی هر گرم از آن هزینه بالایی دارد. اما با کاهش لیتوگرافی سیلیکون مورد نیاز برای ساخت یک پردازنده کاهش یافته در نتیجه هزینه‌ ساخت یک پردازنده کمتر می‌شود.

دلیل دوم: افزایش توان پردازش

شما اکنون می‌دانید که واحد پردازنده تشکیل شده از تعداد بسیاری ترازیستور است. هر چه لیتوگرافی پردازنده کمتر باشد یعنی فاصله اجزای آن کمتر می‌شود و فضای بیشتری برای قرار دادن ترانزیستورها به وجود می آید و تولید کننده‌ها می‌توانند در یک حجم مشخص تعداد بیشتری ترانزیستور قرار دهند که این کارایی پردازنده را افزایش می‌دهد.

 دلیل سوم: کاهش مصرف پردازنده

یکی دیگر از مزیت‌های کاهش لیتوگرافی سی‌پی‌یو، کاهش توان مصرفی آن است. هرچه بخش‌های یک پردازنده به یکدیگر نزدیک‌تر باشند یعنی جریان برق نیاز کمتری به جابجایی و طی کردن مسافت ها دارد، در نتیجه مقاومت درونی کاهش می یابد و آن بخش از انرژی که به گرما تبدیل شده و هدر می‌رود کاهش پیدا می‌کند.

اما توجه داشته باشید لیتوگرافی کمتر همیشه موجب کاهش توان مصرفی نمی‌شود. اگر شرکت تولید کننده بتواند کاهش لیتوگرافی را با کاهش مقاومت سی‌پی‌یو همراه کند، آن وقت توان مصرفی کاهش یافته و موجب بهبود عملکرد پردازنده خواهد شد. در حال حاظر پردازنده‌های ۱۰ هسته‌ای با فناوری ۱۴ نانومتری را از اینتل شاهد هستیم که توان مصرفی در حد پردازنده‌های ۳۲ هسته‌ای AMD با فناوری ساخت ۷ نانومتری دارند.

دلیل چهارم: افزایش فرکانس پردازنده

با کم شدن لیتوگرافی سی‌پی‌یو اندازه خازن‌های تشکیل دهنده آن کم شده و این کم شدن به معنای پایین آمدن ظرفیت خازن است. کمتر شدن ظرفیت یک خازن موجب شارژ و دشارژ (تخلیه) سریع‌تر آن می‌شود. در نتیجه فرکانس و کلاک پردازنده افزایش پیدا می‌کند.

اما در ارتباط با فرکانس کاری پردازنده باید گفت که واحد اصلی اندازه گیری برای فرکانس پردازنده واحد گیگاهرتز است. هر گیگاهرتز در حقیقت یک میلیارد پردازش در ثانیه است و در دو پردازنده یکسان، آن که فرکانس بالاتری داشته باشد سریع‌تر است و از آن جایی که هر هسته در واقع یک پردازنده‌ی مجزا با فرکانس خاص خود است، می‌توانیم بگوییم یک پردازنده‌‌ی شش هسته‌ای ۳.5 گیگاهرتزی از یک پردازنده‌ی چهار هسته‌ای ۳.8 گیگاهرتزی سریع‌تر است.

درباره فرکانس کاری در پردازنده‌های اینتل باید گفت اینتل در نسل 10 پردازنده‌های خود توانسته فرکانس‌های کاری بالاتری را به‌دست آورد. رسیدن به فرکانس بالاتر نتیجه کم کردن از ضخامت هسته‌ی پردازنده (Die) و افزایش ضخامت پخش‌کننده‌‌های حرارت یا همان Integrated Heat Spreader است. اما از نظر طراحی و معماری بکار رفته در این پردازنده‌ها، هنوز هم هیچ تغییری را نسبت به نسلِ SkyLake عرضه شده در سال ۲۰۱۵ میلادی شاهد نیستیم.

فروشگاه اگزو گیم عرضه کننده تمامی تجهیزات و کالاهای گیمینگ است و همچنین در کنار آن، خدماتی نظیر مشاوره رایگان فنی نیز به گیمرهای ایرانی ارائه می‌دهد. برای دریافت مشاوره و یا هرگونه سوالی می‌توانید با شماره ۸۸۹۴۶۵۶۱ تماس گرفته و یا به بخش دایرکت اینستاگرامِ اگزوگیم مراجعه کنید.