• РЕГИСТРАЦИЯ

О российских микросхемах и процессорах - всё хорошо, ребята! Ч.1

246 42468

Как и обещал подписчикам, продолжаю тему IT. Очень простым языком, но буду зло разрушать некоторые мифы, отчего у либералов-западников истерика будет, а люди, знающие физику хоть на уровне школьной программы, всё поймут. 


Вступление 

Итак, не смотря на внедряемые в мозг россиян мифы, мол в России не производят ничего, тем более процессоры, отсталые и т.д. По факту, наши современные микросхемы и процессоры производятся и идут в том числе на экспорт, поскольку при сопоставимых с конкурентами характеристиках значительно дешевле. Это известно среди специалистов, но плохо известно широкому обывателю, тут мы просто сильно отстаём в освещении своих достижений.

Я постараюсь немного исправить этот пробел, но поскольку статья популярная -- в ней будет множество упрощений и допущений.

Как обыватели, мы ошибочно сравниваем все процессоры со знакомыми Intel и AMD, с ведущими грандами. Да, они крутые, и достичь таких же впечатляющих характеристик пока никто не может. Когда-то давно с ними наравне был Cirrus - но он сошел с дистанции и ушел из сегмента процессоров для настольных ПК. Однако, люди знакомые с микроэлектроникой уже на этом абзаце улыбаются -- дело в том, что знакомые нам Intel и AMD занимают совершенно ничтожную долю мирового рынка, даже в категории "гражданские процессоры общего назначения". (Почему гражданские, об этом в следующих частях)

Далее я для упрощения забугорным словом "процессор" буду называть все микроконтроллеры с программируемой аппаратно или программно логикой, не забивая голову читателя деталями. 

Процессоры есть везде. Мы привыкли что они в нашем компьютере, но нет, если оглянуться вокруг, они повсюду - даже в телевизоре, мультиварке и микроволновке.

Прежде, чем я вообще буду говорить о современных российских процессорах, читателю следует узнать о самом важном про процессоры, какие у них тонкие моменты. 

О гигагерцах и нанометрах

Пока познакомлю читателя с основами. 

Техпроцесс производства электроники мы привыкли измерять в нанометрах (нм). Грубо говоря, это влияет на размер одного транзистора в процессоре. Чем меньше нанометров, тем меньше каждый транзистор. А их в каждом процессоре от тысяч до миллиардов.

Чем это хорошо? Тем, что при том же энергопотреблении можно на кристалле разместить больше транзисторов -- они же совсем маленькие становятся. 

Но каждый из них потребляет энергию, и чем транзистор меньше, тем меньше энергии ему требуется для работы, а электричество нынче дорого.

Почему же мы не можем просто сделать за копейки один большой кристалл с "миллиардом" транзисторов по техпроцессу 90нм, а делаем их дорогие и маленькие 22нм? Технически всё возможно, но тут есть нюанс. В силу законов физики, каждый транзистор при работе выделяет тепло. Чем "толще" транзистор, тем больше побочного тепла каждый из них выделяет, и если процессор сделан по техпроцессу 22нм, то его еще можно охлаждать просто воздушным кулером, как в вашем домашнем компьютере. 

Точно такой же процессор, но "толщиной" 90нм будет греться, как забытая сковородка. Но есть и другая проблема, она состоит в частоте процессора.

Частота процессора. Еще один показатель, которым привык оперировать обыватель. Частота процессоров уже много лет не растёт, вы наверное заметили. Если в 90-х годах она росла, удваиваясь с каждой новой моделью, потом было замедление, а к 2010-му мы "зависли" в районе ~3 гигагерца (Ghz), и рост прекратился... И этому есть два объяснения. Первое простое -- снова тепло. Чем чаще мы "переключаем" каждый транзистор, тем сильнее он греется.

Кто видел видео про "оверклокеров" (люди, занимающиеся повышением производительности на нештатных токах и частотах), которые "разгоняют" процессоры до немыслимых частот, то заметили наверное, что там для охлаждения используются стаканы, куда периодически подливают жидкий азот. 

Вы бы наверняка не хотели дома со своим компьютером делать такое, чтобы почитать эту статью в браузере =)  

Тем более на таких частотах процессор работает крайне нестабильно и выдает кучу ошибок с неизбежным "синим экраном смерти"

Есть и вторая причина, связанная с первой. Она не так очевидна, поскольку внезапно связана, "та-дам", со скоростью света. 

Дело в том, что электрический ток в процессорах распространяется со скоростью света (почти, это грубое приближение, но будем считать так). Давайте посчитаем, вот у нас процессор 3 гигагерца. Т.е. 3 миллиарда тактов (тактовых отсчетов внутренней логики) за секунду. Считаем: 1 / 3000000000 = 3,3^-10 секунд на один такт. За это время со скоростью света электрон "пролетит" по проводам 0,0001км, т.е. всего 10 см.

Это немыслимо мало с учетом размера процессора и его изогунтых в 3-х измерениях внутренних дорожек, т.е. разные части процессора будут себя вести рассогласовано. Когда в одном конце кристалла начался новый такт с новой логикой, в другом конце еще не закончился предыдущий, еще не достиг своего блока вывода! Это очень плохо, это так же плохо, как у человека раздвоение личности.

С этим по-разному борятся, именно поэтому инженеры так любят хвастаться схемами блоков на кристалле процессора, вроде таких:

Особенно важно похвастаться количеством транзисторов на площадь кристалла. Вы ведь уже поняли про скорость света? 

Это не самая подробная схема, но каждый раз это победа инженерной мысли, и соответственно подробные схемы расположения логических блоков это коммерческая тайна.

Почему же огромная тактовая частота не важна? Вы уже догадались, процессоры давно перестали расти "вверх" (увеличивать частоту ради производительности) а стали расти "вширь":

 иметь больше ядер практичнее с точки зрения роста производительности.

Мы все знаем про процессоры типа Pentium Core2Duo, Core i5 и т.д., у многих дома даже мощные i7 с частотой целых 3,4Ghz

А еще, мы знаем что есть элитная серия процессоров для серверов и суперкомпьютеров -- крутейшие процессоры серии Xeon, которые стоят немеряно, неприлично дорого. Если захотите прикупить компьютер с таким процессором домой, то лучше сказать жене что это обычный дешевый компьютер, а шумит он так сильно и такой большой, потому-что очень дешевый, "пары тысяч рублей на маленький тихий корпус не хватило..." У меня так знакомый профессиональный фотограф без палева объективы за десятки тысяч рублей покупает. 

Так вот, в среднем тактовая частота этой элиты, внезапно, всего 2,2Ghz. Задумайтесь. Прежде чем критиковать российский процессор Эльбрус за низкую частоту. 

Я даже закину удочку, а что, если я скажу вам, что по факту производительность Эльбруса сопоставима с вдвое более высокочастотными процессорами Intel из высокого и дорогого сегмента? 

Но, об этом в следующих частях.


Заключение Ч.1

Итак, уважаемый читатель, из первой части вы поняли, что современные процессоры и их производительность это тонкий баланс взаимоисключающих условий: 

"толщина" транзистора + количество транзисторов в самом процессоре + размер кристалла процессора + ограничение по скорости света + тактовая частота.

Найти тут баланс можно множеством разных способов, как это было сделано в России я расскажу позже, а пока на подходе Ч.2, в которой я очень просто расскажу как работает отдельный транзистор в процессоре, почему они до сих пор не 1нм "толщиной", при чем тут квантовая физика и физика высоких энергий из космоса. Да-да, это важно, но это будет рассказано простым понятным языком, не пугайтесь.

А последствия квантовой физики вы можете увидеть прям сейчас на своем компьютере, зайдя в BIOS (если умеете) -- там вы увидите пункт "Spread spectrum", которого для старых процессоров еще не было, а теперь, есть. Это она, родимая, борьба с квантовыми эффектами на процессоре вашего домашнего ПК.


И да пребудет с вами сила!


Ivan Rubila


(А) - знак качества Alpha

    Невоенный анализ-74. Логика и математика. 17 ноября 2024

    Традиционный дисклеймер: Я не военный, не анонимный телеграмщик, не Цицерон, тусовки от меня в истерике, не учу Генштаб воевать, генералов не увольняю, в «милитари порно» не снимаюсь, ...

    Что показал в Китае своим виртуозным полетом Су-57
    • pretty
    • Вчера 15:08
    • В топе

    Человек в лампасахСоздать двигатель такого уровня на планете могут меньше государств, чем у вас пальцев на одной руке. Это сложнее, чем постройка ракеты, способной вывести на орбиту гроздь ядерных бое...

    «Живу как собака» – олимпийская призёрка поделилась, как ей тяжело жить в Лондоне, но в Россию не хочет

    «Живу как собака» – это из Лондона раздаются откровения Алёны Заварзиной, которая благополучно эмигрировала на Туманный Альбион ещё в 2019 году.Помнится, была такая весёленькая песня: «...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Ivan Rubila (A) 12 апреля 2019 г. 03:22

      Микрики 0x0011

      Я прочитал много постов, что Зеленский говно. Тоже говно, как и Порошенко. Круто. А за кого теперь голосовать простому хохлу, если все варианты это оба два говна без альтернатив? Есть другие кандидаты?...
      9301
      Ivan Rubila (A) Музыкальная пауза
      5 января 2019 г. 16:03

      Аудиофилим. Когда нужны высокоомные наушники и предусилитель к ним

      Продолжаем тему качества звука и тут будет что послушать. :) Итак! Прежде чем я начну отвечать на вопрос в заголовке, давайте прогреем наши уши нейлоном и отличными гармониками, желательно в теплых носках попивая глинтвейн: Ммммм. Если акустически стерильное помещение и капсюльный микрофон близкого поля возле комбика, бывают даже круче записи, но ...
      16448

      Аудиофилим: трейлер будущего поста, и вызов на баттл блогера "Чё поём?! Ликбез" :)

      Как вам такое, Илон Маск, и Чё поём? Страшно?! :) Как обычно, без шляпы, только оригиального отличнейшего технического качества музыка в посте. Будет всего один клип в трейлере будущего поста, для превью.Есть такое направление в музыке на Ютубе - один исполнитель записывает сам последовательно несколько дорожек с разной партитурой/вокалом/импровизацией, и потом с...
      6542

      Тема: Аудиофильное качество - примеры антисведения музыки

      Продолжаю тему. Как звукореж и диджей я мог провести многочасовую лекцию о том, что аудиофильское восприятие от аудиофильской шизы отличается кардинально. Дело не в проводах, друзья!Дело раздельном в восприятии частотных диапазонов. И талант звукорежа иногда состоит не в том, чтобы свести музыку (сведение всё-таки краеугольный камень), но наоборот, развести а не ...
      10746

      Мелодичнее какой? Корейский или японский?

      Это друзья, СЛОЖНЫЙ вопрос, какой из языков? Вообще группа девочек 2NE1 интересная. Их название это отличная фишка, название вслух произносится "ту эни ван", т.е. на слух переводится с английского по звучанию "для всех". Это расово корейские девочки, но вообще, в культуре K-POP так сложилось, что корейский K-POP это почти японский J-POP, и отсюда всякая странная турбу...
      13981
      Ivan Rubila (A) Музыкальная пауза
      4 апреля 2018 г. 22:42

      О кумире композиторов, которого мэтром считают... все музыканты!

      Считают его Мэтром и Клаус Шульц, и Питер Мергенер, и Ханс Циммер, и актеры Шон Коннери, и Харрисон Форд, и плюс еще множество режиссеров, статьи не хватит перечислить всех. И ваш покорный слуга Рубила считает его своим учителем, хотя он давал мало публичных лекций.Безусловно, многие узнали этого седого величественного деда с иллюстрации. Вангелис. Величайший и у...
      18127
      Ivan Rubila (A) Музыкальная пауза
      13 февраля 2018 г. 15:31

      Ладно, ПАУЗА, вы хотели не-попсу... Борюсь со стереотипом, что диджей - это попса

      Друзья и черти, поймите, конечно же диджей с музыкальным образованием и  многолетним стажем имеет превосходное представлени о самой разной музыке. Вы восторгаетесь классикой рока, джаза, блюза? Ок. Как насчет классики 50-60-х годов? Вы сейчас можете их слушать? На самом деле можете, если у вас правильный диджей - Рубила. Эта песня новодел, но в точности с со...
      10066
      Ivan Rubila (A) Музыкальная пауза
      10 февраля 2018 г. 14:24

      Сиськи! На самом деле сербская музыка, но в клипах у них всегда замечательные сиськи =))

      Друзья, после предыдщей части за Шахзоду и узбекскую музыку, кто не видел, сходите обязательно, теперь еще одна часть музыкальных культур нашего обширного шарика, третьего от Солнца, который, слава Всевышнему, находится в "Поясе Златовласки" (см. Википедию). Давайте же посмотрим на женщин! А еще, конечно же, послушаем хорошую, годную музыку. Умники с коммент...
      26945
      Ivan Rubila (A) Музыкальная пауза
      7 февраля 2018 г. 00:16

      Интернационализм? Он еще остался, но лишь в музыке. Шахзоды обожания пост

      Друзья, я хочу вам показать пример этого самого интернационализма, о котором так громко говорили во времена нашей комсомольской юности, но которого больше нет в наш век глобальных корпоративных войн. В музыке еще осталось что-то, я покажу два клипа.И сейчас оба они вокруг певицы Шахзоды, я даже специально на узбекский телеканал подписался, чтобы пообщаться с её русско...
      7834
      Ivan Rubila (A) Музыкальная пауза
      12 января 2018 г. 13:27

      (А) Качественное звучание музыки

      В этой статье будет всего один музыкальный клип. Я расскажу почему он и почему всего один. Потому-что он лучший по качеству звучания на Ютубе (IMHO). Как человек, много работавший на студии звукозаписи могу сказать, что это лучший мастеринг из всего, что я слышал вообще на Ютубе. Этот трек залит на ютуб в хайрезе, он сведён идеально, слышно задуманный арранж...
      6197
      Ivan Rubila (A) 21 декабря 2017 г. 00:49

      Прекрасный инсайд из Украины

      Это, друзья, чудесно. Мой давний друг и коллега по... в общем делам связанным с музыкой, но он на Украине, пока еще держится.С его слов: угадайте какая сейчас самая большая проблема всего ТВ Украины?......... Новый год!Эти придурки на украинском ТВ не могут найти на Новый Год достаточно музыкантов вообще, и ведущих в частности, которые бы пели, плясали и...
      25731
      Ivan Rubila (A) 15 декабря 2017 г. 17:55

      У ГосДепа новый план сорвать выборы Путина| Личинки интернета

      Друзья, заметил тут новый хайп. Он характеризуется просто "А ДАВАЙТЕ ПОМОЖЕМ ПУТИНУ ТЕМ, ЧТО БУДЕМ ЕГО КРИТИКОВАТЬ". Идея конечно зашибись какая интересная. Но это иностранная атака.Смысл этой атаки в том, что массовые сторонники Путина таким образом, делая якобы благое дело, сами же его и свалят своей массовой критикой. Из благих побуждений конечно!  ГосДеп США ...
      4863
      Ivan Rubila (A) 30 ноября 2017 г. 23:24

      Северная Корея - а что изменилось? А ничего. У США лишь проблема

      На минутку -- а почему весь "прогрессивный мир" до сих пор терпел Северную Корею? Да потому-что там несколько сотен стволов артиллерии в постоянной боевой готовности, для которых цели выставлены в Сеуле - столице Южной Кореи, и которые минут за 10-20 от города оставят руины с миллионами трупов. Да, обычная артиллерия добивает, расстояние небольшое. Обычная, банал...
      9210
      Ivan Rubila (A) 18 ноября 2017 г. 02:02

      Короткий экзерсис по случаю нынешнего отзыва турецких военных с учений НАТО

      Я окончательно убедился, что в НАТО сидят идиоты, один другого краше, которые совсем не знакомы с ближневосточными реалиями, вплоть до того, что нельзя есть левой рукой и пр. и пр. Но и Эрдогана не особо жалко, поэтому мини-экзерсис:  Реджеп Эрдоган плохо спал, таблетки мало помогали. Периодически его рот открывался как у вдыхающей рыбы, но потом вз...
      5714
      Ivan Rubila (A) 31 октября 2017 г. 00:57

      Реакция на пост Михаила "Попрошайки избили киборга"

      Добрый день, друзья! История, опубликованная Михаилом настолько чудесная, что я решил изобразить маленький опус из категории "адвокат дьявола":1. "Киборх" был в своем праве, пытался пресечь деятельность преступной группы, которые злоупотребляя доверием граждан изображали из себя волонтёров, а по совокупности фактов ввиду отсутствия официального инвентаря и патрон...
      9534

      Микрики 0x0010. Новые ученые степени

      Да, я увидел эту новость с глубочайшим восторгом. Цитирую:Ученые степени, присвоенные в ДНР и ЛНР, могут признать действующими в России. Кроме того, диссертационные советы республик могут объединить с российскими. С таким предложением выступили в интеграционном комитете «Россия — Донбасс»С одной стороны это правильное решение, наука в Новороссии не оста...
      5704
      Ivan Rubila (A) 12 марта 2017 г. 10:34

      Микрики 0x000A. Как Украина расплатится с долгами

      Добрый день, друзья! Десяточка подошла, в привычной программистам системе исчисления это 0x0A (но я два байта заложил).  Итак, у всех разумных людей есть вопрос, что если 404 берет новые долги уже просто, чтобы расплачиваться по процентам старых долгов, то это очень пи.дец. И ей дают эти кредиты чтобы она расплачивалась по процентам старых... Тут напрашивается ан...
      14205
      Ivan Rubila (A) 11 марта 2017 г. 02:00

      Микрики 0x0009. Причины смерти Чуркина не будут обнародованы

      Значит она не имеет криминальных причин. А разглашение причин естественной смерти могут справедливо запретить родственники, обычные гражданские родственники. Нет значит повода для истерик идиотов в интернетах "Чуркина убили", если ваши близкие умирают -- вы разве полны желания вопить на весь мир по какой конкретной причине? У вас кто-то разве умирал?Мир тебе...
      4717
      Ivan Rubila (A) 10 марта 2017 г. 09:36

      Микрики 0x0008. Мы продались туркам?! Нет. Про АЭС

      Коротко, микрик же. С одной стороны, АЭС Аккую мы строим за свои деньги в рассрочку, в кредит Турции. Кредит будет выплачен, это 100%. С другой стороны объясняю дебилам! 1 доллар сегодня дороже 1-го доллара через пять лет. Это очевидно? Процент прибыли будет капать просто потому, что доллар тоже подвержен инфляции. А кто-то не в курсе, почему страны "третьег...
      4502
      Ivan Rubila (A) 8 марта 2017 г. 10:27

      Микрики 0x0007. Я вместе с Охлобыстиным набил бы морды

      Поклонская? Ах да, шакалы скалятся. Но что случилось?Мироточение не обязано быть постоянным даже по церковным понятиям. Это и смысла не может иметь, чудо не вечно, оно ситуативно. И чего таить, церковные служащие часто ловко подделывали единичные случаи, чтобы продлить именно ситуативный случай чуда на пользу своего прихода, пусть и подлогом, но продлить. Было ли...
      7250
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика