Plytki drukowane w domu_1.pdf

D awnych wspomnień czar

25 lat istnienia mikroprocesora

czyli rewolucja przez przypadek, część 2

Rewolucja PC

Pierwszy komputer PC wywołał komputerową

rewolucję. Obecnie komputery PC są wszędzie.

Pracuje ich na świecie ponad 200 milionów.

Dziecko siedzące przy pececie z Pentium ma do

dyspozycji większą moc obliczeniową niż opera−

torzy komputerów mainframe zaledwie dziesięć

lat temu i więcej, niż Ameryka użyła do wysyłania

ludzi na Księżyc.

PC zdemokratyzował zastosowanie komputera

na całym świecie. Wielu ludzi uważa dziś, że podstawy wiedzy technicznej

stanowić będą o możliwościach kariery przyszłych pokoleń. Możliwości ludz−

kie opierać się będą na zdolnościach do zbierania, przetwarzania i dystrybu−

cji informacji za pośrednictwem coraz potężniejszych komputerów PC. Jak

zauważa Hoff, wynalazca mikroprocesora: “Informacja to potęga. Bardzo mi

się podoba, jak mikroprocesory rozprzestrzeniają tę moc po świecie”.

Obecnie nasze życie codzienne ponownie podlega rewolucyjnym zmia−

nom, tym razem za sprawą komputera PC występującego w roli działające−

go w sieci urządzenia do komunikacji. Organizowane za pośrednictwem

komputerów PC wideokonferencje, sieci wewnętrzne i Internet stają się

nowymi narzędziami porozumiewania się. Ludzie na całym świecie korzys−

tają z komputerów PC w celu podłączenia do Internetu oraz oglądania i two−

rzenia nowych światów rozrywki, informacji i łączności.

W 1991 roku koszt komputera PC z proceso−

rem Intela wynosił około 225 dolarów na milion

operacji na sekundę (MIPS). Obecnie procesor

Pentium Pro oferuje ogromną moc obliczeniową

przy koszcie zaledwie 7 dolarów na MIPS. “Gdy−

by przemysł samochodowy rozwijał się tak szy−

bko jak przemysł półprzewodników, Rolls Roys

przejeżdżałby na litrze benzyny przeszło 200 tysię−

cy kilometrów i taniej byłoby go wyrzucić niż za−

parkować.”

Rewolucja PC

Procesor Pentium.

Maszynka do mikroprocesorów

W 1985 roku Intel wprowadził na rynek proce−

sor i386. Zbudowany w architekturze 32−bitowej

i zawierający oszałamiającą liczbę 275.000 tran−

zystorów, układ wykonywał ponad pięć milionów

operacji na sekundę (MIPS). Pierwszym kompu−

terem PC wyposażonym w ten mikroprocesor był

Compaq DESKPRO 386.

Następnym z serii był procesor i486 z 1989 ro−

ku. Przyspieszenie rozwoju nowych wyrobów by−

ło w pełnym rozkwicie i cechy nowego układu

okazały się imponujące: 1,2 miliona tranzystorów

i pierwszy wbudowany koprocesor arytmetycz−

ny. Nowy układ był około 50 razy szybszy od pier−

wotnego 4004 i miał moc obliczeniową odpowia−

dającą mocy potężnych komputerów typu mainf−

rame.

W 1993 roku Intel wprowadził na rynek proce−

sor Pentium, który ustanowił nowy standard mo−

cy obliczeniowej na poziomie pięciokrotnie prze−

kraczającym wydajność procesora i486. Procesor

Pentium zawiera 3,1 miliona tranzystorów i osią−

ga szybkość do 90 MIPS − około 1500 razy więcej

niż 4004.

W 1995 roku światło dzienne ujrzał kolejny

sztandarowy produkt Intela, procesor Pen−

tiumPro. Wyposażony aż w 5,5 miliona tranzysto−

rów, najnowszy procesor posiada jedyny

w swoim rodzaju układ wewnętrzny, zawierający

szybką pamięć podręczną, która jeszcze bardziej

podnosi i tak już ogromną szybkość. Najnowsze

dziecko Intela osiąga wydajność do 300MIPS

i szybko zyskuje popularność w serwerach

i szybkich stacjach roboczych. Odróżnia nas od

innych to, że sami czynimy nasze poprzednie wy−

roby przestarzałymi, prawie co rok podwajając ich

wydajność” − mówi Albert Yu, wiceprezes i dy−

rektor Microprocessor Product Group.

Projektowanie nowoczesnego układu

U podstaw rewolucji mikroprocesorowej leży umiejętność nieprzerwa−

nego zmniejszania przez Intel kosztów mocy obliczeniowej. Co umożliwiło

to ogromne tempo rozwoju? Wielką część przyrostu wydajności zawdzię−

Procesor PeniumPro.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/96

awnych wspomnień czar

Rewolucja PC

Maszynka do mikroprocesorów

Projektowanie nowoczesnego układu

D awnych wspomnień czar

czać należy godnym uwagi osiągnięciom Intela w dziedzinie projektowania

przełomowych rozwiązań i wykorzystywania najnowszych osiągnięć tech−

nologicznych w zakresie krzemowych układów scalonych, a także umiejęt−

ności wdrażania opracowanych układów do produkcji masowej, dzięki któ−

rej pod strzechy trafia coraz więcej coraz gęściej upakowanych tranzysto−

rów po coraz niższej cenie.

Pierwszy mikroprocesor opracowało dwóch inżynierów w ciągu dziewię−

ciu miesięcy. Projekt nowoczesnego mikroprocesora wymaga obecnie pra−

cy setek ludzi, podzielonych na zespoły odpowiedzialne za określone frag−

menty układu i pracujące w różnych stadiach projektowania. Jak wyjaśnia

Randy Steck, kierownik zakładów w Oregonie podlegających Microproces−

sor Produkcts Group, zarządzanie procesem projektowania stało się niesa−

mowicie skomplikowanym zadaniem. Zespół się rozrastał i w końcu prze−

stał się mieścić nawet w największej sali u Intela. Spowodowało to ko−

nieczność zwiększenia dyscypliny, kontroli i automatyzacji”. Spotkania oso−

biste zostały zastąpione telekonferencjami, a kontrole projektu służą obec−

nie sprawdzeniu, czy postawione zadania zostały spełnione.

Współczesny projektant mikroprocesorów nadal musi się zajmować

wszystkim, co ma wpływ na układ. Jednak w odróżnieniu od stosowanego

dawniej projektowania ręcznego, współcześni projektanci używają wyrafi−

nowanych programów do projektowania komputerowego (CAD), działają−

cych na bardzo szybkich stacjach roboczych, tworzących skomplikowane

“mapy”. Dzięki zastosowaniu programów CAD i innych narzędzi wydajność

zespołów projektantów niezwykle wzrosła, lecz i tak jest w stanie zaledwie

dotrzymać kroku rosnącej złożoności nowych układów. Przy projektowaniu

przyszłych mikroprocesorów zależność od wyrafinowanych metod kompu−

terowego wspomagania pracy będzie gwałtownie rosła.

Bardzo istotnym stadium budowania nowego mikroprocesora stało się

też jego testowanie. Yu wyjaśnia: “ Układy Intela muszą być zgodne do−

słownie z miliardami czy wręcz bilionami wierszy kodu. Musimy utrzymać

pełną zgodność z poprzednimi generacjami − z całą rodziną procesorów In−

tela.” Testy realizowane są przy użyciu obszernych zestawów testowych,

wyrafinowanego oprzyrządowania i wyczerpującego procesu kontroli, słu−

żących do wykrywania i usuwania problemów.

W 1971 roku testy u Intela odbywały się po prostu przy użyciu oscylo−

skopu. “Inżynierowie budowali sztancę − fizyczny model układu − i wykony−

wali proste testy sprawdzające obwody − mówi Yu. − To było wszystko”.

Cuda w produkcji

Płytka z układami procesora PentiumPro.

Cuda w produkcji

Dwadzieścia pięć lat temu technologia produkcji była stosunkowo pros−

ta. Jak wspomina prezes i dyrektor Intela Andy Groove, “pomieszczenia

produkcyjne przypominały manufakturę z wiszącymi wszędzie wężami, dru−

tami, przewodami i innymi urządzeniami − coś w rodzaju półprzewodniko−

wego odpowiednika samolotu braci Wright. W tym czasie była to nowo−

czesna produkcja na poziomie światowym, ale na dzisiejsze standardy był

to niewiarygodny prymityw.”

Większość prac wykonywana była ręcznie. Ro−

botnicy szczypcami ładowali płytki krzemowe,

z których wycinane są układy, na kwarcowe “łód−

ki”, potem wpychali łódki do rozgrzanego do czer−

woności pieca. Wtedy operatorzy zaczynali ręcz−

nie otwierać i zamykać różne zawory, aby poddać

płytki działaniu różnych gazów przez określoną

ilość czasu.

Według Gerreg’go Parkera, wiceprezesa i sze−

fa Technology and Manufacturing Group, “w pro−

cesie tym było ogromnie dużo możliwości popeł−

nienia błędów. Wiele płytek po wyjęciu z pieca

wyglądało jak przysmażone frytki”.

W miarę wzrostu rozmiarów płytek rosła też

konieczność zwiększenia dokładności procesu

produkcyjnego. Manipulowanie płytkami przejęły

od ludzi maszyny. Obecnie przesuwają je z jedne−

go do drugiego stanowiska produkcyjnego stero−

wane mikroprocesorami roboty, a maksymalna

wydajność pracy utrzymywana jest przez praco−

wników konserwujących i obsługujących maszy−

ny. Oprócz zwiększenia dokładności automatyza−

cja przyniosła także dodatkową korzyść w postaci

i odsunięcia ludzi od wpływu szkodliwych czynni−

ków − fizycznych i chemicznych.

W miarę kurczyły się rozmiary tranzystorów

krzemowych, coraz większego znaczenia nabiera−

ła ich ochrona przed zanieczyszczeniemi w posta−

ci pyłu i okruchów naskórka. W pierwszych fabry−

kach standardy czystości były dość luźne − robot−

nicy nie osłaniali włosów i nosili na zwykłych

ubraniach proste fartuchy. Wkrótce jednak, w ce−

lu zmniejszenia liczby zanieczyszczeń i poprawie−

nia powietrza, wprowadzono specjalne kombine−

zony robocze. Obecnie robotnicy noszą kombine−

zony ze specjalnego, niedrącego, antystatyczne−

go płótna oraz maski na twarzy, rękawice na rę−

kach, specjalne okrycia na butach, a nawet spe−

cjalne wyposażenie do oddychania. Dzięki temu

współczesne komory bezpyłowe są stokrotnie

czystsze niż 25 lat temu.

Rygorystyczny system kontroli jakości Intela

przyniósł korzyści. W połowie lat 80−tych przy ze−

jściu z linii produkcyjnej sprawnych było mniej niż

50 procent układów; obecnie wskaźnik ten jest

o wiele wyższy.

Produkcja mikroprocesorów w latach dziewięćdziesiątych.

Ciąg dalszy w EdW 1/97

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/96

awnych wspomnień czar

Cuda w produkcji

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: