Почему cpu иногда называют bcm2708, иногда bcm2835?

Почему нет «кремниевой» жизни

Почему же тогда на Земле нет форм жизни, основанных на кремнии, особенно учитывая, что кремний примерно в 135 раз более распространен, чем углерод на нашей планете?

Углерод имеет более прочные связи

Ответ заключается в том, что, хотя кремний имеет преимущество в интенсивном нагревании, углерод преобладает в типичных средах на поверхности Земли или вблизи нее. То есть при так называемой комнатной температуре 20 градусов углерод связывается с другими атомами более прочно, и особенно с другими атомами. В частности, углерод с его 4 непарными внешними электронами может образовывать плотные химические связи, разделяя эти электроны с другими элементами.

Аналогично, хотя кремний является возможной альтернативой углероду, чтобы понять, почему он не так прочен как углерод, рассмотрим следующее.

Кремний, расположенный чуть ниже углерода в той же колонке периодической таблицы элементов, также имеет 4 неспаренных электрона на своей внешней орбите. Увы, как отмечалось выше, кремний не может связываться с другими атомами так же, как углерод. Это происходит потому, что 4 неспаренных электрона атома углерода обычно находятся на его второй орбитали и поскольку 8 — это максимальное число электронов, допустимое на второй орбитали любого атома, эта орбиталь становится полной и завершенной, когда углерод связывается с другими атомами со всех 4 сторон.

Соответственно, химическая связь углерода является одной из самых сильных.

Напротив, 4 неспаренных электрона кремния обычно находятся на его третьей орбитали и здесь максимальное число электронов, разрешенных на третьей орбитали любого атома, составляет 18.  Хотя кремний обычно может иметь атомы, связанные с каждой из его 4 сторон, так же, как углерод, Кремниевая связь не так сильна, как углеродная связь, потому что внешняя орбиталь кремния часто не имеет полного набора электронов, даже когда она связана с другими атомами. Как правило, углеродные связи вдвое прочнее кремниевых.

Еще более важно то, что углерод наиболее сильно связан с другими атомами углерода. Это особенно верно для алмаза, который состоит из атомов углерода, связанных друг с другом

На самом деле алмаз — самое твердое из известных веществ; твердость обусловлена большой прочностью связи. Кроме того, углеродные связи также не подвержены влиянию воды, что дает углероду еще одно преимущество в наиболее вероятной жидкой среде для жизни. Кремний, с другой стороны, не так хорошо связывается с другими атомами кремния, и совсем не хорошо в присутствии многих жидкостей. Цепи кремния особенно неустойчивы в воде; они распадаются на части.

Алмаз является самым твердым из известных веществ. Каждый атом, состоящий из чистых атомов углерода, прочно связан с 4 другими атомами.

Тот факт, что связь углерод-углерод сильнее, чем связь кремний-кремний, особенно при погружении в жидкость, является важным фактором, благоприятствующим жизни на основе этого элемента.

Образование сложных химических связей

Другая причина-нежелание кремния образовывать двойные и тройные связи, которые обычно придают еще большую прочность группе из двух или более атомов. Углерод создает сложный порядок соединения атомов элементов —  химическое строение.

Кроме того углерод легко образует длинные цепи, и он распространен во всей Вселенной.

Реагирование кислорода и углерода

Третий аргумент в пользу углеродной жизни — высокое космическое изобилие кислорода. Когда C химически реагирует с O, в результате образуется углекислый газ CO₂. Это газ и поэтому может легко сочетаться с другими соединениями; в нашем случае люди выдыхают углекислый газ после того, как вдыхаемый O реагирует с C в наших телах во время дыхания. Однако, когда кремний (Si) вступает в реакцию с O, в результате получается кварц (SiO₂), который является твердым веществом, которое вряд ли легко взаимодействует с другими соединениями. Можете ли вы представить себе живых существ, выдыхающих кварцевые частички каждый раз, когда они делают вдох? Фотосинтез и дыхание основополагающая часть нашей жизни.

Поэтому нас не должно удивлять, что кремний не играет никакой биохимической роли на Земле, несмотря на его широкое распространение.

Что такое процессор

Процессор — это небольшой чип внутри вашего компьютера или телефона, который производит все вычисления. Об основе вычислений мы уже писали — это транзисторы, которые собраны в сумматоры и другие функциональные блоки.

Если очень упрощённо — это сложная система кранов и труб, только вместо воды по ним течёт ток. Если правильным образом соединить эти трубы и краны, ток будет течь полезным для человека образом и получатся вычисления: сначала суммы, потом из сумм можно получить более сложные математические операции, потом числами можно закодировать текст, цвет, пиксели, графику, звук, 3D, игры, нейросети и что угодно ещё.

Горизонт дефицита

Самый оптимистичный прогноз дает глава Cisco Чак Роббинс. В конце апреля он заверил, что нехватка микросхем будет ощущаться остро лишь до осени 2021 года. По его словам, предприятия уже наращивают свои мощности, и ситуация будет улучшаться в течение следующих 12–18 месяцев.

В TSMC считают, что нехватка полупроводников сохранится и в 2022 году. Производителям придется поднять расходы, запустить новые заводы и скорректировать планы по росту.

Предприятие TSMC

(Фото: TSMC)

По прогнозам компании, дефицит полупроводников для автомобильной промышленности будет снижаться начиная с третьего квартала 2021 года, однако глобальный дефицит сохранится еще минимум год.

Похожей оценки придерживаются в Nvidia. Финдиректор корпорации Колетт Кресс рассказала, что нехватка микросхем будет ощущаться до конца года.

Однако в Intel считают, что дефицит микросхем сохранится и после 2022 года. Там видят выход из сложившегося положения в строительстве новых заводов. Директор Intel Пэт Гелсинджер уверен, что существующий дефицит чипов продолжит усугубляться, а его пик придется на вторую половину 2021 года. «Я не думаю, что индустрия микросхем вернется к здоровому балансу спроса и предложения до 2023 года», — заявил он.

◆ RPiGPIOPin

enum

GPIO Pin Numbers.

Here we define Raspberry Pin GPIO pins on P1 in terms of the underlying BCM GPIO pin numbers. These can be passed as a pin number to any function requiring a pin. Not all pins on the RPi 26 bin IDE plug are connected to GPIO pins and some can adopt an alternate function. RPi version 2 has some slightly different pinouts, and these are values RPI_V2_*. RPi B+ has yet differnet pinouts and these are defined in RPI_BPLUS_*. At bootup, pins 8 and 10 are set to UART0_TXD, UART0_RXD (ie the alt0 function) respectively When SPI0 is in use (ie after ), SPI0 pins are dedicated to SPI and cant be controlled independently. If you are using the RPi Compute Module, just use the GPIO number: there is no need to use one of these symbolic names

Enumerator
RPI_GPIO_P1_03	Version 1, Pin P1-03
RPI_GPIO_P1_05	Version 1, Pin P1-05
RPI_GPIO_P1_07	Version 1, Pin P1-07
RPI_GPIO_P1_08	Version 1, Pin P1-08, defaults to alt function 0 UART0_TXD
RPI_GPIO_P1_10	Version 1, Pin P1-10, defaults to alt function 0 UART0_RXD
RPI_GPIO_P1_11	Version 1, Pin P1-11
RPI_GPIO_P1_12	Version 1, Pin P1-12, can be PWM channel 0 in ALT FUN 5
RPI_GPIO_P1_13	Version 1, Pin P1-13
RPI_GPIO_P1_15	Version 1, Pin P1-15
RPI_GPIO_P1_16	Version 1, Pin P1-16
RPI_GPIO_P1_18	Version 1, Pin P1-18
RPI_GPIO_P1_19	Version 1, Pin P1-19, MOSI when SPI0 in use
RPI_GPIO_P1_21	Version 1, Pin P1-21, MISO when SPI0 in use
RPI_GPIO_P1_22	Version 1, Pin P1-22
RPI_GPIO_P1_23	Version 1, Pin P1-23, CLK when SPI0 in use
RPI_GPIO_P1_24	Version 1, Pin P1-24, CE0 when SPI0 in use
RPI_GPIO_P1_26	Version 1, Pin P1-26, CE1 when SPI0 in use
RPI_V2_GPIO_P1_03	Version 2, Pin P1-03
RPI_V2_GPIO_P1_05	Version 2, Pin P1-05
RPI_V2_GPIO_P1_07	Version 2, Pin P1-07
RPI_V2_GPIO_P1_08	Version 2, Pin P1-08, defaults to alt function 0 UART0_TXD
RPI_V2_GPIO_P1_10	Version 2, Pin P1-10, defaults to alt function 0 UART0_RXD
RPI_V2_GPIO_P1_11	Version 2, Pin P1-11
RPI_V2_GPIO_P1_12	Version 2, Pin P1-12, can be PWM channel 0 in ALT FUN 5
RPI_V2_GPIO_P1_13	Version 2, Pin P1-13
RPI_V2_GPIO_P1_15	Version 2, Pin P1-15
RPI_V2_GPIO_P1_16	Version 2, Pin P1-16
RPI_V2_GPIO_P1_18	Version 2, Pin P1-18
RPI_V2_GPIO_P1_19	Version 2, Pin P1-19, MOSI when SPI0 in use
RPI_V2_GPIO_P1_21	Version 2, Pin P1-21, MISO when SPI0 in use
RPI_V2_GPIO_P1_22	Version 2, Pin P1-22
RPI_V2_GPIO_P1_23	Version 2, Pin P1-23, CLK when SPI0 in use
RPI_V2_GPIO_P1_24	Version 2, Pin P1-24, CE0 when SPI0 in use
RPI_V2_GPIO_P1_26	Version 2, Pin P1-26, CE1 when SPI0 in use
RPI_V2_GPIO_P1_29	Version 2, Pin P1-29
RPI_V2_GPIO_P1_31	Version 2, Pin P1-31
RPI_V2_GPIO_P1_32	Version 2, Pin P1-32
RPI_V2_GPIO_P1_33	Version 2, Pin P1-33
RPI_V2_GPIO_P1_35	Version 2, Pin P1-35, can be PWM channel 1 in ALT FUN 5
RPI_V2_GPIO_P1_36	Version 2, Pin P1-36
RPI_V2_GPIO_P1_37	Version 2, Pin P1-37
RPI_V2_GPIO_P1_38	Version 2, Pin P1-38
RPI_V2_GPIO_P1_40	Version 2, Pin P1-40
RPI_V2_GPIO_P5_03	Version 2, Pin P5-03
RPI_V2_GPIO_P5_04	Version 2, Pin P5-04
RPI_V2_GPIO_P5_05	Version 2, Pin P5-05
RPI_V2_GPIO_P5_06	Version 2, Pin P5-06
RPI_BPLUS_GPIO_J8_03	B+, Pin J8-03
RPI_BPLUS_GPIO_J8_05	B+, Pin J8-05
RPI_BPLUS_GPIO_J8_07	B+, Pin J8-07
RPI_BPLUS_GPIO_J8_08	B+, Pin J8-08, defaults to alt function 0 UART0_TXD
RPI_BPLUS_GPIO_J8_10	B+, Pin J8-10, defaults to alt function 0 UART0_RXD
RPI_BPLUS_GPIO_J8_11	B+, Pin J8-11
RPI_BPLUS_GPIO_J8_12	B+, Pin J8-12, can be PWM channel 0 in ALT FUN 5
RPI_BPLUS_GPIO_J8_13	B+, Pin J8-13
RPI_BPLUS_GPIO_J8_15	B+, Pin J8-15
RPI_BPLUS_GPIO_J8_16	B+, Pin J8-16
RPI_BPLUS_GPIO_J8_18	B+, Pin J8-18
RPI_BPLUS_GPIO_J8_19	B+, Pin J8-19, MOSI when SPI0 in use
RPI_BPLUS_GPIO_J8_21	B+, Pin J8-21, MISO when SPI0 in use
RPI_BPLUS_GPIO_J8_22	B+, Pin J8-22
RPI_BPLUS_GPIO_J8_23	B+, Pin J8-23, CLK when SPI0 in use
RPI_BPLUS_GPIO_J8_24	B+, Pin J8-24, CE0 when SPI0 in use
RPI_BPLUS_GPIO_J8_26	B+, Pin J8-26, CE1 when SPI0 in use
RPI_BPLUS_GPIO_J8_29	B+, Pin J8-29,
RPI_BPLUS_GPIO_J8_31	B+, Pin J8-31,
RPI_BPLUS_GPIO_J8_32	B+, Pin J8-32,
RPI_BPLUS_GPIO_J8_33	B+, Pin J8-33,
RPI_BPLUS_GPIO_J8_35	B+, Pin J8-35, can be PWM channel 1 in ALT FUN 5
RPI_BPLUS_GPIO_J8_36	B+, Pin J8-36,
RPI_BPLUS_GPIO_J8_37	B+, Pin J8-37,
RPI_BPLUS_GPIO_J8_38	B+, Pin J8-38,
RPI_BPLUS_GPIO_J8_40	B+, Pin J8-40,

Соединяем всё вместе

То, как соединяются между собой транзисторы в процессоре, называется процессорной архитектурой. У каждого поколения и модификации процессоров своя архитектура. Все производители держат в секрете тонкости архитектуры, потому что от этого может зависеть скорость работы или стоимость производства.

Так как транзисторов много, а связей между ними нужно сделать немало, то поступают так: наносят токопроводящий слой, ставят фильтр и закрепляют проводники в нужном месте. Потом слой диэлектрика и снова токопроводящий слой. В результате выходит бутерброд из проводников, которые друг другу не мешают, а транзисторы получают нужные соединения.

Токопроводящие дорожки крупным планом. На фото они уже в несколько слоёв и не мешают друг другу.

List of comparisons:

AllwinnerAMDAMD A10AMD A12AMD A4AMD A6AMD A8AMD A9AMD AthlonAMD Athlon 64AMD Athlon 64 X2AMD Athlon GoldAMD Athlon SilverAMD EPYCAMD JaguarAMD OpteronAMD PhenomAMD RyzenAMD Ryzen 1000AMD Ryzen 2000AMD Ryzen 3AMD Ryzen 3 1000AMD Ryzen 3 2000AMD Ryzen 3 3000AMD Ryzen 3 4000AMD Ryzen 3 5000AMD Ryzen 3000AMD Ryzen 4000AMD Ryzen 5AMD Ryzen 5 1000AMD Ryzen 5 2000AMD Ryzen 5 3000AMD Ryzen 5 4000AMD Ryzen 5 5000AMD Ryzen 5000AMD Ryzen 6000AMD Ryzen 7AMD Ryzen 7 1000AMD Ryzen 7 2000AMD Ryzen 7 3000AMD Ryzen 7 4000AMD Ryzen 7 5000AMD Ryzen 9AMD Ryzen 9 3000AMD Ryzen 9 4000AMD Ryzen 9 5000AMD Ryzen ThreadripperAMD Ryzen Threadripper 1000AMD Ryzen Threadripper 2000AMD Ryzen Threadripper 3000AMD Ryzen Threadripper 5000AMD ZenAMD Zen 2AMD Zen 3AMD Zen+AmlogicAppleARMARM CortexARM Cortex-A17ARM Cortex-A35ARM Cortex-A53ARM Cortex-A55ARM Cortex-A57ARM Cortex-A7ARM Cortex-A72ARM Cortex-A73ARM Cortex-A75ARM Cortex-A76ARM Cortex-A8ARM Cortex-A9ARM920TBroadcomDeca coreDodeca coreDual AMDDual AMD EPYCDual AMD OpteronDual coreDual Intel XeonDual Intel Xeon PlatinumHexa coreHexadeca coreHiSiliconHiSilicon KirinIcosi coreIngenicIntelIntel AtomIntel BroadwellIntel Cascade LakeIntel Cascade Lake-XIntel CeleronIntel Coffee LakeIntel Comet LakeIntel CoreIntel Core 10000Intel Core 11000Intel Core 12000Intel Core 2 DuoIntel Core 2 QuadIntel Core 7000Intel Core 8000Intel Core 9000Intel Core i3Intel Core i3-10000Intel Core i3-11000Intel Core i3-6000Intel Core i3-7000Intel Core i3-8000Intel Core i3-9000Intel Core i5Intel Core i5-10000Intel Core i5-11000Intel Core i5-4000Intel Core i5-6000Intel Core i5-7000Intel Core i5-8000Intel Core i5-9000Intel Core i7Intel Core i7-10000Intel Core i7-11000Intel Core i7-6000Intel Core i7-7000Intel Core i7-8000Intel Core i7-9000Intel Core i9Intel Core i9-10000Intel Core i9-11000Intel Core i9-7000Intel Core i9-8000Intel Core i9-9000Intel Core m3Intel HaswellIntel Ice LakeIntel Ivy BridgeIntel Kaby LakeIntel PentiumIntel Pentium 4Intel Pentium GoldIntel Pentium IIIntel Pentium IIIIntel Rocket LakeIntel Sandy BridgeIntel SkylakeIntel Skylake-XIntel Tiger LakeIntel XeonIntel Xeon E5Intel Xeon GoldIntel Xeon PlatinumIntel Xeon WLGA1150LGA1151MediaTekMediaTek DimensityMicrosoftMono coreNvidiaNvidia TegraOcta coreOcta Intel XeonOctodeca coreQuad coreQuad Intel XeonQualcommQualcomm Kryo 260Qualcomm Kryo 585Qualcomm Kryo 670Qualcomm SnapdragonRealtekRockchipSamsungSamsung ExynosSamsung Exynos 7Samsung Exynos 7 OctaSamsung Exynos 9Samsung Exynos 9 OctaTessaradeca coreTexas InstrumentsUnisocUnisoc TigerXiaomiProcessors groups

Система на чипе

Чипы процессоров уже настолько маленькие, что под одной крышкой можно поместить какое-нибудь ещё устройство. Например, видеосистему — то, что обсчитывает картинку перед выводом на экран. Или устройство радиосвязи с антенной.

В какой-то момент на маленьком чипе площадью около 1 см2 уже можно было поместить процессор, видео, модем и блютус, сделать всё нужное для поддержки памяти и периферии — в общем, система на чипе. Подключаете к этому хозяйству экран, нужное количество антенн, портов и кнопок, а главное — здоровенную батарею, и у вас готовый смартфон. По сути, все «мозги» вашего смартфона находятся на одном маленьком чипе, а 80% пространства за экраном занимает батарея.

5 ответов

8

Собственно, расхождение связано с обозначением кремния и пакета чипов. Первоначально была кремниевая матрица, известная как BCM2708, все начальное развитие было сделано вокруг этого.

В пакетном пакете 9×9 с 256 МБ DRAM он известен как BCM2763. (Stacked — это когда вы буквально связываете кремний DRAM поверх процессора и кладете провода связи на подложку)

Но когда память POP’d (пакет в пакете, пакет DRAM прикреплен к верхней части пакета процессора), тогда он был известен как BCM2835, это устройство, в котором была включена ARM.

Более поздние версии чипа следуют той же схеме, теперь есть три части кремния: BCM2708, BCM2709 и BCM2710 и три пакета BCM2835, BCM2836 и BCM2837.

18

В дополнение к ответу Стива, здесь обсуждается журнал git hub issue for linux drivers , в котором обсуждается, как драйверы должны быть помечены. Соответствующие должности:

popcornmix:

lp0:

14

Технически 2708 — это название семейства чипов, а 2835 — это конкретный чип в Pi. Что касается того, какая таблица заменяет другую, я бы выбрал BCM2835 (конкретный) над BCM2708 (семьей).

4

Стоит понять, что ядро ​​ARM не является основной частью SoC, а вспомогательным ядром, вставленным сбоку, за системным MMU. Основным (загрузочным) процессором является VideoCore, который выполняет раннюю инициализацию, устанавливает систему MMU и загружает ядро ​​ARM.

Основываясь на выпуске исходного кода драйвера, я фактически получаю впечатление, что все VC4 SoC основаны на bcm2708, а VC3 — bcm2707. Существует, по крайней мере, три версии bcm2708 (a0, b0, c0), и a0 значительно отличается, чтобы иметь #ifdefs повсюду и множество собственных заголовков. Существует также исключение для «большого острова VC4», основной заголовок которого не включен, но я не могу найти много об этом, хотя является интересным.

Таким образом, для водителей имеет смысл ссылаться на 2708 (особенно, если они были разработаны Broadcom).

Я не уверен, что делать с отчетами rpi2 bcm2709 … есть многочисленные утверждения о том, что SoCs bcm2835 и bcm2836 отличаются только подсистемой ARM и периферийным базовым адресом (то есть немного другой конфигурацией MMU системы), поэтому кажется весьма вероятным, что на самом деле это также bcm2708, но доступная информация довольно ограничена. Интересно, кто-то просто столкнулся с номером, чтобы иметь дело с кодом, который предполагает, что bcm2708 подразумевает ядро ​​ARM11 (хотя на самом деле он не подразумевает никакого ядра ARM вообще).

Изменить: Недавно выпущенный документ bcm2836 quad-A7 подтверждает, что он также основан на bcm2708.

-1

Обратите внимание на ответ из команды cat /proc /cpuinfo

…

Оборудование: BCM2708

Просмотр: 1000002

Избыток кремния

Передозировка этим полезным микроэлементов также возможна.

Отравление кремнием сопровождается следующими симптомами:

• Учащенное мочеиспускание, что приводит к повышенному вымыванию кальция из организма и соответственно делает кости более ломкими;
• Формирование камней в желчном пузыре, мочевом пузыре и почках, из-за чего у человека появляются периодические боли при мочеиспускании;
• Резкое снижение уровня сахара в крови при сахарном диабете;
• Повышенный уровень сахара в крови.

Причины переизбытка Si в организме

Злоупотребление препаратами, в которых содержится этот химический элемент;

Работа на производстве по обработке кремня – пылевые частицы с кремнием попадают на слизистые дыхательных путей и пищеварительного тракта, вызывая в местах оседания воспалительные процессы, а также развитие силикоза.

Регистры для работы с GPIO

Режим, в котором работает каждый отдельный разряд порта GPIO, управляется полностью программным способом. В этой статье рассмотрен только режим ввода-вывода, который включается по умолчанию после подачи на устройство питания.

Процессор BCM2835 имеет 41 32-разрядный регистр, которые полностью определяют режим и состояние портов GPIO. В частности, для установки единичного значения на выводе, запрограммированном на работу как выход, необходимо записать единичный бит в соответствующий разряд одного из двух регистров установки битов GPIO Pin Output Set Registers (GPSETn). Чтобы установить выход в ноль, следует выставить единичный бит в регистрах сброса битов GPIO Pin Output Clear Registers (GPCLRn). Такая на первый взгляд странная схема позволяет независимо устанавливать и сбрасывать любой бит GPIO без необходимости чтения текущего состояния выводов.

Аналогично, когда разряды GPIO работают на чтение, то узнать уровень входного сигнала можно, прочитав значение одного из двух портов GPIO Pin Level Registers (GPLEVn), каждый бит которого отображает текущее состояние входного разряда.

Распиновка

На Raspberry Pi Zero расположены два ряда по 20 контактов в виде луженных отверстий.

Пины питания

• 5V: На вывод поступает напряжение 5 В при подключении платы через USB.
• 3V3: Пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальных током 1 А. Регулятор обеспечивает питание процессора и других элементов платы.
• GND: Выводы земли.

Порты ввода/вывода

В отличие от платформ с логическим напряжением 5 В, напряжение логических уровней Raspberry Pi является 3,3 В. Выходы для логической единицы выдают 3,3 В, а в режиме входа ожидают принимать не более 3,3 В. Более высокое напряжение может повредить одноплатник.

Будьте внимательны при подключении периферии: убедитесь, что она может корректно функционировать в этом диапазоне напряжений.

• Цифровые входы/выходы: На плате расположено 26 контактов пинов ввода-вывода GPIO.
  Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 16 мА. В мире Raspberry Pi закрепилось три нумерации контактов:
  • Board Pin Name: физическое нумерация контактов на гребенке.
  • BCM Pin Name: нумерация контактов процессора Broadcom.
  • WiringPi Pin Name: нумерация контактов для пакета Wiring Pi.

• PWM: Два канала ШИМ по два потока в каждом.

  • PWM0: пин или

  • PWM1 пин или

• пины и

• пины и

• • SPI0: пины , , , и

  • SPI1: пины , , , , и
    К SPI0 можно подключить два ведомых устройства, а к SPI1 — три. Выбор осуществляется сигналом на пине .

Крышка и упаковка

Когда дорожки готовы, диск отправляют на тесты. Там смотрят на то, как работает каждый процессор, как он греется и сколько ему нужно энергии, заодно проверяют на брак.

В зависимости от результатов процессоры с одной пластины могут получить разную маркировку и продаваться по разной стоимости. Те процессоры, которые получились более удачными, становятся дорогими серверными продуктами. Те, где кто-то рядом чихнул или вздохнул, имеют некоторые несовершенства и дефекты, их могут отправить на потребительскую линию.

После тестов диск разрезают на готовые процессорные ядра.

Пластина со множеством одинаковых процессорных ядер.Робот вырезает ядра из готовой пластины.

После этого к ядру процессора добавляют контакты, чтобы можно было вставить его в материнскую плату, и накрывают крышкой. Чёрный или металлический прямоугольник, из которого торчат ножки, — это как раз крышка.

Крышка выполняет две функции: защищает сам кристалл от повреждений и отводит от него тепло во время работы. Дело в том, что миллионы транзисторов при работе нагреваются, и если процессор не остужать, то он перегреется и кристалл может испортиться. Чтобы такого не произошло, на крышку процессора ставят воздушные кулеры или делают водяное охлаждение.

Поиск выхода

Власти США договорились с руководством TSMC о строительстве новых линий производства чипов в Аризоне. Фабрика будет производить 20 тыс. современных 5-нанометровых чипов в месяц для нужд автомобилестроения и других отраслей. Всего компания выделила $100 млрд на расширение производства и НИОКР, основная часть суммы пойдет на постройку шести заводов в США, работы по возведению первого комплекса уже начались.

Кроме того, сенат США одобрил законопроект субсидирования национальной полупроводниковой промышленности на сумму $52 млрд сроком на пять лет для местных производителей.

В Японии TSMC и Sony Group выделят около $9,2 млрд для строительства первого в стране завода по производству 20-нанометровых микросхем, чтобы постепенно двигаться к более современным техпроцессам. Строительство завода завершат уже в этом году, а в 2022 году партнеры планируют начать исследования и соответствующие разработки.

Китай в рамках программы Made in China к 2025 году инвестирует $1,4 трлн в разработки Alibaba Group, Huawei Technologies Co. Ltd, SenseTime Group Ltd. и другие высокотехнологичные компании, чтобы снизить зависимость электронной отрасли от других стран. Китай также старается переманивать инженеров из TSMC на более высокую заработную плату. Весной 2021 года тайваньской компании пришлось запретить поставщикам оборудования делиться с китайскими партнерами технологическими решениями, а правительство страны приказало удалять списки вакансий китайских компаний.

В Южной Корее правительство заявило о намерении выделить $450 млрд в течение десяти лет на развитие полупроводниковой отрасли. Государство планирует развивать полный цикл производства собственных чипов, а также помогать разработчикам, производителям и поставщикам чипов снижать себестоимость продукции за счет уменьшения налогов и предоставления ряда налоговых льгот. При этом Samsung уже расширила свои инвестиции до $151 млрд и надеется догнать спрос к 2030 году.

Печать микросхем на кремниевых пластинах

(Фото: Techspot)

Американская Intel ведет переговоры о производстве чипов для автомобильной промышленности с компаниями, которые разрабатывают подобные микросхемы. Им предложат перенести производство на заводскую сеть Intel в течение шести-девяти месяцев. Его могут запустить на заводах в Орегоне, Аризоне, Нью-Мексико, Израиле или Ирландии.

Также Intel заявила, что откроет свои фабрики для внешних клиентов и построит заводы в Соединенных Штатах и Европе. Новое производственное подразделение Intel Foundry Services сможет выполнять заказы других компаний на изготовление чипов, в том числе микросхем чужой архитектуры и дизайна: Apple, Nvidia и других.

В чём сложность

Современные процессоры производятся на нанометровом уровне, то есть размеры элементов измеряются нанометрами, это очень мало.

Если, например, во время печати очень толстый мальчик упадёт на пол в соседнем цехе, еле заметная ударная волна прокатится по перекрытиям завода и печатная форма немного сдвинется, а напечатанные таким образом транзисторы окажутся бракованными. Пылинка, попавшая на пластину во время печати — это, считай, загубленное ядро процессора.

Поэтому на заводах, где делают процессоры, соблюдаются жёсткие стандарты чистоты, все ходят в масках и костюмах, на всех воздуховодах стоят фильтры, а сами заводы находятся на сейсмических подушках, чтобы толчки земной коры не мешали производить процессоры.

Базовая информация о портах

В базовом комплекте второй версии Raspberry Pi установлен один 26-контактный разьем (он обозначен на плате как P1), в котором доступно 17 портов ввода-вывода (тех самых GPIO). Остальные восемь контактов подключены к земле или к питанию +3,3 В и +5 В. Выводы, отданные под GPIO, могут быть программно переконфигурированы для работы в качестве последовательных портов, вывода с широтно-импульсной модуляцией и еще как-то (вот это все называется альтернативными режимами). Но по умолчанию после включения питания все контакты работают в режиме «один контакт — один бит». Каждый из них может быть либо входом, либо выходом (по умолчанию включен режим ввода).

Кроме упомянутого разъема P1 на плате есть отверстия для установки восьмиконтактного разъема P5, который дает возможность получить еще четыре порта GPIO. Итого в распоряжении программиста оказывается 21 бинарный порт.

Наличие GPIO позволяет относительно легко связывать компьютер с устройствами из реального мира и управлять ими программно. Разумеется, здесь потребуется знание не только программирования, но и хотя бы основ электроники (детям рекоменую книгу В. Т. Полякова «Посвящение в радиоэлектронику», взрослым — книгу П. Хоровица и У. Хилла «Искусство схемотехники»).

При работе с GPIO важно учитывать пару моментов:

1. Рабочее напряжение всех выводов — 3,3 В. Случайная подача на вход GPIO большего напряжения (даже 5 В с соседнего штырька разъема) приводит к выходу из строя не только этого вывода, но и вообще всего Raspberry Pi (подтверждаю экспериментально).
2. Контакты разъема P1 и нумерация портов GPIO не совпадает, поэтому при программировании надо всегда помнить, какая из нумераций используется. Еще более они не совпадают в первой версии Raspberry (надеюсь, сейчас, если не прилагать дополнительных усилий, купить удастся только новую модель).
3. Дополнительным пунктом надо отметить, что нумерация самих GPIO в Raspberry Pi идет с пропусками.
4. Raspberry Pi построен на ARM-процессоре BCM2835, поэтому иногда полезнее гуглить BCM2835, а не Raspberry GPIO (то же самое действительно для поиска на CPAN).

Хорошее практическое описание опубликовано на странице elinux.org/RPi_Low-level_peripherals.

Для справки, вот так разведены порты GPIO на контакты разъемов P1 и P5 (контакты традиционно обозначаются в формате PX-NN, где X — номер раъема, а NN — двузначный номер контакта):

1. GPIO02 — P1-03
2. GPIO03 — P1-05
3. GPIO04 — P1-07
4. GPIO07 — P1-26
5. GPIO08 — P1-24
6. GPIO09 — P1-21
7. GPIO10 — P1-19
8. GPIO11 — P1-23
9. GPIO14 — P1-08
10. GPIO15 — P1-10
11. GPIO17 — P1-11
12. GPIO18 — P1-12
13. GPIO22 — P1-15
14. GPIO23 — P1-16
15. GPIO24 — P1-18
16. GPIO25 — P1-22
17. GPIO27 — P1-13
18. GPIO28 — P5-03
19. GPIO29 — P5-04
20. GPIO30 — P5-05
21. GPIO31 — P5-06

Каждый битовый порт способен работать в режиме ввода или вывода. Кроме того, в режиме ввода может быть дополнительно включен подтягивающий резистор, что поможет максимально упростить способ подключения выключателей — их достаточно подключить между соответствующим выводом GPIO и общим проводом (если включен резистор pull up) или между GPIO и источником питания +3,3 В (если выход сконфигурирован в режиме pull down).

За более детальными продробностями о внутреннем устройстве портов GPIO я отсылаю читателя к шестой главе «General Purpose I/O (GPIO)» мануала по процессору BCM2835.

Печатаем транзисторы

Когда диски отполированы, на них можно формировать процессоры. Процесс очень похож на то, как раньше печатали чёрно-белые фотографии: брали плёнку, светили сверху лампой, а снизу клали фотобумагу. Там, куда попадал свет, бумага становилось тёмной, а те места, которые закрыло чёрное изображение на плёнке, оставались белыми.

С транзисторами всё то же самое: на диск наносят специальный слой, который при попадании света реагирует с молекулами диска и изменяет его свойства. После такого облучения в этих местах диск начинает проводить ток чуть иначе — сильнее или слабее.

Чтобы так поменять только нужные участки, на пути света помещают фильтр — прямо как плёнку в фотопечати, — который закрывает те места, где менять ничего не надо.

Потом получившийся слой покрывают тонким слоем диэлектрика — это вещество, которое не проводит ток, типа изоленты. Это нужно, чтобы слои процессора не взаимодействовали друг с другом. Процесс повторяется несколько десятков раз. В результате получаются миллионы мельчайших транзисторов, которые теперь нужно соединить между собой.