Файл: Дипломная работа тема Современные технологии создания компьютерных процессоров, материнских плат и их совместимость.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Дипломная работа

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.11.2023

Просмотров: 193

Скачиваний: 8

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Частное профессиональное образовательное учреждение

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОЦЕССОРОВ И МАТЕРИНСКИХ ПЛАТ

Современные технологии создания процессоров и материнских плат

Совместимость процессоров и материнских плат

1.4 Характеристика компьютерных процессоров и материнских плат

ГЛАВА 2 АНАЛИЗ И СРАВНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРОЦЕССОРОВ И МАТЕРИНСКИХ ПЛАТ

2.1 Современные процессоры и материнские платы, выход которых планируется в скором будущем

2.2 Сравнение процессоров и материнских плат

Рисунок 4 – Intel Core i9 12900KS против i9 12900K.

2.3 Изменения компьютерных процессоров и материнских плат, которые произошли за последние несколько лет. За последние несколько лет процессоры и материнские платы значительно усовершенствовались. В этой подглаве мы рассмотрим изменения и улучшения которые произошли с составляющими ПК (процессоры, мат. платы) за последние несколько лет.2017 год оказался очень странным периодом в нашей жизни. С одной стороны, за это время вышло много крутого железа: постарались на славу все, а особенно — AMD. С другой стороны, именно в 2017 году наступил майнинг-апокалипсис: если видеокарты и продавались в компьютерных магазинах, то по каким-то нереальным ценам. Рисунок 7 – Intel Confidential и Intel Core i7Год начался очень хорошо. Intel представила серию процессоров Kaby Lake — платформа LGA1151-v1 получила чуть улучшенные 2- и 4-ядерные чипы, построенные на все той же архитектуре Skylake. Знакомство с ними оставило двоякое впечатление. И вроде чипы стали быстрее благодаря увеличению тактовой частоты, однако разница в производительности, например, между Core i7-6700K и Core i7-7700K оказалась ничтожно малой Впервые за долгое время процессорам Pentium вернули поддержку технологии Hyper-Threading. У таких моделей, как G4560, G4600 и G4620, появилось четыре потока — в этом плане они сравнялись с серией Core i3. Установка в стартовую сборку Pentium G4560 позволила нам серьезно сэкономить, но не сделать ПК сильно хуже.Четыре поточный Pentium G4560 оказался настолько успешным, что повлиял (не в лучшую сторону) на продажи Core i3. Осенью во многих магазинах Pentium G4560 стоил больше Pentium G4600. Рисунок 8 – видеокарта Radeon RX 470При этом в январе-феврале заметно подешевели видеокарты. Radeon RX 470 4 Гбайт и GeForce GTX 1060 3 Гбайт можно было купить за 12-13 тысяч рублей, но ведь еще совсем недавно за 11 000 рублей приходилось ставить в сборку Radeon RX 460.Изменения не в лучшую сторону начались летом 2017 года. В августе заметно увеличилась стоимость оперативной памяти. Еще весной модуль DDR4-2400 объемом 8 Гбайт можно было взять за 4 000 рублей, но в ноябре точно такую же ОЗУ продавали за 6,5-7 тысяч рублей. Доходило до того, что «палка» памяти в стартовой сборке стоила больше процессора. А ведь 8 Гбайт — это необходимый минимум в игровом ПК тех времен. Рисунок 9 – Эволюция стартовой сборки Вплоть до августа в стартовой сборке присутствовала платформа AM3+ и 8-ядерник FX-8320E. Его сменил самый недорогой 4-ядерный Zen — модель Ryzen 3 1200 появилась в стартовой сборке в августе. Выходит, AM3+ служила нам очень долго, и сложила свои полномочия только спустя более чем три года с момента появления рубрики, а по факту — больше шести лет. Даже после выхода процессоров Ryzen платформа AM3+ и чипы FX пользовались некоторой популярностью. Дело в том, что вся обвязка «процессор — плата — память» стоили очень немного. Например, осенью 2018 года вы могли взять за 30 000 рублей системный блок с FX-6300, 8 Гбайт DDR3-1866 и GeForce GTX 1050 Ti. При использовании высокого качества графики такая сборка уступала конфигурации с Ryzen 3 1200 и 8 Гбайт DDR4-3200 в среднем 11 %.В июле видеокарты сначала заметно подорожали, а потом попросту исчезли из продажи. Возьмем базовую сборку. Уже в июне видеокарты AMD среднего ценового диапазона начали исчезать их продажи. Из-за майнинг-бума цена на ускорители AMD во второй половине 2017 года категорически не желала падать. В ноябре 8-гигабайтную Radeon RX 580 реально было взять за 23-28 тысяч рублей.Ситуация доходила до комичного: пользователи знакомились с новинками исключительно в обзорах, купить саму видеокарту было просто невозможно. Рисунок 10 – Эволюция стартовой сборки Точно так же прошел и анонс адаптеров Vega, нереференсные версии которых появились на прилавках компьютерных магазинов ближе ко второй половине… 2018 года. Напомню, модели Radeon Vega 56 и Radeon Vega 64 официально вышли в августе 2017 года. В декабре 2018 года стоимость GeForce GTX 1070 начиналась от 28 000 рублей, за модель Sapphire Pulse (самый дешевый нереференс 56-й «Веги») просили 39 000 рублей.Пик популярности Radeon Vega 56 и Radeon Vega 64 в качестве игрового ускорителя, а не добытчика криптовалюты, на мой взгляд, пришелся на конец 2019 года. В целом же появление Radeon Vega 56 и Radeon Vega 64 показало, что микроархитектура GCN и энергоэффективность — это плохо совместимые вещи. Все должны были исправить новое поколение ускорителей Navi и перевод производства GPU на 7-нм «рельсы» Рисунок 11 – Radeon Vega 64Хочется отметить, что, возможно, «красные» грамотно воспользовались майнинг-апокалипсисом и заработали на этом явлении очень много денег, только, на мой взгляд, бренд Radeon в 2017 году и 2018 году заметно пострадал в плане узнаваемости среди геймеров. Судите сами: человек, который не разбирается в компьютерной технике (а таких — большинство), при посещении интернет-магазина видит в продаже только видеокарты GeForce. Проходит несколько лет, этот же пользователь меняет видеокарту в своем компьютере. Как думаете, ускоритель какого чипмейкера он приобретет с большой долей в марте 2017 года. Флагманский Ryzen 7 1800X в итоге оказался чуть медленнее Core i7-6900K. Другими словами, 500-долларовый чип практически ни в чем не уступил 1100-долларову флагману HEDT-платформы Intel LGA2011-v3.Единственной сферой, в которой процессоры Intel смотрелись все еще хорошо, оказались компьютерные игры. В них Ryzen 7 1800X уступал даже Core i7-7700K. В 2020 году ситуация в топ-сегменте (с некоторыми оговорками) не изменилась. Intel все еще держит пальму первенства как компания, представляющая лучшие игровые массовые платформы.Если же говорить о ресурсоемких задачах, то изменить отношение к Ryzen не помогло даже появление в июне 2017 года семейства чипов Skylake-X для новой платформы LGA2066 — потому что 8-ядерный Core i7-7820X все равно стоил заметно больше. Да и недорогих материнских плат для этих процессоров попросту не было.Определенное время бюджет оптимальной сборки позволял рассматривать 8-ядерный Ryzen 7 1700, но со временем я стал устанавливать в оптимальную конфигурацию шестиядерный Ryzen 5 1600X. Самое интересное, что без разгона 6-ядерник в играх с производительной видеокартой оказывается даже быстрее 8-ядерника — во многом за счет более высоких тактовых частот. Покупка Ryzen 7 — это все же инвестиции в будущее и заметно более быстрое выполнение задач, связанных с обработкой графики, кодированием видео, криптографией и архивированием данных.Все Ryzen-чипы оснащены разблокированным множителем, и этим они выгодно отличались от процессоров Intel поколений Kaby Lake. Однако разгонный потенциал у процессоров AMD первое время был весьма ограничен и при наличии хорошей системы охлаждения составлял 3,9-4,0 ГГц. Позже, когда вышло семейство чипов Ryzen 2000, мне начали попадаться и более удачные в плане оверклокинга чипы. Те же Ryzen 7 часто разгонялись до 4,4 ГГц.вероятности?Именно в оптимальной, продвинутой и максимальной сборках впервые были применены процессор Ryzen и платформа AM4. AMD наконец смогла соперничать с Intel — это весьма важное для индустрии событие произошло В общем, разгон определенных моделей Ryzen первых двух поколений однозначно имел смысл. А вот Ryzen 3000 нет смысла разгонять вообще — это касается практически всех чипов. Можно даже сказать, что оверклокинг для обычных людей на платформе AM4 умер. На LGA1151-v2, впрочем, тоже. Рисунок 12 – Процессор AMD RyzenВыход процессоров Ryzen сопровождался рядом неурядиц, что совсем неудивительно с учетом выпуска на рынок абсолютно новой процессорной архитектуры. Оказалось, что для платформы AM4 очень важно правильно подобрать оперативную память. А тут модули ОЗУ, как назло, начали стремительно дорожать. Официально процессоры Ryzen поддерживают оперативную память стандартов DDR4-2133, DDR4-2400 и DDR4-2666, но материнские платы на базе чипсетов A320, B350 и X370 позволяли работать с более быстрой памятью с максимальной эффективной частотой до 3200 МГц в ранних версиях AGESA и формально поддерживают память с частотой до 4000 МГц сейчас. Наши первые испытания показали, что использование набора DDR4-3200 в сравнении с комплектом DDR4-2133 дает 10-15 % прироста производительности в играх, если в системе используется мощный графический адаптер.Первое время платформа AM4 не могла похвастать хорошей совместимостью с наборами оперативной памяти DDR4-3000/3200. Исследование нашей тестовой лаборатории показало, что из 14 комплектов ОЗУ на эффективной частоте 3000 и 3200 МГц «завелись» только пять наборов. Официальная позиция AMD такова: на гарантированно высокой частоте оперативной памяти вместе с Ryzen стабильно работают наборы, которые состоят из двух 8-гигабайтных модулей, построенных на 8-гигабитных чипах Samsung второго поколения (B-die). Вот так из-за неурядиц в одной компании культовыми вещами среди энтузиастов стали продукты другой компании.Проблемы совместимости памяти коснулись и серии чипов Ryzen 2000 в 2018 году, но уже в меньшей степени. А вот серия Ryzen 3000 в этом плане гораздо лучше — «камни» стабильно работают с ОЗУ стандарта DDR4-3600 и выше.В 2017 году, несмотря на криптовалютную лихорадку, мы уделяли очень много времени дорогим сборкам — такие уж оказались перипетии конкуренции на рынке настольных комплектующих. По-настоящему максимальная сборка преобразилась в апреле, когда в продаже появилась GeForce GTX 1080 Ti — самая быстрая игровая видеокарта 2017 года. Флагман NVIDIA был быстрее GeForce GTX 1080 на 25-30 % в зависимости от приложения, и этот адаптер уже без оговорок подходил для игр в разрешении 4K. Например, в Battlefield 1 он выдавал стабильные средние 60 FPS.Характерной особенностью GeForce GTX 1080 Ti был большой ГП — видеокарта получила слегка урезанную версию чипа GP102, используемого в TITAN X и представленного еще в 2016 году. Объем видеопамяти тоже уменьшился: с 12 до 11 Гбайт. Но уменьшилась и цена, ведь за «Титан» просили 90 000 рублей, а за GeForce GTX 1080 Ti — 53 000 рублей.А вот AMD конкурента для GeForce GTX 1080 Ti представить в 2017 году не смогла. По сути, аналог по быстродействию флагманского игрового Pascal-ускорителя «красные» показали только в 2019 году, выпустив Radeon VII, о которой я упоминал ранее. Только вот к тому времени на олимпе игровых устройств восседал уже новый триумфатор — GeForce RTX 2080 Ti.GeForce GTX 1080 Ti и сейчас неплохо проявляет себя в играх. Видеокарту полюбили, в частности, и за то, что майнеры и геймеры, прельстившиеся прелестями аппаратной трассировки лучей, побежали ее менять, на вторичке за Pascal-флагман просили 30-35 тысяч рублей.Небольшой конфуз с GeForce GTX 1080 Ti приключился в момент выхода ПК-версии Red Dead Redemption 2. Как мы знаем, в API Vulkan архитектура Pascal проявляет себя не так хорошо. В результате бедную GeForce GTX 1080 Ti обскакали и Radeon RX Vega 64, и Radeon RX 5700 XT, и GeForce RTX 2070 SUPER с Radeon VII.Red Dead Redemption 2, как известно, появилась в 2018 году для консолей PlayStation 4 и Xbox One. В конце 2019 года ее портировали на ПК, и это действие открыло еще одну немаловажную тенденцию. Эксклюзивов для консолей становится все меньше. Уже вышла компьютерная версия Detroit: Become Human, а в 2020 году выйдут адаптированные Death Stranding и Horizon: Zero Dawn. Все это говорит о том, что привлекательность ПК как игровой платформы год от года растет. Рисунок 13 –AMD Ryzen threadripper 1950xИменно в 2017 году, во второй его половине, в «Компьютере месяца» появилась экстремальная сборка, а в конце 2019 года она стала называться максимальной, и так называется по сей день. Появление экстремальной сборки — прямое следствие возродившейся конкуренции между и AMD и Intel. В начале 2017 года вряд ли кто-то мог подумать, что «красные» позарятся на самое святое — HEDT-платформу Intel. Сначала конфигурация состояла исключительно из платформы LGA2066, включающей 8-ядерный чип Core i7-7820X, и пары GeForce GTX 1080 Ti. Затем в экстремальной сборке Intel стал использоваться 10-ядерный Core i9-7900X, а конкурентом ему выступил 12-ядерный Ryzen Threadripper 1920X — платформа TR4 была представлена в августе 2017 года. Правильнее, наверное, даже наоборот: Core i9-7900X пытался конкурировать хоть как-то с Ryzen Threadripper 1920X — последний оказывался быстрее в рабочих приложениях, но стоил 58 000 рублей — на 7-10 тысяч меньше 10-ядерника Intel. А вот равноценная по числу ядер и потоков модель Core i9-7920X стоила уже на 25-30 тысяч рублей больше «Тредриппера».В каждом выпуске «Компьютера месяца» за 2017 год описание экстремальных конфигураций начиналось с предупреждения: если вам необходим ПК в основном для игр, то для этой цели отлично подходят платформы LGA1151-v2 и AM4. Те же Core i7-8700 и Core i7-8700K без проблем справлялись с парой GeForce GTX 1080 Ti в разрешении Ultra HD. Сборки на базе AMD TR4 и Intel LGA2066 пригождались тем, кто преимущественно создавал контент, а не потреблял его.Позже от HEDT-платформ в «Компьютере месяца» было решено отказаться вовсе, хотя они продержались там больше года. Стало понятно, что отныне такие платформы, как LGA2066 и TR4, стали основой сугубо для рабочих станций. Да и массовые AM4 и LGA1151-v2 заметно усилились после выхода чипов Ryzen 3000 и Core 9000. Так, осенью 2019 года самая дорогая конфигурация «Компьютера месяца» использовала Core i9-9900K и платформу LGA1151-v2 соответственно 2018 год. Вам бы очень повезло, если бы в феврале получилось купить GeForce GTX 1070 за 40-45 тысяч рублей, но в большинстве случаев геймерам, не желавшим ждать, приходилось расставаться с 55-60 тысячами рублей. В интернет-магазинах эту видеокарту продавали с рук в среднем за 35 000 рублей. Именно поэтому, например, в оптимальной сборке, к превеликому сожалению, временно использовалась GeForce GTX 1060. Другие сборки тоже серьезно пострадали — они либо стали заметно медленнее более ранних аналогов в играх, либо заметно подорожали.В январе 2018 года в стартовой сборке я указал GeForce GTX 1050 Ti, которую можно было взять за 12 000 рублей. Однако прошла всего одна неделя — и видеокарты буквально исчезли из продажи. Модель Radeon RX 560 можно было купить за 20+ тысяч рублей, а GeForce GTX 1060 на полном серьезе продавали за 100 000 рублей и больше. Для «Компьютера месяца» настали темные времена. Если GeForce GTX 1050 была мало кому нужна, то вот какую-нибудь GeForce GTX 1070 за нормальные (

поколение получило расширения, увеличивающие возможности ММХ. У AMD это расширение 3dNnoy!, а у Intel - SSE (Streaming SIMD Extensions – потоковые расширения SIMD).

Седьмое поколение началось с процессора Athlon фирмы AMD. Процессор обладал характеристика ми обуславливающие развитие супер скалярности и супер конвейерности . Позже компания Intel также выпустила свой процессор седьмого поколения Pentium 4.

Первая материнская плата была разработана фирмой IBM, и показанная в августе 1981 года (PC-1). В 1983 году появился компьютер с увеличенной системной платой (PC-2). Максимум, что могла поддерживать PC-1 без использования плат расширения- 64К памяти. PC-2 имела уже 256К, но наиболее важное различие заключалось в программировании двух плат. Системная плата PC-1 не могла без корректировки поддерживать наиболее мощные устройства расширения, таких, как жесткий диск и улучшенные видеоадаптеры.

В общем случае материнские платы можно разделить по размерам на три группы. Раньше все материнские платы имели размеры 8,5/11 дюймов. В XT размеры увеличились на 1 дюйм в AT размеры возросли еще больше.

Сейчас часто речь может идти о “зеленых” платах (green mothrboard). Данные системные платы позволяют реализовать несколько экономичных режимов энергопотребления. Американское агентство защиты окружающей среды (EPA) сосредоточила свое внимание на уменьшении потребления энергии компьютерными системами. Оборудование, удовлетворяющее ее (EPA) требованиям должно в среднем ( в режиме холостого хода) потреблять не более 30Вт, не использовать токсичные материалы и допускать 100% утилизацию. Поскольку современные микропроцессоры используют напряжение питания 3,3-4В, на системных платах монтируют преобразователи напряжение (т.к. на плату подается 5В).

Архитектура материнской платы напрямую зависит от внешней архитектуры микропроцессора.

В 1976 году фирма Intel начала усиленно работать над микропроцессором 8086. Размер его регистров был увеличен в два раза, что дало возможность увеличить производительность в 10 раз по сравнению с 8080. Кроме того размер информационных шин был увеличен до 16 разрядов, что дало возможность увеличить скорость передачи информации на микропроцессор и с него в два раза. Размер его адресной шины также был существенно увеличен - до 20 бит. Это позволило 86-му прямо контролировать 1М оперативной памяти.


Вместо 20-разрядной адресной шины 8088/8086 80286 имел 24-разрядную шину. Эти дополнительные 4 разряда давали возможность увеличить максимум адресуемой памяти до 16 М.

Intel 80386 был создан в 1985 году. С увеличением шины данных до 32 бит, число адресных линий также было увеличено до 32. Само по себе это расширение позволило микpопpоцессоpу прямо обращаться к 4Гб физической памяти. Кроме того он мог работать с 16 триллионами байт виртуальной памяти. Существует модификация процессора Intel80386 — 386SX. Главное отличие его от 80386 это 16-битный вход/выход шины данных. Как следствие его внутренние регистры заполняются в два шага.

Все процессоры семейства 486 имеют 32-разрядную архитектуру, внутреннюю кэш-память 8 Кб со сквозной записью (у DX4 - 16 КВ). Модели SX не имеют встроенного сопроцессора. Модели DX2 реализуют механизм внутреннего удвоения частоты (например, процессор 486DX2-66 устанавливается на 33-мегагерцовую системную плату), что позволяет поднять быстродействие практически в два раза, так как эффективность кэширования внутренней кэш-памяти составляет почти 90 процентов. Процессоры семейства DX4 - 486DX4-75 и 486DX4-100 предназначены для установки на 25-ти и 33-мегагерцовые платы.

Первой системной, разработанной для компьютеров PC/XT, в основе которых лежали микропроцессоры, была шина PC/XT-bus. Она была 8-и разрядной а ее контролер обеспечивал работу на чистоте микропроцессора (4,77мгц). С появлением машин типа PC/AT, использующих 16-и разрядные микропроцессоры 80286, а позже и 80386 (версия SX), была создана шина PC/AT-bus. В связи с ростом тактовой частоты микропроцессоров до 12-16 МГц контролер выполнял ее деление пополам для обеспечения приемлемой тактовой частоты работы шины.

Эволюция микросхем ОЗУ вплотную связана с эволюцией

персональных компьютеров. Для успеха настольных компьютеров требовались миниатюрные чипы ОЗУ. По мере увеличения емкости памяти цена скачкообразно возрастала, но потом постоянно уменьшалась по мере отработки технологии и роста объемов производства.

Первые PC реализовывались на стандартных RAM-чипах по 16 Кбит. Каждому биту соответствовал свой собственный адрес.

Где-то около года после представления XT появилось ОЗУ с большими возможностями и более эффективное с точки зрения его цены. Хотя новые микросхемы могли вмещать по 64 Кбит, она были дешевле чем 4 по 16 Кбит. Системная плата PC была создана с учетом использования новых микросхем памяти. Через несколько лет 64 Кбитные чипы стали настолько широко распространены, что стали дешевле чем 16 Кбитные микросхемы.



К 1984 году был сделан еще один шаг по увеличению объема памяти в одном корпусе - появились 256 - Кбитные микросхемы. И RAM чипы этого номинала были установлены на первых AT. А сегодня микросхемы в 1 Мбит стали обычным явлением.

За годы существования архитектура материнских плат для РС не претерпела особых изменений, точнее ее состав (микропроцессор; шины адреса, данных и управления; разъемы для плат расширения, внешней памяти, внешнего кэша; контролеров ввода/вывода и некоторых других вспомогательных с микросхем). На сегодняшний день в материнскую плату встраивают контролер HDD и внешними устройствами. Архитектура же материнской платы совершенствовалась вместе с микропроцессорами. Появлялись новые шины, увеличивалась разрядность, быстродействие шин, их пропускная способность.

Многие фирмы производители на свой страх и риск создают новые шины (в том числе и слоты расширения). Так достаточно известная фирма AsusTeK создала свой собственный слот MediaBus. На сегодняшний момент MediaBus больше никто не поддерживает, да и сама фирма AsusTeK создала только плату видеоадаптера, соединенную с звуковой картой. Правда MediaBus представляет собой просто расширенную PCI дополнительным разьемом. В приложении приведено таблиц с собственными тестами нескольких материнских плат для PC, выпускаемыми фирмой AsusTeK.

Говорить о материнской плате в отдельности от всех остальных частей компьютера не возможно — это комплекс, работающий как один организм. Тенденции развития материнских плат в основном диктуются развитием микропроцессоров. Микропроцессоры сделали огромный прыжок вперед (4004 — Pentium Pro). Но CISC архитектура построения процессоров практически иссякла. Фирма Intel и HP уже работают над созданием нового процессора поддерживающего (совместимого) как с процессоры для PC так и процессоры, построенными на RISC архитектуре. Вслед за процессорами, материнские платы будут тоже менять свою конфигурацию и архитектуру и направление этого развития лежит в сторону RISC-архитектуры.

    1. 1   2   3   4   5   6   7   8

Современные технологии создания процессоров и материнских плат



В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5Ч5Ч0,3 см) вставляющегося в ZIF-сокет. Большая часть современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов.

Первоначально перед разработчиками ставится техническое задание, исходя из которого принимается решение о том, какова будет архитектура будущего процессора, его внутреннее устройство, технология изготовления. Перед различными группами ставится задача разработки соответствующих функциональных блоков процессора, обеспечения их взаимодействия, электромагнитной совместимости. В связи с тем, что процессор фактически является цифровым автоматом, полностью отвечающим принципам булевой алгебры, с помощью специализированного программного обеспечения, работающего на другом компьютере, строится виртуальная модель будущего процессора. На ней проводится тестирование процессора, исполнение элементарных команд, значительных объёмов кода, отрабатывается взаимодействие различных блоков устройства, ведётся оптимизация, ищутся неизбежные при проекте такого уровня ошибки.

После этого из цифровых базовых матричных кристаллов и микросхем, содержащих элементарные функциональные блоки цифровой электроники, строится физическая модель процессора, на которой проверяются электрические и временные характеристики процессора, тестируется архитектура процессора, продолжается исправление найденных ошибок, уточняются вопросы электромагнитной совместимости (например, при практически рядовой тактовой частоте в 10 ГГц отрезки проводника длиной в 7 мм уже работают как излучающие или принимающие антенны).

Затем начинается этап совместной работы инженеров-схемотехников и инженеров-технологов, которые с помощью специализированного программного обеспечения преобразуют электрическую схему, содержащую архитектуру процессора, в топологию кристалла. Современные системы автоматического проектирования позволяют, в общем случае, из электрической схемы напрямую получить пакет трафаретов для создания масок. На этом этапе технологи пытаются реализовать технические решения, заложенные схемотехниками, с учётом имеющейся технологии. Этот этап является одним из самых долгих и сложных в разработке и иногда требует компромиссов со стороны схемотехников по отказу от некоторых архитектурных решений. Следует отметить, что ряд производителей заказных микросхем (foundry) предлагает разработчикам (дизайн-центру или fabless) компромиссное решение, при котором на этапе конструирования процессора используются представленные ими стандартизованные в соответствии с имеющейся технологией библиотеки элементов и блоков (Standard cell). Это вводит ряд ограничений на архитектурные решения, зато этап технологической подгонки фактически сводится к игре в конструктор "Лего". В общем случае, изготовленные по индивидуальным проектам микропроцессоры являются более быстрыми по сравнению с процессорами, созданными на основании имеющихся библиотек.


Следующим этапом является создание прототипа кристалла микропроцессора. При изготовлении современных сверхбольших интегральных схем используется метод литографии. При этом, на подложку будущего микропроцессора (тонкий круг из монокристаллического кремния, либо сапфира) через специальные маски, содержащие прорези, поочерёдно наносятся слои проводников, изоляторов и полупроводников. Соответствующие вещества испаряются в вакууме и осаждаются сквозь отверстия маски на кристалле процессора. Иногда используется травление, когда агрессивная жидкость разъедает не защищённые маской участки кристалла. Одновременно на подложке формируется порядка сотни процессорных кристаллов. В результате появляется сложная многослойная структура, содержащая от сотен тысяч до миллиардов транзисторов. В зависимости от подключения транзистор работает в микросхеме как транзистор, резистор, диод или конденсатор. Создание этих элементов на микросхеме отдельно, в общем случае, не выгодно. После окончания процедуры литографии подложка распиливается на элементарные кристаллы. К сформированным на них контактным площадкам (из золота) припаиваются тонкие золотые проводники, являющиеся переходниками к контактным площадкам корпуса микросхемы. Далее, в общем случае, крепится теплоотвод кристалла и крышка микросхемы.

Затем начинается этап тестирования прототипа процессора, когда проверяется его соответствие заданным характеристикам, ищутся оставшиеся незамеченными ошибки. Только после этого микропроцессор запускается в производство. Но даже во время производства идёт постоянная оптимизация процессора, связанная с совершенствованием технологии, новыми конструкторскими решениями, обнаружением ошибок.

Следует отметить, что параллельно с разработкой универсальных микропроцессоров, разрабатываются наборы периферийных схем ЭВМ, которые будут использоваться с микропроцессором и на основе которых создаются материнские платы. Разработка микропроцессорного набора (chipset) представляет задачу, не менее сложную, чем создание микросхемы микропроцессора.

В последние несколько лет наметилась тенденция переноса части компонентов чипсета (контроллер памяти, контроллер шины PCI Express) в состав процессора.