CPU-anmeldelser er komplicerede. Før du overhovedet når til præstationsbenchmarks, skal du navigere i en labyrint af termer som silicium, die, pakke, IHS og sTIM. Det er en masse jargon med lidt forklaring. Vi vil definere de vigtigste dele af en CPU, som pc-entusiaster diskuterer mest.
Bemærk venligst, at dette ikke er tænkt som et dybt dyk, men snarere en introduktion til almindelig terminologi for spirende CPU-nørder.
Start med silicium
For mere end 10 år siden delte Intel det grundlæggende i, hvordan det skaber sine processorer, fra råmaterialer til det færdige produkt. Vi vil bruge denne proces som en grundlæggende ramme, når vi ser på nøglekomponenten i en CPU: matricen.
Det første en CPU har brug for er silicium. Dette kemiske element er den mest almindelige komponent i sand. Intel starter med en siliciumbarre og skærer den derefter i tynde skiver, kaldet wafers.
Vaflerne poleres derefter til en “spejlglat overflade”, og så begynder det sjove! Silicium omdannes fra et råmateriale til et elektronisk kraftcenter.
Siliciumskiverne får en fotoresist-finish. Derefter udsættes de for UV-lys, ætses og får endnu et lag fotoresist. Til sidst bliver de overhældt med kobberioner og poleret. Metallag tilføjes derefter for at forbinde alle de små transistorer, der findes på waferen på dette tidspunkt. (Som vi nævnte tidligere, dækker vi kun det grundlæggende her).
Nu er vi kommet til det punkt, vi bekymrer os om. Waferen er testet for funktionalitet. Hvis det passerer, er det skåret i små rektangler kaldet matricer. Hver matrice kan have flere behandlingskerner, såvel som en cache og andre komponenter i en CPU. Efter udskæring testes matricerne igen. Dem, der passerer, er bestemt til butikshylderne.
Siliciummatricen til en 10. generations Intel Core-processor.
Det er alt, hvad en matrice er: et lille stykke silicium fyldt med transistorer, der er hjertet i enhver processor. Hver anden fysisk del hjælper det lille stykke silicium med at gøre sit arbejde.
Men her er kickeren: afhængigt af den processor, du får, kan en CPU have enten én eller flere silicium-matricer. En matrice betyder, at alle processorens komponenter, såsom kerner og cache, er på det ene stykke silicium. Flere matricer har forbindelsesmateriale mellem dem.
Der er ingen nem måde at vide med sikkerhed, om en bestemt CPU har enkelte eller flere dies. Det er op til producenten.
Intel er berømt for at bruge en enkelt matrice til sine forbrugerprocessorer. Dette kaldes et monolitisk design. Fordelen ved et monolitisk design er højere ydeevne, da alt er på samme matrice, og der er lidt forsinkelse i kommunikationen.
Det er dog sværere at gøre fremskridt, når du skal pakke mindre og mindre transistorer på samme størrelse silicium. Det er også sværere at producere enkelte dies, der fungerer med alle kerner affyring – især når vi taler om otte eller 10 kerner.
Layoutet til en AMD Threadripper-processor, der bruger flere CCX’er.
Dette er i modsætning til AMD. Virksomheden laver nogle monolitiske processorer, men det er Ryzen 3000 desktop-serien, der bruger mindre silicium-chiplets, som i øjeblikket har fire kerner på silicium. Disse chiplets kaldes et kernekompleks eller CCX. De er pakket sammen til en større Core Complex Die (CCD). Den CCD er det, der tæller som en terning i AMD’s sprogbrug. Det er flere små siliciumchiplets, der er forbundet for at skabe en fungerende CPU.
AMD-processorer har også en siliciummatrice adskilt fra CCD’erne kaldet I/O-matrice. Det kommer vi ikke nærmere ind på her, men du kan læse mere om det her juni 2019 artikel fra TechPowerUp.
I betragtning af hvor komplekst det er at skabe fungerende siliciummatricer, er det naturligvis meget nemmere at skabe en mindre enhed med fire kerner i stedet for en enkelt matrice med 10 kerner.
CPU-pakken
Når terningen er færdig, har den brug for lidt hjælp til at tale med resten af et computersystem. Dette starter normalt med en lille, grøn tavle, ofte omtalt som underlaget.
Hvis du vender en færdig CPU om, har bunden af den grønne tavle guldkontakter (eller stifter, afhængigt af producenten). Disse kontakter eller ben passer ind i stikket på et bundkort og tillader CPU’en at tale med resten af systemet.
Når vi hopper tilbage i vores processor, har vi ikke dækket siliciummatricen til endnu. Hovedkomponenten her er det termiske grænseflademateriale eller TIM. TIM forbedrer termisk ledningsevne (vigtigt for CPU-køling). Det kommer normalt i en af to former: termisk pasta eller sTIM (loddet termisk grænseflademateriale).
TIM-materialet kan variere mellem generationer af CPU fra samme producent. Du kan aldrig rigtig vide, hvad en bestemt CPU har, medmindre du læser CPU-nyheder eller åbner (“delider”) en færdig processor selv. For eksempel brugte Intel termisk pasta fra 2012 til og med ’18, men derefter begyndte at bruge sTIM på dens niende generations Core-processorer i overklassen.
Det er i hvert fald de stykker, der udgør pakken: matricen, substratet og TIM.
En gengivelse af en AMD Ryzen CPU. Mærkenavnet er trykt på IHS.
Endelig er der oven på pakken en integreret varmespreder eller IHS. IHS spreder varme fra CPU’en til et større overfladeareal for at hjælpe med at reducere CPU’ens temperatur. CPU-blæseren eller væskekøleren spreder derefter varmen, der opbygges på IHS. IHS er normalt lavet af forniklet kobber. CPU’ens navn er trykt på den, som vist ovenfor.
Det afslutter vores rundtur i CPU’en. Igen er matricen den smule silicium, der indeholder processorkerner, caches og så videre. Pakken inkluderer matricen, PCB og TIM. Og endelig har du også en IHS.
Der er meget mere i det end det, men det er det væsentlige, som CPU-nyheder og -anmeldelser har en tendens til at fokusere på.