Производство процессоров в России

История

Первый универсальный программируемый компьютер в континентальной Европе был создан командой учёных под руководством С. А. Лебедева из Киевского института электротехники СССР. ЭВМ МЭСМ (Малая электронная счётная машина) заработала в 1950 году. Она содержала около 6000 электровакуумных ламп и потребляла 15 кВт. Машина могла выполнять около 3000 операций в секунду.

Первой советской серийной ЭВМ стала «Стрела», производимая с 1953 на Московском заводе счётно-аналитических машин. «Стрела» относится к классу больших универсальных ЭВМ с трёхадресной системой команд. ЭВМ имела быстродействие 2-3 тыс. операций в секунду. В качестве внешней памяти использовались два накопителя на магнитной ленте емкостью 200 тыс. слов, объём оперативной памяти — 2048 ячеек по 43 разряда. Машина состояла из 6200 ламп, 60 000 полупроводниковых диодов и потребляла 150 кВт энергии.

«Сетунь» была первой ЭВМ на основе троичной логики, разработана в 1958 году в Советском Союзе.

Первыми советскими серийными полупроводниковыми ЭВМ стали «Весна» и «Снег», выпускаемые с 1964 по 1972 год. Пиковая производительность ЭВМ «Снег» составила 300 000 операций в секунду. Машины изготавливались на основе транзисторов с тактовой частотой 5 МГц. Всего было выпущено 39 ЭВМ.

Наилучшей советской ЭВМ II-го поколения считается БЭСМ-6, созданная в 1966 году. В архитектуре БЭСМ-6 впервые был широко использован принцип совмещения выполнения команд (до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения). Механизмы прерывания, защиты памяти и другие новаторские решения позволили использовать БЭСМ-6 в мультипрограммном режиме и режиме разделения времени. ЭВМ имела 128 КБ оперативной памяти на ферритовых сердечниках и внешнюю память на магнитных барабанах и ленте. БЭСМ-6 работала с тактовой частотой 10 МГц и рекордной для того времени производительностью — около 1 млн операций в секунду. Всего было выпущено 355 ЭВМ.

В 1971 году появились первые машины серии ЕС ЭВМ.

Создание ЭВМ для боевых систем ПРО и ПВО

Успешные испытания системы А дали значительный импульс развитию вычислительной техники. Начинается разработка ЭВМ для противоракетной обороны Москвы, Бурцев становится заместителем директора ИТМиВТ Лебедева и основным исполнителем по военным заказам. В 1961 — 1967 гг. для системы ПРО А-35 создается серия высокопроизводительных двухпроцессорных ЭВМ 5Э92 (5Э92б полупроводниковый вариант, 5Э51 серийная модификация) и вычислительная сеть на их базе, состоящая из 12 машин с полным аппаратным контролем и автоматическим резервированием. Кроме системы ПРО, 5Э51 используется в Центре контроля космического пространства (ЦККП) и многих информационных и научных центрах военного профиля . В 1972 году за эту работу группа ученых во главе с В.С. Бурцевым удоставивается Государственной премии СССР .

С 1968 года Всеволод Бурцев руководит разработкой вычислительных средств для будущего ЗРК С-300. К 1972–1974 г. создана трехпроцессорная модульная ЭВМ 5Э26 и, позднее, её модификации 5Э261, 5Э262, 5Э265 и 5Э266, которые сменил пятипроцессорный ЦВК 40У6 (1988 год) .

В 1970 году, в рамках создания второго поколения ПРО конструктора Г.В. Кисунько, в ИТМиВТ началась разработка перспективного вычислительного комплекса «Эльбрус» с производительностью 100 млн. оп./с., главным конструктором проекта становится В. С. Бурцев (В 1973 году он сменяет, ушедшего по состоянию здоровья, С.А. Лебедева на посту директора ИТМиВТ). Высокую производительность планируется получить используя большой опыт института в области многопроцессорных параллельных архитектур (ранее это использовалось в основном для достижения высокого уровня надёжности при относительно невысоком качестве комплектующих отечественного минрадиопрома). Первый «Эльбрус-1» (1978 год) из за устаревшей элементарной базы имел невысокую производительность (15 млн. оп./с.), более поздняя модификация «Эльбрус-2» (1985 год) в 10-процессорном исполнении достигла 125 млн. оп./с. и стала первым промышленным компьютером с суперскалярной архитектурой и самым мощным суперкомпьютером СССР, «Эльбрус-2» эксплуатировались в ядерных НИИ ЦУПе и в системе ПРО А-135, за его разработку В. С. Бурцев и ряд других специалистов были удостоены Государственной премии .

Работы в области перспективных многопроцессорных ЭВМ

В рамках дальнейшей модернизации суперЭВМ под руководством Бурцева разрабатывается векторный процессор с быстродействием 200 – 300 млн оп./с, введение которого в МВК «Эльбрус» могло поднять производительность до 1 млрд оп/с, однако в 1985 году, после 35 лет работы в ИТМиВТ, обстоятельства заставляют его перейти на должность заместителя директора (с 1992 г. директор) Вычислительного центра коллективного пользования (ВЦКП) АН СССР. На новой должности Бурцев продолжает развивать идеи высокоскоростных параллельных вычислений в рамках проекта «Оптической сверхвысокопроизводительной машины» (ОСВМ) Академии наук 13, разрабатывая структуру суперЭВМ на «не Фон-Неймановском принципе» с эффективным распараллеливанием вычислительного процесса на аппаратном уровне 10.

После распада СССР Российская Академия наук сворачивает фронт работ над суперЭВМ и ВЦКП закрывается. В 1995 году Бурцев самостоятельно организует Институт высокопроизводительных вычислительных систем (ИВВС) в котором продолжает работу, однако из за отсутствия интереса к данной теме со стороны Академии наук и отсутствия финансирования практического продолжения направление не получает.

Постсоветское время

В 1990-х годах электронная промышленность находилась в упадке из-за острого финансового и политического кризиса, а также отсутствия заказов на разработку и создание новых изделий. Военные заказы к 2007 г. уменьшились в 6-8 раз.

«Стратегия развития электронной промышленности РФ до 2025 г.» (утверждена в августе 2007 министром промышленности и энергетики РФ Виктором Христенко) — констатируется утрата на 40-50 % технологий производства электронной компонентной базы (ЭКБ), разработанной в СССР 1970-1980-х; наблюдается прогрессирующее технологическое отставание РФ в области твердотельной СВЧ-электроники (снижается конкурентоспособность производимых в РФ вооружений — теперь их приходится на 70 % оснащать импортной электроникой; аналогичные проблемы возникают и в космической отрасли). К 2007 г. доля РФ на мировом рынке ЭКБ составляла всего 0,23 %; на внутреннем рынке ЭКБ промышленность РФ обеспечивает только 37,5 % спроса.

В 2008 году была запущена Федеральная целевая программа “Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники” на 2008-2015 годы.

В 2013 году в Зеленограде был открыт Центр проектирования, каталогизации и производства фотошаблонов (ЦФШ) для изготовления интегральных схем (ИС), создававшийся в два этапа с 2006 года. Центр позволяет проектировать и изготавливать фотошаблоны различных типов и является единственным предприятием по производству фотошаблонов в РФ.

Микроэлектроника

Динамика производства интегральных схем в России в 1997—2009 годах, в млрд штук

В 2008 году темпы роста микроэлектроники в России были около 25 %, а в 2009 году — около 15 %, что превышало темпы роста других отраслей российской промышленности. В феврале 2010 года замминистра промышленности и торговли России Юрий Борисов заявил, что реализация стратегии правительства России в области микроэлектроники сократила технологическое отставание российских производителей от западных до 5 лет (до 2007 года это отставание оценивалось в 20-25 лет).

Российская группа предприятий «Ангстрем» и компания «Микрон» являются одними из крупнейших производителей интегральных схем в Восточной Европе. Около 20 % продукции «Микрона» экспортируется.

В октябре 2009 года была учреждена компания «СИТРОНИКС-Нано» для работы над проектом по созданию в России производства интегральных схем размером 90 нм. «Ситроникс-нано» достраивает фабрику по выпуску таких микрочипов, которая должна начать работать в 2011 г. Такие чипы можно использовать для выпуска SIM-карт, цифровых телеприставок, приемников ГЛОНАСС и др. Стоимость проекта составит 16,5 млрд рублей.

К концу 2010 года в России было начато производство чипов по технологии 90 нм, используемых, в частности, в мобильных телефонах российского производства.

Существуют планы создания единого инновационного Центра для исследований и разработок, аналога «Кремниевой долины» в США, характерной чертой которого станет большая плотность высокотехнологичных компаний. Место будущего центра должно быть определено в ближайшем будущем. Помощник президента Аркадий Дворкович предостерег от сравнения будущего инновационного центра с известным центром компьютерных технологий в США. По его словам, «прямое сравнение здесь не подходит», «в будущем российском центре не будет такого фокуса на одной области, в частности, компьютерных технологиях».

Производство микропроцессоров

В советское время одним из самых востребованных из-за его непосредственной простоты и понятности стал задействованный в учебных целях МПК КР580 — набор микросхем, копия набора микросхем Intel 82xx. Использовался в отечественных компьютерах, таких, как Радио 86РК, ЮТ-88, Микроша и т. д.

Разработкой микропроцессоров в России занимаются ЗАО «МЦСТ», НИИСИ РАН, АО «НИИЭТ» и ЗАО «ПКК Миландр». Также разработку специализированных микропроцессоров, ориентированных на создание нейронных систем и цифровую обработку сигналов, ведут НТЦ «Модуль» и ГУП НПЦ «ЭЛВИС». Ряд серий микропроцессоров также производит ОАО «Ангстрем».

НИИСИ РАН разрабатывает процессоры серии «Комдив» на основе архитектуры MIPS. Техпроцесс — 0,5 мкм, 0,3 мкм; КНИ.

  • КОМДИВ-32, 1890ВМ1Т, в том числе в варианте КОМДИВ32-С (5890ВЕ1Т), стойком к воздействию факторов космического пространства (ионизирующему излучению)
  • КОМДИВ-64, КОМДИВ64-СМП
  • Арифметический сопроцессор КОМДИВ128

ЗАО ПКК Миландр разрабатывает 16-разрядный процессор цифровой обработки сигналов и 2-ядерный процессор:

  • 2011 год, 1967ВЦ1Т — 16-разрядный процессор цифровой обработки сигналов, частота 50 МГц, КМОП 0,35 мкм
  • 2011 год, 1901ВЦ1Т — 2-ядерный процессор, DSP (100 МГц) и RISC (100 МГц), КМОП 0,18 мкм

НТЦ «Модуль» разработал и предлагает микропроцессоры семейства NeuroMatrix:

  • 1998 год, 1879ВМ1 (NM6403) — высокопроизводительный специализированный микропроцессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной VLIW/SIMD архитектурой. Технология изготовления — КМОП 0,5 мкм, частота 40 МГц.
  • 2007 год, 1879ВМ2 (NM6404) — модификация 1879ВМ1 с увеличенной до 80 МГц тактовой частотой и 2Мбитным ОЗУ, размещённым на кристалле процессора. Технология изготовления — 0,25 мкм КМОП.
  • 2009 год, 1879ВМ4 (NM6405) — высокопроизводительный процессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной VLIW/SIMD архитектурой на базе запатентованного 64-разрядного процессорного ядра NeuroMatrix. Технология изготовления — 0,25 мкм КМОП, тактовая частота 150 МГц.
  • 2011 год, 1879ВМ5Я (NM6406) — высокопроизводительный процессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной VLIW/SIMD архитектурой на базе запатентованного 64-разрядного процессорного ядра NeuroMatrix. Технология изготовления — 90нм КМОП, тактовая частота — 300 МГц.
  • СБИС 1879ВМ3 — программируемый микроконтроллер с ЦАП и АЦП. Частота выборок — до 600 МГц (АЦП) и до 300 МГц (ЦАП). Максимальная тактовая частота — 150 МГц.

ГУП НПЦ ЭЛВИС разрабатывает и производит микропроцессоры серии «Мультикор», отличительной особенностью которых является несимметричная многоядерность. При этом физически в одной микросхеме содержатся одно CPU RISC-ядро с архитектурой MIPS32, выполняющее функции центрального процессора системы, и одно или более ядер специализированного процессора-акселератора для цифровой обработки сигналов с плавающей/фиксированной точкой ELcore-xx (ELcore = Elvees’s core), основанного на «гарвардской» архитектуре. CPU-ядро является ведущим в конфигурации микросхемы и выполняет основную программу. Для CPU-ядра обеспечен доступ к ресурсам DSP-ядра, являющегося ведомым по отношению к CPU-ядру. CPU микросхемы поддерживает ядро ОС Linux 2.6.19 или ОС жесткого реального времени QNX 6.3 (Neutrino).

  • 2004 год, 1892ВМ3Т (MC-12) — однокристальная микропроцессорная система с двумя ядрами. Центральный процессор — MIPS32, сигнальный сопроцессор — SISD ядро ELcore-14. Технология изготовления — КМОП 250 нм, частота 80 МГц. Пиковая производительность 240 MFLOPs (32 бита).
  • 2004 год, 1892ВМ2Я (MC-24) — однокристальная микропроцессорная система с двумя ядрами. Центральный процессор — MIPS32, сигнальный сопроцессор — SIMD ядро ELcore-24. Технология изготовления — КМОП 250 нм, частота 80 МГц. Пиковая производительность 480 MFLOPs (32 бита).
  • 2006 год, 1892ВМ5Я (MC-0226) — однокристальная микропроцессорная система с тремя ядрами. Центральный процессор — MIPS32, 2 сигнальных сопроцессора — MIMD ядро ELcore-26. Технология изготовления — КМОП 250 нм, частота 100 МГц. Пиковая производительность 1200 MFLOPs (32 бита).
  • 2008 год, NVCom-01 («Навиком») — однокристальная микропроцессорная система с тремя ядрами. Центральный процессор — MIPS32, 2 сигнальных сопроцессора — MIMD DSP-кластер DELCore-30 (Dual ELVEES Core). Технология изготовления — КМОП 130 нм, частота 300 МГц. Пиковая производительность — 3600 MFLOPs (32 бита). Разработан в качестве телекоммуникационного микропроцессора, содержит встроенную функцию 48-канальной ГЛОНАСС/GPS-навигации.
  • 2012 год, 1892ВМ7Я (ранее был известен как MC-0428) — однокристальная микропроцессорная гетерогенная система с четырьмя ядрами. Новый центральный процессор — MIPS RISCore32F64 с интегрированным 32-/64-разрядным математическим акселератором и 2*16Кбайт (16К команды и 16К данные) кэш памятью первого уровня, 3 сигнальных сопроцессора — модернизированное MIMD-ядро ELcore. Технология изготовления — КМОП 130 нм, частота 300 МГц. Пиковая производительность 9600 MFLOPs (32 бита). Корпус BGA-756.
  • 2012 год, NVCom-02T («Навиком-02Т») — однокристальная микропроцессорная система с тремя гетерогенными ядрами. Ведущий процессор — RISCore32F64, сигнальные сопроцессоры — MIMD DSP-кластер DELCore-30М. Сигнальные сопроцессоры организованы в двухпроцессорный кластер, поддерживающий вычисления с плавающей и фиксированной точкой, и интегрированный с 48-и канальным коррелятором для ГЛОНАСС/GPS-навигации. Сигнальные ядра имеют ряд новых возможностей, в том числе аппаратные команды для обработки графики (IEEE-754), аппаратную реализацию кодирования/декодирования по Хаффману; расширены возможности использования внешних прерываний; организован доступ ядер DSP к внешнему адресному пространству, возможно отключение частоты только от CPU. Технология изготовления — КМОП 130 нм, частота 250 МГц. Пиковая производительность — 4,0 GFLOPs (32 бита). Имеет пониженную потребляемую мощность.

В качестве перспективной модели представляется микропроцессор под обозначением «Мультиком-02» (MCom-02), позиционируемый как мультимедийный сетевой многоядерный процессор.

ОАО «Multiclet» разрабатывает и производит на сторонних мощностях микропроцессоры по запатентованной ею мультиклеточной технологии.

  • 2012 год, MCp0411100101 — универсальный микропроцессор, ориентированный на задачи управления и цифровой обработки сигналов. Поддерживает аппаратные операции с плавающей запятой. Технология изготовления — КМОП 180 нм, частота 100 МГц. Пиковая производительность 2,4 GFLOPs (32 бита). Приёмка — ОТК 1,3 и 5.

ОАО «Ангстрем» производит (не разрабатывает) следующие серии микропроцессоров:

  • 1839 — 32-разрядный VAX-11/750-совместимый микропроцессорный комплект из 6 микросхем. Технология изготовления — КМОП, тактовая частота 10 МГц.
  • 1836ВМ3 — 16-разрядный LSI-11/23-совместимый микропроцессор. Программно совместим с PDP-11 фирмы DEC. Технология изготовления — КМОП, тактовая частота — 16 МГц.
  • 1806ВМ2 — 16-разрядный LSI/2-совместимый микропроцессор. Программно совместим с LCI-11 фирмы DEC. Технология изготовления — КМОП, тактовая частота — 5 МГц.
  • Л1876ВМ1 32-разрядный RISC-микропроцессор. Технология изготовления — КМОП, тактовая частота — 25 МГц.

Из собственных разработок Ангстрема можно отметить однокристальную 8-разрядную RISC микроЭВМ Тесей.

Компанией МЦСТ разработано и внедрено в производство семейство универсальных SPARC-совместимых RISC-микропроцессоров с проектными нормами 90, 130 и 350 нм и частотами от 150 до 1000 МГц (подробнее см. статью о серии — МЦСТ-R и о вычислительных комплексах на их основе «Эльбрус-90микро»). Также разработан VLIW-процессор «Эльбрус» с оригинальной архитектурой ELBRUS, используется в комплексах «Эльбрус-3М1»). Прошёл государственные испытания и рекомендован к производству новый процессор «Эльбрус-2С+», отличающийся от процессора «Эльбрус» тем, что содержит два ядра на архитектуре VLIW и четыре ядра DSP (Elcore-09). Основные потребители российских микропроцессоров — предприятия ВПК.

История развития процессоров МЦСТ:

  • 1998 год, SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 500 нм и частотой 80 МГц.
  • 2001 год, МЦСТ-R150 — SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 350 нм и тактовой частотой 150 МГц.
  • 2003 год, МЦСТ-R500 — SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 130 нм и тактовой частотой 500 МГц.
  • 2004 год, «Эльбрус 2000» (E2K) — микропроцессор с технологическими нормами 130 нм и тактовой частотой 300 МГц. E2K имеет разработанную российскими учёными вариант архитектуры явного параллелизма, аналог VLIW/EPIC.
  • Январь 2005 года
  • Успешно завершены государственные испытания МЦСТ-R500. Этот микропроцессор явился базовым для пяти новых модификаций вычислительного комплекса «Эльбрус-90микро», успешно прошедших типовые испытания в конце 2004 года.
  • На базе МЦСТ-R500 в рамках проекта «Эльбрус-90микро» создан микропроцессорный модуль МВ/C, фактически являющийся одноплатной ЭВМ.
  • На базе ядра МЦСТ-R500 начата разработка двухпроцессорной системы на кристалле (СНК) МЦСТ-R500S. На кристалле будут также размещены все контроллеры, обеспечивающие её функционирование как самостоятельной ЭВМ. На базе СНК планируется создание семейств новых малогабаритных носимых вычислительных устройств — ноутбуков, наладонников, GPS-привязчиков и т. п.
  • Май 2005 года — получены первые образцы микропроцессора Эльбрус 2000.

Производство светодиодов

На протяжении некоторого времени крупнейшим сборщиком светодиодов в России и Восточной Европе являлась компания «Оптоган», созданная при поддержке ГК «Роснано». Производственные мощности компании расположены в Санкт-Петербурге. «Оптоган» занимается как производством светодиодов из иностранных компонентов, так и чипов и матриц, а также участвует во внедрении светодиодов для общего освещения; но производственные мощности были заморожены в конце 2012 года.

Крупным предприятием по производству светодиодов и устройств на их основе также можно назвать завод Samsung Electronics в Калужской области.

В мае 2011 года госхолдинг «Российская электроника» объявил о планах создать, в особой экономической зоне в Томской области, завод полного цикла (кластер) по производству светодиодных светильников, на базе научно-исследовательского института полупроводниковых приборов (НИИПП). Стоимость проекта оценивается в 6,5 млрд рублей. В 2014 г. идет проектирование корпуса светодиодного кластера, в этом же году закупят оборудование, в 2015 – корпус начнут строить (ранее ввод завода в строй ожидался в 2013 году).

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

> См. также

  • Российская электроника (холдинг «Росэлектроника»)

Примечания

  1. Россия на фоне санкций успешно замещает электронику и комплектующие двойного назначения из США продукцией из Юго-Восточной Азии // Взгляд, 27 августа 2018
  2. Мантуров рассказал о работе по импортозамещению — РИА Новости, 27.08.2018
  3. У российской электронной промышленности появился свой холдинг // Русский телеграф, номер от 25.12.1997, выпуск №69
  4. http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2013/07/19/535974 Архивная копия от 24 декабря 2014 на Wayback Machine CNews — «Российская электроника» будет реформироваться под новым руководством, 19.07.2013
  5. Список дочерних предприятий холдинга «Росэлектроника» на официальном сайтИЭТ»]е компании]
  6. Постановление Правительства РФ от 26 ноября 2007 г. N 809 «О федеральной целевой программе «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008-2015 годы
  7. «Росэлектроника» поддержит новые микроэлектронные производства и технологические центры в Зеленограде
  8. PCWeek — Запущен новый зеленоградский “Центр изготовления фотошаблонов” // pcweek.ru, 08.10.2013
  9. Производство промышленной продукции в натуральном выражении (год)
  10. 1 2 Реализация стратегии правительства РФ в области микроэлектроники к 2010 году сократила до 5 лет отставание отечественных производителей от западных // АРМС-ТАСС, 26 февраля 2010
  11. АМD поделилась нанометрами // Итоги, 1 декабря 2007
  12. РБК daily: Россия получит доступ к технологиям, на которые приходится 80 % мирового рынка микроэлектроники, 20.12.2010
  13. «Банк Москвы» открывает для «СИТРОНИКС-Нано» аккредитив на 27 млн евро для финансирования передачи лицензий и технологии / Финам, 05.03.2011
  14. Как помочь микрочипу// accord-audit.ru, 28 августа 2010 Архивная копия от 20 мая 2013 на Wayback Machine
  15. Путину показали российский аналог iPhone 4 / Lenta.ru, 2010-12-28
  16. Расположение «Кремниевой долины» в РФ определят через 10 дней / РБК, 2010-03-10
  17. Российским аналогом Кремниевой долины займется Чубайс. Lenta.ru (10 марта 2010). Дата обращения 14 августа 2010. Архивировано 18 февраля 2012 года.
  18. Для города будущего ищут место / Дни.ру, 2010-03-10
  19. 1967ВЦ1Т − Миландр
  20. Информация о микропроцессорах производства НТЦ Модуль
  21. НТЦ «Модуль»
  22. Информация о микропроцессорах производства ГУП НТЦ Элвис
  23. «Российский производитель светодиодов „Оптоган“ приобрел завод „Элкотек“ в Петербурге у люксембургской Elcoteq SE»
  24. Красивая история нанотехнологий разбилась о рынок // Коммерсантъ, 16.12.2015
  25. Томский НИИПП начал серийное производство светодиодов // RusСable.ru, 26 августа 2011
  26. Светодиодный кластер будет создан в Томске // RusСable.ru, 17 февраля 2014

>Конвертер величин

Общие сведения

Момент силы — это физическая величина, характеризующая насколько сила, приложенная к телу, вызывает вращение тела вокруг оси. В английском и некоторых других языках это явление называют разными словами, в зависимости от контекста. Поскольку эта статья написана для сайта переводчиков, мы немного поговорим о терминологии в других языках. Величина момента силы равна векторному произведению силы, приложенной к телу на вычисленное по перпендикуляру расстояние между осью вращения и точкой приложения силы, которая вызывает вращение. В английском языке для момента силы используют два термина, момент силы (moment of force) и отдельный термин, torque. Английский термин torque используют для обозначения физической величины, которую измеряют так же, как и момент силы (в английском), но только в контексте, в котором сила, ответственная за это свойство, обязательно вызывает вращение тела. Эту величину также измеряют, умножив силу на расстояние между осью вращения и точкой приложения силы. В русском языке термину «torque» соответствуют термины «вращающий момент» и «вращательный момент», которые являются синонимами. Русский термин «крутящий момент» относится к внутренним усилиям, возникающим в объектах под действием приложенных к ним нагрузок. Этому термину соответствуют английские термины «torsional movement», «torque effect», «torsional shear» и некоторые другие.

Вращающий момент (torque в английской терминологии) — результат приложения двух сил, которые рука прилагает к отвертке, а отвертка, в свою очередь — к головке винта

Как уже упоминалось выше, в этой статье мы уделяем много внимания контексту, в котором используется тот или иной английский термин. Наша задача — объяснить разницу, чтобы помочь читателю, если он в будущем столкнется с этими терминами в английском тексте. Самое главное, что следует помнить — оба термина, момент силы и torque, используют для одной и той же физической величины, но в разных контекстах. Во многих языках, как и в русском, используют только один термин. Ниже рассмотрим в каком же контексте используют каждый из этих терминов.

Терминология в английском языке

Как мы уже упоминали выше, английские термины «момент силы» и «torque» используют для одного и того же понятия, но в разных контекстах. В этом разделе обсудим, когда в английском наиболее часто используют термин «момент силы» и почти не используют «torque». Часто о понятии «torque» говорят в контексте, когда сила, действующая на тело вызывает изменение углового ускорения тела. С другой стороны, когда в английском языке говорят о моменте силы, то сила, действующая на тело не обязательно вызывает такое ускорение. То есть, «torque» — это частный пример момента силы, но не наоборот. Можно также сказать, что «torque» — это момент силы, но момент силы — не «torque».

Ниже рассмотрим несколько примеров. Стоит еще раз напомнить, что разница в использовании этих двух терминов зависит от контекста, но используют их для одного и того же физического явления. Нередко оба эти термина используют попеременно.

На вороток действует пара сил от рук, в результате чего возникает вращающий момент, (по-английски torque).

Чтобы понять, что такое момент силы, рассмотрим вначале, что такое момент в общем. Момент — это интенсивность, с которой сила действует на тело на определенном расстоянии относительно тела. Величина момента силы зависит от величины силы, которая действует на тело, и от расстояния от точки приложения силы до точки на теле. Как мы увидели из определения выше, эта точка часто находится на оси вращения.

Момент силы пропорционален силе и радиусу. Это значит, что если сила приложена к телу на определенном расстоянии от оси вращения, то вращательное действие этой силы умножается на радиус, то есть чем дальше от оси вращения приложена сила, тем более вращающее действие она оказывает на тело. Это принцип используется в системах рычагов, шестерней и блоков, чтобы получить выигрыш в силе. В этом контексте чаще всего говорят о моменте силы и о его использовании в различных системах, например в системах рычагов. Примеры работы рычагов показаны в статье «Подробнее о вращающем моменте». Стоит заметить, что в этой статье мы в основном обсуждаем вращающий момент, что соответствует английскому термину «torque».

Изгибающий момент. В данной ситуации нет кручения, поэтому здесь лучше говорить о моменте силы, а не о вращающем моменте.

Иногда понятия момент силы и вращающий момент различают с помощью понятия «пары сил». Пара сил — это две силы одинаковой величины, действующие в противоположном направлении. Эти силы вызывают вращение тела, и их векторная сумма равна нулю. То есть, термин «момент силы» используют в более общем контексте, чем вращающий момент.

В некоторых случаях термин «вращающий момент» используют, когда тело вращается, в то время как термин «момент силы» используют, когда тело не вращается, например, если речь идет об опорных балках и других конструктивных элементах зданий в строительстве. В таких системах концы балки либо жестко закреплены (жесткая заделка), либо крепление позволяет балке вращаться. Во втором случае говорят, что эта балка закреплена на шарнирной опоре. Если на эту балку действует сила, например, перпендикулярно ее поверхности, то в результате образуется момент силы. Если балка не фиксирована, а прикреплена на шарнирной опоре, то она свободно движется в ответ на действующие на нее силы. Если же балка фиксирована, то в противодействие моменту силы образуется другой момент, известный как изгибающий момент. Как видно из этого примера, термины момент силы и вращающий момент различаются тем, что момент силы не обязательно изменяет угловое ускорение. В этом примере угловое ускорение не изменяется потому, что силам извне, действующим на балку, противодействуют внутренние силы.

Примеры момента силы

Здесь момент силы каждого ребенка равен весу этого ребенка, умноженному на его расстояние от оси вращения. Девочка сидит ближе к точке опоры, но прилагает больше силы к качелям, чем мальчик, поэтому качели — в равновесии.

Хороший пример момента силы в быту — это действие на тело одновременно момента силы и изгибающего момента, о котором мы говорили выше. Момент силы часто используют в строительстве и в проектировании строительных конструкций, так как, зная момент силы, можно определить нагрузку, которую должна выдержать эта конструкция. Нагрузка включает нагрузку от собственного веса, нагрузку, вызванную внешними воздействиями (ветром, снегом, дождем, и так далее), нагрузку от мебели и нагрузку, вызванную посетителями и обитателями здания (их вес). Нагрузка, вызванная людьми и интерьером, называется в строительстве полезной нагрузкой, а нагрузка, вызванная весом самого здания и окружающей средой называется статической или постоянной нагрузкой.

При постройке в 1900 году моста Александры через реку Оттава использовано много двутавровых балок

Если на балку или другой конструктивный элемент действует сила, то в ответ на эту силу возникает изгибающий момент, под действием которого некоторые части этой балки сжимаются, в то время как другие, наоборот, растягиваются. Представим, к примеру, балку, на которую действует сила, направленная вниз и приложенная по центру. Под воздействием этой силы балка принимает вогнутую форму. Верхняя часть балки, на которую действует сила, сжимается под воздействием этой силы, в то время как нижняя, наоборот, растягивается. Если нагрузка больше, чем этот материал может выдержать, то балка разрушается.

Наибольшая нагрузка — на самый верхний и самый нижний слои балки, поэтому в строительстве и при проектировании сооружений эти слои часто укрепляют. Хороший пример — использование двутавровых конструкций. Двутавр — конструктивный элемент с поперечным сечением в форме буквы Н или латинской буквы “I” с верхней и нижней засечками (поэтому английском языке используют термин I-beam, Такая форма очень экономична, так как она позволяет упрочнить самые слабые части балки, используя при этом наименьшее количество материала. Чаще всего двутавровые балки сделаны из стали, но для прочной балки двутавровой конструкции вполне можно использовать и другие материалы. На YouTube можно найти видеосюжеты испытания двутавровых балок, сделанных из материалов, менее прочных, чем сталь, например из пенопласта и фанеры (нужно искать plywood beam test). Двутавровые балки из фанеры и древесностружечных плит появились на российском рынке стройматериалов относительно недавно, хотя они давно и очень широко применяются при строительстве каркасных домов в Северной Америке.

Если на конструкцию действует изгибающий момент, то двутавровые балки — решение проблем, связанных с прочностью. Двутавровые балки также используют в конструкциях, которые подвергаются напряжению сдвига. Края двутавровой балки противодействуют изгибающему моменту, в то время как центральная опора противостоит напряжению сдвига. Несмотря на ее достоинства, двутавровая балка не может противостоять крутящим нагрузкам. Чтобы уменьшить эту нагрузку на поверхность конструкции, ее делают круглой и полируют поверхность, чтобы предотвратить скопление нагрузки в точках с неровной поверхностью. Увеличение диаметра и изготовление такой конструкции полой внутри может помочь уменьшить ее вес.

Турбовинтовые двигатели с воздушными винтами создают крутящий момент, который действует на фюзеляж этого турбовинтового самолета; по-английски в данном случае могут говорить о моменте силы (moment of force) или о возникновении напряжения при кручении (torsional stress), так как вращение отсутствует

В это статье мы рассмотрели, чем отличаются термины «момент силы» и «вращающий момент», а также английские термины «moment of force» и «torque», и увидели несколько примеров момента силы. В основном мы говорили о случаях, когда момент силы создает проблемы в строительстве, но часто бывает наоборот и момент силы приносит пользу. Примеры использования момента силы на практике — в статье «Подробнее о вращающем моменте». Стоит также упомянуть, что разница в терминологии в английском языке чаще всего значительна в американском и британском машиностроении и строительстве, в то время как в физике эти термины часто взаимозаменяемы.

Литература

>
Исследуем 90 нм процессоры от AMD: Athlon 64 3500+, 3200+ и 3000+

Gavric
Дата: 16.11.2004
Все фото статьи

Введение

Уходящий 2004 год стал годом, в течение которого основные производители процессоров, AMD и Intel, освоили более прогрессивный технологический процесс с нормами 90 нм. У Intel переход на новую технологию произошёл ещё зимой и оказался совмещён с выходом нового ядра для процессоров семейства Pentium 4, Prescott. AMD же только сейчас начинает серийное производство процессоров по 90 нм технологии. Начиная с 17 августа, компания AMD начала поставки мобильных процессоров семейства Athlon 64, производимых по 90 нм технологии, а с 15 сентября в магазинах начинают появляться и процессоры Athlon 64 для настольных систем, в основе которых лежат обновлённые 90 нм ядра. Таким образом, 90 нм технология оказалась освоенной AMD без каких бы то ни было задержек, а точно в соответствии с ранее намеченным планом.
С появлением процессоров Athlon 64, в основе которых используются 90 нм ядра, многие связывали как определённые надежды, так и некоторые опасения. В то время как одна часть энтузиастов ожидала, что внедрение нового технологического процесса позволит AMD увеличить частотный потенциал процессоров линейки Athlon 64 и расширить их возможности, другие опасались, что новый техпроцесс может вызвать те же проблемы с высокими токами утечки, что возникли у Intel при выпуске Prescott.
К счастью, в нашей лаборатории оказался один из серийных процессоров Athlon 64, основанный на новом 90 нм ядре. Благодаря этому мы имеем возможность собственноручно проверить все свойства обновлённых CPU от AMD. То есть, данный материал целиком и полностью будет посвящён процессорам Athlon 64 для настольных систем, для производства которых применяется новая 90 нм технология.

90 нм техпроцесс в Athlon 64: подробности

Для начала посмотрим на официальный роадмап компании AMD:

Как видим, в этом году переход на использование 90 нм технологического процесса AMD запланировала во всех секторах рынка. План этот на данный момент выполнен на две трети: 90 нм ядра Oakville и Winchester уже применяются в серийных процессорах для мобильных и настольных компьютеров соответственно. Ядра Oakville и Winchester по своим возможностям подобны друг другу, поэтому предметом нашего сегодняшнего рассмотрения станет в первую очередь ядро Winchester, использующееся в качестве основы процессоров линейки Athlon 64, нацеленных на применение в настольных системах.
Основными отличительными чертами ядра Winchester, помимо 90 нм техпроцесса, является кеш-память второго уровня объёмом 512 Кбайт и двухканальный контроллер памяти, поддерживающий DDR400 SDRAM. Таким образом, 90 нм ядро Winchester можно считать аналогом 130 нм ядра NewCastle, используемого в первую очередь в Socket 939 процессорах. Поэтому, совершенно неудивительно, что первыми процессорами Athlon 64, в которых нашло применение ядро Winchester, также стали CPU для Sockets 939 систем.
При проектировании ядра Winchester инженеры AMD не стали прибегать к редизайну. Фактически, Winchester остался тем же NewCastle, просто переведенным на более совершенный техпроцесс с нормами производства 90 нм. Однако отдельные минорные архитектурные улучшения в этом ядре всё же присутствуют, благодаря чему его производительность по сравнению с производительностью предшественника, как мы увидим дальше, слегка возросла. Впрочем, на усовершенствованиях 90 нм ядра AMD внимание не акцентирует. Новое ядро, имеющее номер ревизии D0, замечательно в первую очередь тем, что благодаря ему AMD имеет возможность снизить свои производственные затраты.
Объясняется всё простым расчётом. 130 нм ядро NewCastle имеет площадь 144 мм2. Площадь нового ядра Winchester, благодаря использованию 90 нм технологического процесса, уменьшилась до 84 мм2. Таким образом, применение 90 нм технологии позволило AMD уменьшить площадь ядра на 42%. Учитывая, что на заводе Fab30 в Дрездене, на котором производятся и старые ядра NewCastle, и новые ядра Winchester, используются пластины диаметром 200 мм, новый технологический процесс даёт возможность получить на 77% больше процессорных ядер с пластины. То есть, себестоимость ядер Winchester в идеальном случае на 44% меньше себестоимости наиболее дешёвого из 130 нм ядер для процессоров линейки Athlon 64. Но этот результат достигается только при условии одинакового процента выхода годных кристаллов с пластины для 90 нм и для 130 нм техпроцессов. Очевидно, что пока это не так. Вряд ли новый технологический процесс может давать такой же выход годных, как и отлаженный годами 130 нм процесс. Впрочем, AMD на выход годных кристаллов при использовании новой 90 нм технологии не жалуется. Применяемая на заводе Fab30 в Дрездене методика automated precision manufacturing (APM) позволяет отлаживать техпроцесс в очень короткий промежуток времени, и благодаря этому, уже сейчас AMD может извлекать прибыль с продажи младших моделей CPU, произведённых по новому технологическому процессу.

Поскольку сложившаяся на процессорном рынке ситуация такова, что у AMD нет нужды наращивать тактовые частоты своих процессоров, AMD решила начать внедрение 90 нм ядер Winchester не со старших, а с младших моделей своих CPU, тем более что тому есть чёткое экономическое обоснование. Первые процессоры, основанные на ядре Winchester, предназначаются для использования в Socket 939 системах, обладают частотами от 1.8 до 2.2 ГГц и имеют рейтинги 3000+, 3200+ и 3500+. То есть, с появлением нового 90 нм ядра компания AMD значительно расширила линейку Athlon 64 для Socket 939 систем вниз. Теперь наиболее дешёвые процессоры для этой платформы стоят порядка $150, что должно значительно увеличить её популярность.
Помимо снижения себестоимости процессоров линейки Athlon 64, выпуск 90 нм ядер позволил также уменьшить и их тепловыделение. В то время как максимальное тепловыделение процессоров, построенных на 130 нм ядрах NewCastle, составляло 89 Вт, аналогичная характеристика процессоров, базирующихся на 90 нм ядрах Winchester, составляет всего лишь 67 Вт. Таким образом, AMD успешно обошла проблемы с высокими токами утечки, с которыми столкнулась Intel при выпуске своего 90 нм ядра Prescott: как известно, тепловыделение процессоров Pentium 4 на базе ядра Prescott не уменьшилось по сравнению с тепловыделением Pentium 4, построенных на базе 130 нм ядра Northwood.
Столь впечатляющий успех AMD, когда с переходом на новую 90 нм технологию инженерам компании удалось понизить тепловыделение процессоров на 25%, отчасти объясняется и особенностями самого техпроцесса. Так, при производстве CPU по 90 нм процессу AMD, также как и при 130 нм процессе, использует технологию SOI (silicon-on-insulator). Что же касается использования «растянутого» кремния (strained silicon), применяемого в 90 нм процессе компанией Intel, то пока AMD отказалась от использования этой технологии. Однако 90 нм техпроцесс второго поколения от AMD, который должен быть освоен в следующем году, будет включать и SOI, и растянутый кремний. На использование этого сочетания, названного Strained Silicon Directly on Insulator (SSDOI), инженеры AMD возлагают большие надежды в плане дальнейшего роста тактовых частот.
Кроме того, в своих будущих 90 нм ядрах ревизии E0, которые также станут доступны в следующем году, AMD намерена реализовать и некоторые дополнительные возможности. В первую очередь, в этих процессорах будет введена поддержка набора из 10 инструкций SSE3, присутствующих в Pentium 4 со времён его перевода на ядро Prescott. Во-вторых, число write combining буферов в будущих 90 нм ядрах Athlon 64 будет увеличено с двух до четырёх. И, в-третьих, в свои будущие процессоры AMD собирается добавить дополнительные возможности по снижению их энергопотребления. Сегодняшний же Athlon 64 на базе ядра Winchester ревизии D0 аналогичен по своим возможностям Athlon 64 на базе ядра NewCastle ревизии CG.

Разгон Athlon 64 3500+ на ядре Winchester

Хотя AMD пока не стала использовать новые 90 нм ядра Winchester в составе старших моделей своих процессоров линейки Athlon 64, это ещё не означает, что частотный потенциал этого ядра ниже частотного потенциала 130 нм ядер NewCastle. Возможно, внедрение нового ядра, начиная с младших моделей CPU, вызвано только лишь экономическими причинами, описанными выше. Поэтому, заимев в нашей лаборатории процессор, основанный на ядре Winchester, первым делом мы решили протестировать его на разгон.
Итак, для целей тестирования мы использовали Athlon 64 3500+, в основе которого лежало новое 90 нм ядро:

Диагностические утилиты, запущенные при работе этого процессора в штатном режиме, выдают следующую информацию:

Как видим, этот процессор характеризуется номинальной частотой 2.2 ГГц, а его напряжение по умолчанию составляет 1.4 В, что на 0.1 В меньше, чем у процессоров Athlon 64, использующих 130 нм ядра.
Для испытания этого процессора на предмет разгона мы собрали тестовую систему, включающую следующий набор оборудования:
Материнская плата: MSI K8N Neo2 Platinum (Socket 939, NVIDIA nForce3 250);
Память: 1024 Мбайт DDR500 SDRAM (Corsair CMX512-4000PRO, 2 x 512 Мбайт);
Графическая карта: Sapphire RADEON X800 XT (AGP 8x);
Дисковая подсистема: Maxtor MaXLine III 250GB (SATA150).
Поскольку мы не ставили перед собой целью выяснение разгонного потенциала этого CPU при использовании нестандартных методов охлаждения, для отвода тепла от этого процессора во время его работы был использован обычный боксовый кулер. Разгон мы выполняли путём изменения частоты тактового генератора, без изменения множителя процессора.
Применение в тестовой системе DDR500 памяти и материнской платы, основанной на наборе логики NVIDIA nForce3 250, умеющем фиксировать частоты AGP/PCI при увеличении частоты тактового генератора, позволило нам не беспокоиться о том, что разгон будет ограничиваться какими-то иными параметрами, нежели предельными возможностями процессора.
В первую очередь мы решили проверить, на какой максимальной частоте сможет работать тестовый Athlon 64 3500+ на ядре Winchester, если ему не увеличивать напряжение питания. Без особых усилий нам удалось поднять частоту тактового генератора до 230 МГц. Учитывая, что номинальный множитель для Athlon 64 3500+ — это 11x, то частота процессора при таком разгоне возросла до 2.53 ГГц. Дальнейший разгон системы простым повышением частоты тактового генератора наталкивался на нестабильность системы под нагрузкой, поэтому продолжать опыты мы решили, подняв напряжение питания процессорного ядра.
Вторая часть опытов по оверклокингу выполнялась при увеличении напряжения питания процессора на 8.3% — до 1.52 В. Такое достаточно незначительное увеличение напряжения положительным образом сказалось на результатах разгона, дав нам возможность продолжать наращивать частоту тактового генератора без потери стабильности. Методом последовательных приближений нами была установлена новая граница стабильности: при частоте тактового генератора 238 МГц процессор продолжал работать надёжно, но дальнейшее увеличение этой частоты влекло за собой потерю стабильности. Таким образом, максимальной частотой, которую нам удалось достичь при разгоне Athlon 64 3500+ на базе ядра Winchester, стала частота в 2.618 ГГц.

Другими словами, итогом наших опытов стало покорение одним из первых процессоров Athlon 64 на базе ядра Winchester рубежа в 2.6 ГГц при незначительном повышении его питающего напряжения. Много это или мало? Вопрос хороший. С одной стороны, поразить своим частотным потенциалом новое 90 нм ядро от AMD нас явно не смогло. Конечно, обычные Athlon 64, основанные на 130 нм ядрах ревизии CG, не всегда покоряют отметку в 2.6 ГГц, однако их предельные частоты в любом случае лежат очень близко к этой величине. Более того, процессор Athlon 64 FX-55, выпускаемый по 130 нм техпроцессу с использованием растянутого кремния имеет штатную частоту 2.6 ГГц уже сегодня. Так что частота в 2.6 ГГц вполне достижима для AMD и без 90 нм технологии. С другой стороны, несмотря на то, что предельная штатная частота процессоров на базе ядра Winchester составляет на сегодня 2.2 ГГц, эти CPU способны работать на ощутимо больших частотах. Кроме того, не следует забывать, что 90 нм процесс пока находится в стадии освоения, и частотный предел ядер, выпускаемых по этой технологии, скорее всего, увеличится в недалёком будущем. Чему, очевидно, посодействует и предстоящее внедрение растянутого кремния. Так что Winchester всё же таит в себе большой потенциал, который, очевидно, должен будет реализоваться впоследствии.
С этой точки зрения весьма перспективным выбором для оверклокеров на сегодня представляется процессор Athlon 64 3000+ для Socket 939. Этот процессор, основываясь на ядре Winchester, также сможет при разгоне работать на частотах прядка 2.6 ГГц, что по производительности ставит его в один ряд со старшими процессорами линейки Athlon 64. При этом его цена составляет на сегодня порядка $150. А использование этим CPU разъёма Socket 939 позволяет оверклокерам, обратившим внимание на Athlon 64 3000+, сразу приобрести единую перспективную платформу, которая в отличие от Socket 754 будет поддерживаться производителем ещё очень продолжительное время.

Тепловыделение и энергопотребление

Фактически, перевод процессоров семейства Athlon 64 на использование нового 90 нм ядра Winchester пока не влечёт за собой ни изменение характеристик, ни увеличение частот этой линейки. Однако утверждать, что появление этого нового ядра останется незамеченным для обычных пользователей, было бы неверным. Дело в том, что новые процессоры с ядром Winchester имеют меньшее напряжение питания и, соответственно, меньшее тепловыделение, а это – вполне осязаемые характеристики. Так, согласно официальным спецификациям, обнародованным AMD, процессоры на базе ядра Winchester имеют максимальное тепловыделение в 67 Вт, а это на 25% меньше, чем предельное тепловыделение процессоров Athlon 64, в основе которых используются 130 нм ядра. Однако, что это означает на практике? Чтобы разобраться с этим вопросом, мы протестировали температурный режим новых Athlon 64 и сравнили его с температурным режимом аналогичных Athlon 64, построенных на базе ядра NewCastle.
Тестирование выполнялось на той же самой системе, что и опыты по разгону. В процессе тестов мы сравнили температуру Socket 939 процессоров Athlon 64 на базе ядра Winchester и Athlon 64 на базе ядра NewCastle, работающих на частотах от 1.8 до 2.4 ГГц. При этом частоты 1.8, 2.0 и 2.2 ГГц мы достигали установкой соответствующего коэффициента умножения, то есть как 9×200 МГц, 10×200 МГц и 11×200 МГц, а частоту 2.4 ГГц получали разгоном процессоров системной шиной, то есть она формировалась как 11×209 МГц. Напряжение питания во всех случаях было штатным, кулер для всех опытов использовался один и тот же – боксовый. Показания температуры процессоров снимались с встроенного в ядро процессоров датчика. Измерения температуры процессорных ядер мы выполняли в двух состояниях: в режиме ожидания (idle) и при максимальной загрузке CPU, создаваемой специальной утилитой S&M версии 1.0.0 alpha.


Если в состоянии покоя температура 90 нм ядра Winchester оказывается ощутимо ниже температуры ядра Newcastle, то при 100-процентной загрузке процессоров работой их температуры практически сравниваются. На первый взгляд это – очень неожиданный результат, поскольку 25-процентное снижение максимального тепловыделения у процессоров Athlon 64 c ядром Winchester почему-то никак не проявляет себя. Впрочем, этот факт всё-таки поддаётся весьма логичному объяснению. Дело в том, что одновременно с уменьшением тепловыделения у ядра Winchester уменьшилась и площадь поверхности. Следовательно, отвод тепла от процессорного ядра Winchester организовать несколько сложнее, чем от ядра NewCastle. Именно поэтому температура ядра является не столько характеристикой его тепловыделения, сколько характеристикой плотности теплового потока, которая у Winchester даже выше, чем у NewCastle. Поэтому, процессоры Athlon 64 с новым ядром Winchester не могут похвастать ощутимо более низкой температурой во время работы.
Понизившееся же тепловыделение Athlon 64 с новым 90 нм ядром проявляется в другом. А именно, его можно почувствовать по температуре кулера. Если в системах с процессорами Athlon 64, основанными на ядре NewCastle, кулер прогревается до достаточно высоких температур и является горячим на ощупь, то при установке в эту систему Athlon 64 на ядре Winchester температура кулера снижается весьма ощутимо.
Впрочем, в доказательство снизившегося тепловыделения процессоров с ядром Winchester можно привести и другие факты. А именно, вооружившись мультиметром и измерив его энергопотребление. Что мы и проделали. Для измерения потребляемой процессором мощности, которая очевидно, согласно закону сохранения энергии, совпадает с тепловыделением, мы измеряли ток, проходящий по 12-вольтовой цепи питания процессора. На самом деле этот метод не столь точен, поскольку он не учитывает коэффициент полезного действия схемы модуля питания процессора, однако для приблизительного сравнения он вполне подходит. Измерения, как и в случае с температурой, мы выполняли в двух режимах: в режиме ожидания (idle) и при максимальной загрузке CPU, создаваемой специальной утилитой S&M версии 1.0.0 alpha. Результаты опытов представлены на диаграммах ниже:


Цифры говорят сами за себя. Новое 90 нм ядро демонстрирует гораздо меньшее энергопотребление, чем 130 нм ядро, как в режиме покоя, так и при работе под нагрузкой. Причем, надо заметить, что величина энергопотребления порядка 50 Вт, показываемая ядром Winchester на частоте 2.4 ГГц, для современных процессоров является очень малой величиной. Этот факт позволяет надеяться на то, что частотный потенциал ядра Winchester окажется весьма и весьма большим. Так, для сравнения мы измерили уровень энергопотребления процессоров Pentium 4, построенных на ядрах Northwood и Prescott и работающих на частоте 3.4 ГГц. Результаты нас просто поразили: при максимальной загрузке Pentium 4 на базе ядра Northwood потреблял порядка 100 Вт, а энергопотребление процессора на базе ядра Prescott (правда, ревизии C0) составило 132 Вт! Таким образом, назвать экономичными можно все процессоры Athlon 64, однако к новым CPU этого класса, построенным на ядре Winchester, это относится в первую очередь.

Что и как мы тестировали

Цель проведённого тестирования состояла в определении уровня производительности Socket 939 процессоров от AMD, выпущенных по технологии с нормами производства 90 нм и их сравнении с уже имеющимися на рынке процессорами с 130 нм ядрами. Результаты тестов мы приведём для всех CPU, построенных на ядре Winchester, а сравнивать их будем с Socket 754 и Socket 939 процессорами с аналогичными рейтингами. Кроме того, в число результатов мы добавили и показатели производительности, демонстрируемые конкурирующими моделями процессоров Pentium 4.
В составе тестовых систем мы использовали следующее оборудование:
Процессоры:
AMD Athlon 64 3500+ (Socket 939, Winchester);
AMD Athlon 64 3200+ (Socket 939, Winchester);
AMD Athlon 64 3000+ (Socket 939, Winchester);
AMD Athlon 64 3500+ (Socket 939, NewCastle);
AMD Athlon 64 3400+ (Socket 754, ClawHammer);
AMD Athlon 64 3200+ (Socket 754, ClawHammer);
AMD Athlon 64 3000+ (Socket 754, NewCastle);
Intel Pentium 4 3.4E (Socket 478, Prescott);
Intel Pentium 4 3.2E (Socket 478, Prescott);
Intel Pentium 4 3.0E (Socket 478, Prescott);
Intel Pentium 4 3.4 (Socket 478, Northwood);
Intel Pentium 4 3.2 (Socket 478, Northwood);
Intel Pentium 4 3.0 (Socket 478, Northwood).
Материнские платы:
MSI K8N Neo2 Platinum (Socket 939, NVIDIA nForce3 250);
EPoX EP-8KDA3+ (Socket 754, NVIDIA nForce3 250);
ASUS P4C800 (Socket 478, i875P).
Память: 1024MB DDR400 SDRAM (Corsair CMX512-3200XLPRO, 2 x 512MB, 2-2-2-10).
Графическая карта: Sapphire RADEON X800 XT (AGP 8x).
Дисковая подсистема: Maxtor MaXLine III 250GB (SATA150).
Тестирование выполнялось в операционной системе MS Windows XP SP2 с установленным пакетом DirectX 9.0c. Тестовые системы настраивались на максимальную производительность. Заметим, что в Athlon 64 мы увеличивали тайминг Cycle Time (Tras) до 10, поскольку, как показывает практика, в таком режиме контроллер памяти Athlon 64 работает более эффективно, нежели при установке этой задержки в минимально возможное значение 5.

Производительность

SuperPi и PCMark04

По данным популярного теста SuperPi процессоры с новым ядром Winchester демонстрируют на одинаковой частоте чуть более высокую скорость, чем процессоры с ядром NewCastle. По всей видимости, это как раз и является результатом тех минорных оптимизаций в микроархитектуре ядра, о которых говорит AMD.


Аналогичную закономерность выявляет и тестирование в PCMark04. По данным этого теста Athlon 64 3500+ с ядром Winchester вновь оказывается быстрее Athlon 64 3500+ с аналогичными формальными характеристиками, но с ядром NewCastle. Что же касается соотношения производительности процессоров с новым и старым ядром с младшими рейтингами, то Athlon 64 3200+ с ядром Winchester обгоняет Athlon 64 3200+ для Socket 754 благодаря своему двухканальному контроллеру памяти, даже несмотря на меньший объём кеш-памяти второго уровня. Новый же Athlon 64 3000+ уступает аналогичному процессору для Socket 754 из-за более низкой тактовой частоты.

Тест подсистемы памяти из пакета PCMark04 говорит о том, что улучшения контроллера памяти, сделанные в ядре Winchester, действительно носят непринципиальный характер. Соотношение результатов процессоров с 90 нм и 130 нм ядрами выявляет лишь совсем незначительное увеличение скорости работы с памятью в новом ядре Winchester.
3DMark2001 SE, 3DMark03 и 3DMark05

Результаты, полученные нами в 3DMark2001 SE вполне ожидаемы, новое ядро демонстрирует небольшое преимущество над старым. Однако, в то же время хочется отметить, что Athlon 64 3500+ в обоих модификациях отстают от Athlon 64 3400+, основанного на ядре ClawHammer и использующегося в составе Socekt 745 платформы. Очевидно, что кеш-память второго уровня объёмом 1 Мбайт, которой снабжён процессор Athlon 64 3400+, даёт этому CPU больше очков 3DMark2001 SE, нежели двухканальный контроллер памяти Athlon 64 3500+.


В 3DMark03 результаты картина примерно та же. Однако «общий счёт» для ядер Winchester и NewCastle оказывается примерно равным.

Однако, как мы видим, Athlon 64 с новым ядром Winchester оказывается быстрее аналогичного процессора с ядром NewCastle далеко не всегда. Например, в тесте 3DMark05 Athlon 64 3500+, выпущенный с использованием технологии 90 нм, уступает старому Athlon 64 3500+, основанному на ядре NewCastle.

Да, в новом тесте 3DMark05 ситуация складывается явно не в пользу нового ядра, уступающего по скорости ядру NewCastle. Одновременно с этим хочется отметить тот факт, что новые Socket 939 процессоры с рейтингами 3000+ и 3200+, в основе которых лежит 90 нм ядро, показывают в 3DMark05 очень хороший уровень быстродействия, на голову превосходя Socket 754 модели.
Игровые приложения






Процессоры семейства Athlon 64 традиционно очень хорошо проявляют себя в играх. Новое ядро Winchester картину не портит. Только лишь в Far Cry его производительность оказывается ниже производительности NewCastle, но различие в скоростях процессоров, основанных на разных ядрах, в этой игре совсем незначительно. В остальных же игровых приложениях Socket 939 процессоры, в основе которых лежит ядро Winchester, опережают своих собратьев на 130 нм ядрах как для Socket 754, так и для Socket 939. Единственное, Socket 939 модель процессора Athlon 64 3000+ достаточно часто уступает процессору Athlon 64 3000+ для Socket 754 из-за меньшей на 200 МГц тактовой частоты.
Кодирование видео и аудио

Кодирование звуковых файлов в Lame – это чисто счётная задача. Поэтому среди процессоров с одинаковой архитектурой более быстрыми оказываются те, которые имеют более высокую тактовую частоту, что и подтверждается нашими результатами.

Такая же картина наблюдается и при кодировании видео в формат MPEG-2. Однако в этом тесте новое ядро Winchester всё-таки демонстрирует некоторое превосходство над NewCastle.

А вот при кодировании видео в формат MPEG-4 кодеком DivX более старое ядро NewCastle обеспечивает слегка более высокую производительность. Поэтому, новые модели процессоров с 90 ни ядрами Athlon 64 3500+ и Athlon 64 3000+ уступают своим предшественникам с такими же рейтингами. Зато новый Athlon 64 3200+ для Socket 939 опережает процессор с аналогичным рейтингом, ориентированный на использование в Socket 754 системах.

При использовании кодека XviD картина меняется. Теперь уже ядро NewCastle обеспечивает более низкую скорость, чем ядро Winchester. В результате, производительность нового Athlon 64 3500+ превосходит производительность аналога с 130 нм ядром.
Архивация и антивирусная проверка

При тестировании скорости новых процессоров одним из распространённых архиваторов, результаты получаются несколько разочаровывающими. Хотя само по себе ядро Winchester немного превосходит по скорости ядро NewCastle, что выражается в том, что старый Athlon 64 3500+ уступает новому Athlon 64 3500+, оба эти Socket 939 процессора проигрывают Athlon 64 3400+ на базе ядра ClawHAmmer для Socket 754. Аналогично, новый Athlon 64 3200+ для Socket 939 систем уступает своему Socket 754 аналогу из-за уменьшившегося объёма кеш-памяти второго уровня. Новый же Athlon 64 3000+ проигрывает своему Socket 754 собрату из-за более низкой тактовой частоты.

Зато гораздо лучше ядро Winchester проявляет себя во время антивирусной проверки. Впрочем, Athlon 64 3000+ для Socket 939 вновь не радует своей скоростью.
Редактирование изображений и 3D рендеринг

В Adobe Photoshop новое 90 нм ядро несколько поднимает уровень производительности процессоров Athlon 64. При этом мы вновь вынуждены обратить внимание на то, что новый Athlon 64 3000+ не дотягивает по своей скорости до старого Athlon 64 3000+ для Socket 754 систем из-за своей более низкой тактовой частоты.


Подобную картину можно наблюдать и при измерении скорости финального рендеринга. В задачах такого типа тактовая частота процессоров имеет очень большое значение, и компенсировать её не могут не архитектурные улучшения, ни двухканальный контроллер памяти.

Выводы

Новое ядро Winchester, появляющееся в составе процессоров Athlon 64, следует признать удавшимся. AMD при переходе на использование технологического процесса с нормами производства 90 нм не столкнулась ни с какими существенными проблемами. Новые Athlon 64, построенные на базе ядер Winchester имеют неплохой частотный потенциал и чрезвычайно низкое энергопотребление и тепловыделение. Кроме того, переходя на использование нового ядра, AMD существенно выигрывает и с точки зрения уменьшения себестоимости своих 64-битных процессоров. Таким образом, в ближайшее время на рынке будет появляться всё больше и больше процессоров, в основе которых лежит новое ядро Winchester, и эти процессоры, очевидно, будут выглядеть привлекательнее предшественников и для конечных пользователей.
В то же время следует понимать, что выход нового ядра Winchester фактически не вызвал никакого прироста в производительности процессоров Athlon 64 или расширение их возможностей. Обобщив результаты наших тестов, мы можем привести следующий график:

Преимущество в производительности, которое в состоянии обеспечить новое ядро Winchester по сравнению с NewCastle, минимально, а порой даже процессоры, основанные на новом ядре, уступают в быстродействии процессорам с ядром NewCastle. Поскольку дизайн самого ядра K8 с переходом на 90 нм технологический процесс не изменился, основными преимуществами CPU на базе Winchester следует считать не возросший уровень производительности, а снизившееся тепловыделение.
При этом уменьшение площади ядра, вызванное переводом производства на новый технологический процесс позволило AMD добиться снижения себестоимости процессоров и выпустить младшие модели Athlon 64 с рейтингами 3000+ и 3200+ для платформы Socket 939. Таким образом, именно с массовым появлением Winchester в составе процессоров Athlon 64 следует ожидать резкое увеличение популярности Socket 939 систем.
К сожалению, пока частотный потенциал нового ядра Winchester не позволяет наладить выпуск старших моделей процессоров Athlon 64, основанных на этом ядре. Однако в скором времени AMD внедрит в производственный процесс «растянутый» кремний и это должно будет помочь инженерам компании в наращивании тактовых частот процессоров линейки Athlon 64. Пока же новое 90 нм ядро можно будет встретить только в составе младших моделей процессоров, которые, впрочем, способны свободно разгоняться до уровня в 2.6 ГГц. Также, в настоящее время инженеры AMD работают и над новой ревизией ядра Winchester, в которой появится поддержка набора инструкций SSE3. Так что в недалёком будущем, помимо увеличения частотного потенциала Athlon 64 нас ожидает и расширение функциональности этих процессоров.
Сегодня же, в заключение приведём график средневзвешенной производительности CPU, протестированных в рамках этого материала:

Производственно-технологический процесс предприятия

Производственный процесс — совокупность взаимосвязанных процессов труда и естественных процессов, в результате которых исходные материалы превращаются в готовые изделия.

В зависимости от характера и масштаба выпускаемой продукции производственные процессы могут быть простыми и сложными. Продукция, изготовленная на машиностроительных предприятиях, как правило, состоит из большого количества деталей и сборочных единиц. Детали имеют разнообразные габаритные размеры, сложные геометрические формы, обрабатываются с большой точностью, для их изготовления требуются различные материалы. Всё это усложняет производственный процесс, который делится на части, и отдельные части этого сложного процесса выполняются различными цехами и производственными участками завода.

Производственный процесс включает как технологические, так и нетехнологические процессы.

Технологические — процессы, в результате которых изменяются формы, размеры, свойства предметов труда.

Нетехнологические — процессы, не приводящие к изменению этих факторов.

По масштабам производства однородной продукции различают процессы:

массовые — при большом масштабе выпуска однородной продукции;

серийные — при широкой номенклатуре постоянно повторяющихся видов продукции;

индивидуальные — при постоянно меняющейся номенклатуре изделий, когда большая доля процессов носит уникальный характер.

Все производственные структуры машиностроительных предприятий можно свести к следующим типам (в зависимости от их специализации):

Заводы с полным технологическим циклом. Они имеют все заготовительные, обрабатывающие и сборочные цехи с комплексом вспомогательных и обслуживающих подразделений (ЗИЛ, КАМАЗ).

Заводы с неполным технологическим циклом. К ним относятся заводы, получающие заготовки в порядке кооперирования от других заводов или посредников.

Заводы (сборочные), выпускающие машины только из деталей, изготовляемых другими предприятиями, например автосборочные заводы.

Заводы, специализирующиеся на производстве заготовок определённого вида. Они имеют технологическую специализацию (завод “Станколит”).

Заводы подетальной специализации, производящие отдельные группы деталей или отдельные детали (завод шарикоподшипников).

Типы производства
Тип производства представляет собой комплексную характеристику технических, организационных и экономических особенностей производства, обусловленных широтой номенклатуры, регулярностью, стабильностью и объемом выпуска продукции. Различают три типа производства: единичное, серийное, массовое. Единичное производство Единичное производство характеризуется широким ассортиментом продукции и малым объемом выпуска одинаковых изделий, зачастую не повторяющихся. Особенности этого типа производства заключаются в том, что рабочие места не имеют глубокой специализации, применяются универсальное оборудование и технологическая оснастка, большая часть рабочих имеет высокую квалификацию, значительный объем ручных сборочных и доводочных операций, здесь высокая трудоемкость изделий и длительный производственный цикл их изготовления, значительный объем незавершенного производства. Разнообразная номенклатура делает единичное производство более мобильным и приспособленным к условиям колебания спроса на готовую продукцию. Единичное производство характерно для станкостроения, судостроения, производства крупных гидротурбин, прокатных станов и другого уникального оборудования. Разновидностью единичного производства является индивидуальное производство. Серийное производство Серийное производство характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры продукции партиями (сериями), повторяющимися через определенные промежутки времени. В зависимости от размера серии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производства. Особенности организации серийного производства заключаются в том, что удается специализировать рабочие места для выполнения нескольких подобных технологических операций, наряду с универсальным применять специальное оборудование и технологическую оснастку, широко применять труд рабочих средней квалификации, эффективно использовать оборудование и производственные площади, снизить, по сравнению с единичным производством, расходы на заработную плату. Серийное производство характерно для выпуска продукции установившегося типа, например, металлорежущих станков, насосов, компрессоров и другого широко применяемого оборудования. Массовое производство Массовое производство характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры однородной продукции в больших количествах в течение относительно продолжительного периода времени. Массовое производство — высшая форма специализации производства, позволяющая сосредоточивать на предприятии выпуск одного или нескольких типов одноименных изделий. Непременным условием массового производства является высокий уровень стандартизации и унификации при конструировании деталей, узлов и агрегатов. Особенности организации массового производства заключаются в том, что можно специализировать рабочие места на выполнении одной постоянно закрепленной операции, применять специальное оборудование и технологическую оснастку, иметь высокий уровень механизации и автоматизации производства, применять труд рабочих невысокой квалификации. Массовое производство обеспечивает наиболее полное использование оборудования, высокий уровень производительности труда, самую низкую себестоимость изготовления продукции по сравнению с серийным и тем более единичным производством. Этот тип производства экономически целесообразен при достаточно большом объеме выпуска продукции, поэтому необходимым условием массового производства является наличие устойчивого и значительного спроса на продукцию. Массовое производство характерно для выпуска автомобилей, тракторов, продукции пищевой, текстильной и химической промышленности.

Научно-техническая революция и интенсификация производства

Научно-техническая революция означает скачёк в развитии производительных сил общества, переход их качественно новое состояние на основе коренных сдвигов в системе научных знаний.

Современная научно-техническая революция является слож­ным, многоплановым явлением. С известной долей условности можно выделить три ее важнейших составляющих, неразрывно связанных между собой.

Во-первых, научно-техническая революция характеризуется глубоким процессом интеграции науки и производства, притом такой интеграции, что производство постепенно превращается как бы в технологический цех науки. Формируется единый поток — от научной идеи через научно-тех­нические разработки и опытные образцы к новым технологиям и массовому производству. Повсеместно идет процесс инновации, возникновение нового и его быстрое продвижение в практику. Рез­ко усиливается процесс обновления и производственного аппарата и выпускаемой продукции. Новые технологии и новые изделия становятся воплощением современных достижений науки и техники. Все это приводит к кардинальным изменениям в фак­торах и источниках экономического роста, в структуре экономики и ее динамизме.

Во-вторых, понятие «научно-техническая революция» вклю­чает в себя революцию в подготовке кадров по всей системе обра­зования. Новая техника и технология требуют нового работника — более культурного и образованного, гибко приспосабливающего­ся к техническим нововведениям, высоко дисциплинированного, имеющего к тому же навыки коллективного труда, что является характерной чертой новых технических систем.

В-третьих, важнейшей составляющей НТР является подлинная революция в организации производства и труда, в системе управ­ления. Новой технике и технологии соответствует и новая органи­зация производства и труда. Ведь современные технологические системы обычно базируются на взаимосвязанной цепочке оборудования, на котором работает и которое обслуживает довольно разносторонний коллектив. В связи с этим выдвигаются новые требования к организации коллективного труда. Поскольку процессы исследования, конструирования, проектирования и производства неразрывно связаны между собой, переплетаются и взаим­но проникают друг в друга, перед управлением стоит сложней­шая задача — связать воедино все эти этапы. Сложность производ­ства в современных условиях многократно возрастает, и чтобы соответствовать ему, само управление переводится на научную основу и на новую техническую базу в виде современной элект­ронно-вычислительной, коммуникационной и организационной техники.

Под влиянием успехов научно-технического прогресса в той или иной области, открытий и достижений, осуществленных в разных сферах, основное содержание научно-технической революции трак­товалось по-разному. Ее отождествляли с наступлением атомно­го века, века ЭВМ и информатики, века химии, биологии и биотехнологии, «электронной» и «космической» эпохи.

Она охватывает все сферы и направления деятельности чело­века. Является всеобщей научно-технической революцией. Высо­чайшее достижение НТР в виде ее информационной технологии проникает в сферы, где веками люди действовали с минимальными техническими средствами, во многом полагаясь на свою интуи­цию. Происходит подлинная индустриализация, и даже частичная автоматизация многих процессов в здравоохранении, управлен­ческой деятельности и даже в образовании. На новую техни­ческую базу переводится и домашнее хозяйство, библиотечное дело, многие отрасли сферы услуг. На новых научных и тех­нологических принципах преобразуются старые, традиционные отрасли — добыча топлива и сырья, металлургия, металлообра­ботка, текстильная и промышленность — и наряду с этим возни­кают новые гигантские отрасли и даже сферы деятельности, та­кие, как, например, атомная энергетика, ракетно-космическая отрасль, биотехнология, вся многообразная сфера информатики.

Научно-техническая революция (НТР)

Научно-техническая революция (НТР) — это период времени, в течение которого происходит качественный скачок в развитии науки и техники, коренным образом преобразующий производительные силы общества. Начало НТР приходится на середину XX века, и уже к 70-м годам она увеличила экономический потенциал мирового хозяйства в несколько раз. Достижениями НТР в первую очередь воспользовались экономически развитые страны, которые превратили их в ускоритель научно-технического прогресса.

Современные технологические процессы

Современные технологические процессы предъявляют все более высокие требования к приборам измерения расхода, а именно: повышение точности измерения, возможность работы при высоких температурах и давлениях, расширение пределов измерения, снижение давления на дросселирующих устройствах.

Современные технологические процессы ориентированы на углубление переработки нефтяного сырья. Кроме того, в переработку вовлекаются все большие объемы нефгей с повышенным содержанием сероводорода и минеральных солей и газоконденсатов с высоким содержанием агрессивных компонентов. Последнее обстоятельство значительно усложняет условия эксплуатации оборудования, вызывая интенсивное развитие различных коррозионных процессов.

Современные технологические процессы ( ТП) представляют собой сложные системы, состоящие из большого числа технологических агрегатов и установок. Системы управления ТП представляют собой иерархические системы, в которых каждый уровень иерархии выполняет свои задачи управления, увязанные с задачами управления на более низких и более высоких уровнях иерархии. При разработке и исследовании таких систем наиболее эффективен системный подход, а наиболее распространенным методом исследования систем является метод декомпозиции. Рассмотрим управление ТП на нижнем и среднем уровнях иерархии АСУ ТП — задачи управления технологическими агрегатами и установками.

Современный технологический процесс должен быть безотходным на всех стадиях и на выходе или давать минимум отходов, по возможности в нем не должны использоваться токсичные, взрыво-пожароопасные, агрессивные вещества ( или он должен обходиться их минимальным количеством), он должен быть непрерывным или иметь высокую степень непрерывности.

Основные задачи оптовой торговли

В широком смысле оптовая торговля призвана регулировать товарное обращение на основе спроса — это является ее основной задачей. Решается эта задача благодаря промежуточному положению оптовых предприятий между производителями и розничными торговцами. Другие задачи оптовой торговли можно свести к следующему:

1. Регулирование потока товаров на пути движения от производителей к конечным потребителям. Оптовая торговля обеспечивает распределение товаров, их доставку к потребителям в требуемых количествах в установленное время.

2. Обеспечение хранения товарных запасов, необходимых для регулирования потребительского спроса. Оптовые предприятия обладают возможностью накапливать определенное количество товарных запасов для бесперебойного обеспечения потребителей нужными товарами.

3. Ориентирование производителей на выпуск востребованных товаров. Оптовики оповещают производителей об изменениях в потребительских запросах, благодаря чему те своевременно вносят изменения в характеристики выпускаемой продукции.

4. Способствование в продвижении новых видов товаров и формирование спроса на них. Оптовики предлагают новинки розничным торговцам, осведомляют об их свойствах и преимуществах, тем самым продвигая новые товары к конечным потребителям.

5. Организация и участие в маркетинговых исследованиях производителей на определенной территории. Оптовые предприятия лучше осведомлены о покупательских предпочтениях и тенденциях их изменений в пределах своей территории, поэтому могут предоставить производителям ценную информацию в проведении исследований.Для того, чтобы данные задачи выполнялись наиболее успешно, оптовой торговлей выполняется целый ряд функций. К функциям оптовой торговли относятся:

— сбор и обработка информации о спросе, покупателях и предложениях;

— закупка и формирование товарного ассортимента;

— отбор, сортировка и формирование оптимальных партий поставок;

— складирование и хранение товаров;

— транспортировка товаров;

— распределение риска;

— финансирование поставок и продаж;

— оказание консультационных услуг.