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由于CPU的核心发热量比较大,为了保护核心的,如今的CPU都得加装一个CPU散热器。散热器通常由一个大大的合金散热片和一个散热风扇组成,用来将CPU核心产生的热量散发掉(图4)。 P4 CPU散热器CPU的工作原理:CPU的内部结构可分为控制、逻辑、存储三大部分。如果将CPU比作一台机器的话,其工作原理大致是这样的:首先是CPU将“原料”(程序发出的指令)经过“物质分配单位”(控制单元)进行初步调节,然后送到“加工车床”(逻辑运算单元)进行加工,将加工出来的“产品”(处理后的数据)存储到“仓库”(存储器)中,以后“销售部门”(应用程序)就可到“仓库”中按需提货了。
与通用集成电路芯片相比,集成电路体积更小,净重更轻,功能损耗更低,性更高,特性更高,性更强,成本进一步降低。如今,集成电路的制造工艺已经成为人们关注的焦点。工艺越好意味着集成电路的特性水平越高。因此,集成电路也可以根据制造工艺进行分类,这种分类也很常见。通常经常听说5nm芯片、7nm芯片、14nm集成ic都是按照这个流程来区分的。今天的制作工艺已经可以做到5nm,下一步是3nm。一般来说,加工工艺越好,集成电路晶体管的加工速度越高,临界总面积越小,成本越低,特性越强。然而,这个术语是指单个集成电路,如果把它作为一个整体来考虑,就不一样了。根据应用领域的不同,集成电路可分为民用型(消费级)、工业生产级、汽车级和军用级集成电路,它们的主要区别在于工作温度类别。
集成电路对于离散晶体管有两个主要优势:成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术,作为一个单位印刷,而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关,消耗更低能量,因为组件很小且彼此靠近。2006年,芯片面积从几平方毫米到350 mm²,每mm²可以达到一百万个晶体管。
CPU 等传统芯片通过读取、执行外部程序代码指令而生成结果,相对而言,ASIC 芯片读取原始输入数据信号,并经内部逻辑电路运算后直接生成输出信号。相对CPU、GPU、FPGA 等类型芯片,ASIC 芯片在系统应用方面具备多元优势,具体表现在如下几方面。 面积优势:ASIC 芯片在设计时避免冗余逻辑单元、处理单元、寄存器、存储单元等架构,以纯粹数字逻辑电路形式构建,有利于缩小芯片面积。应对小面积芯片,同等规格晶圆可被切割出更多数量芯片,有助于企业降低晶圆成本。