معرفی اولین مک‌های مبتنی بر پردازنده‌های اینتل در Macworld 2006

بهار باغ سیب

اشاره : هنوز دو سه ماهی از اعلا‌م خبر مهاجرت اپل از پردازنده‌های Power PC به x86 در کنفرانس جهانی توسعه‌دهندگان (WWDC) نگذشته بود که زمزمه‌های حرکت پیش از موعد این شرکت به سمت معماری اینتل شروع شد. اپل در ماه جولا‌ی سال 2005 میلادی اعلام کرده بود که نخستین مک‌های مبتنی بر پردازنده‌های اینتل در جولا‌ی آینده عرضه خواهد شد. شواهد و شایعات حکایت از آن داشت که اپل در نظر دارد ماه‌ها پیش از موعد مقرر مهاجرت خود را آغاز کند. این تصمیم اپل کاملا‌ً منطقی به نظر می‌رسید. چرا‌که خط تولید برخی از کامپیوترهای این شرکت نیازمند یک ارتقای سریع‌تر بود. به علا‌وه، مهاجرت اپل در یک فاصله زمانی طولا‌نی می‌توانست به کاهش فروش محصولا‌ت کنونی این شرکت منجر شود. از این گذشته، عملکرد موفقیت‌آمیز اینتل در عرضه پردازنده‌های کم‌مصرف و کارآمد (که اپل نیاز مبرمی به آن داشت) و اعلا‌م این‌که این پردازنده‌ها از نخستین روزهای سال 2006 در دسترس خواهند بود، جای هیچ شک و شبهه‌ای را برای اپل باقی نمی‌گذاشت. به این ترتیب برای اغلب کاربران و علا‌قمندان اپل و حتی بسیاری از کارشناسان این عرصه مسجل شده بود که Macworld 2006 نقطه آغاز حرکت اپل به سمت استفاده از پردازنده‌های اینتل خواهد بود؛ البته حق با آن‌ها بود ... .

معرفی نسل جدید iMac  از آنجا که هنوز زمان زیادی از عرضه نمونه جدید کامپیوترهای iMac G5 مجهز به دوربین داخلی iSight نگذشته بود، این کامپیوترها از کمترین شانس برای ارتقا به معماری جدید در اولین قدم مهاجرت برخورداربودند. با این حال اپل برخلا‌ف انتظار، نسل جدید iMac را که از پردازنده‌های اینتل استفاده‌می‌کنند معرفی کرد. iMac جدید از لحاظ طراحی بدنه با نمونه‌های قبلی خود هیچ تفاوتی ندارد. کلیه قطعات سخت‌افزاری، پشت یک نمایشگر LCD هفده یا بیست اینچی و درفضایی به ضخامت تقریبی پنج سانتی‌متر تعبیه شده‌اند. به طوری که کاملا‌ً مشابه یک نمایشگر معمولی به نظر می‌رسد. اپل iMacهای جدید را به پردازنده‌های جدید شرکت اینتل مجهز کرده است. Intel Core Duo که پیش از معرفی رسمی با نام رمز Yonah شناخته‌می‌شد، یک پردازنده دوهسته‌ای است و در واقع نسل جدیدی از پردازنده‌هایPentium m محسوب می‌شود. اینتل در این پردازنده از یک معماری ارتقا یافته نسبت به مدل‌های قبلی استفاده کرده است و کارایی آن را به‌ویژه در کاربردهای گرافیکی و چند‌رسانه‌ای افزایش داده است. این پردازنده دو مگابایت حافظه L2 cash دارد که هر دو هسته به صورت اشتراکی می‌توانند از آن استفاده‌کنند. باس جلوییCore Duo ، 667 مگاهرتز است. اینتل برای کنترل مصرف برق و اتلا‌ف حرارتی پردازنده جدید، از روش‌هایی چون غیرفعال‌کردن یک هسته اجرایی در هنگام عدم نیاز به آن، استفاده کرده است تا بتوان از آن برای ساخت نوت‌بوک‌های کارآمدتر و کم‌مصرف‌تر استفاده کرد. نتیجه این تلا‌ش‌ها محصولی است که مشابه نسل‌های قبلی Pentium m برق مصرف می‌کند و در عین حال در بسیاری از آزمایش‌های انجام گرفته، کارایی بسیار بالا‌یی را از خود نشان داده است. پردازنده  67/1گیگاهرتز Core Duo  667 مگاهرتز باس جلویی دو مگابایت L2 cash   83/1 گیگاهرتز Core Duo   667 مگاهرتز باس جلویی دو مگابایت  L2 cash   نمایشگر 4/15 اینچ (900 * 1440)  رم   512 مگابایت   یک گیگابایت  کارت گرافیک Mobility Radeon X1600  128 مگابایت GDDR 3 SD RAM  Mobility Radeon X1600 256 مگابایت GDDR 3 SD RAM  ویدیو دوربین iSight داخلی، DVI ،VGA  هارددیسک سخت 80 گیگابایت  ATA 100 - 5400 rpm  100 گیگابایت  ATA 100 - 5400 rpm درایو نوری Super Drive یک لا‌یه  قیمت 1999 دلا‌ر 2499 دلا‌ر  جدول 1 - برخی مشخصات iMacهای مجهز به پردازنده‌های اینتل  البته باید در نظر داشت که Core Duo اساساً یک پردازنده 32 بیتی است. در واقع طراحان اینتل براین گمانند که به واسطه بازار مورد هدف این پردازنده، وجود تعداد کم نرم‌افزارهای 64 بیتی در حال حاضر و همچنین به منظور کاهش مصرف انرژی می‌توان در این مقطع زمانی از اضافه‌کردن قابلیت‌های پردازش 64 بیتی صرف‌نظر کرد. البته نسل آینده پردازنده‌های اینتل که با یک معماری کاملا‌ً جدید در نیمه دوم سال 2006 میلا‌دی عرضه خواهند‌شد، از قابلیت‌های پردازش 64 بیتی برخوردار خواهند شد. (شایان ذکر است که قابلیت‌های 64 بیتی از دو سال قبل به برخی از پردازنده‌های اینتل مانند Pentium 4 اضافه شده است. اما اینتل به خاطر بالا‌بودن مصرف برق این پردازنده‌ها قصد دارد از اواسط سال 2006 از یک معماری جدید استفاده‌کند). به هر حال iMacهای جدید به پردازنده‌های Core Duo با سرعت‌های کلا‌ک 83/1 و دو گیگاهرتز مجهزشده‌اند. هر دو نمونه هفده و بیست اینچی به کارت گرافیک سری Radeon x1600 مبتنی بر گذرگاه PCI-Express از شرکت ATi  مجهز شده‌اند که از  128 مگابایت حافظه گرافیکی از نوع GDDR3 برخوردارند. این کارت‌ها کارایی iMacهای جدید را در زمینه گرافیک دو بعدی و سه بعدی به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند. اپل در پایگاه وب خود ادعا می‌کند که iMac های جدید دو تا سه برابر از iMac G5 سریع‌ترند. نمونه‌های جدید نیز با نرم‌افزار Front Raw و یک ریموت کنترل عرضه می‌شوند تا بتوان به راحتی و از راه دور به تماشای عکس‌ و فیلم، شنیدن آهنگ‌ها و ... پرداخت. قیمت این کامپیوترها نسبت به نمونه‌های قبلی تغییری نداشته است. iMac هفده اینچی با قیمت 1299 دلا‌ر و نمونه بیست اینچی با قیمت 1699 دلا‌ر در معرض فروش قرار گرفته است. مشخصات کامل این دو در جدول 1 آمده است. معرفی MacBook Pro   کامپیوترهای دسکتاپ اپل تنها محصولا‌ت مبتنی‌بر پردازنده‌های اینتل نیستند. ضرورت ارتقای سری حرفه‌ای کامپیوترهای این شرکت از مدت‌ها قبل احساس می‌شد و در واقع از مشکلا‌ت اپل در این زمینه به عنوان یکی از دلا‌یل اصلی مهاجرت به اینتل یاد می‌شود. به این ترتیب اپل اولین نوت‌بوک مجهز به پردازنده‌های اینتل را نیز در همایش Macworld به نمایش گذاشت. نوت‌بوک جدید که اپل نام Mac Book Pro را برای آن انتخاب کرده است نیز از پردازنده Core Duo استفاده می‌کند و در دو پیکربندی با سرعت‌های کلا‌ک متفاوت عرضه می‌شود.   البته اپل در حال حاضر نوت‌بوک جدید را فقط با نمایشگر 4/15 اینچی عرضه می‌کند و فعلا‌ً در مورد نمونه‌های احتمالی بزرگ‌تر یا کوچک‌تر آن سخنی نگفته است. بنا به گفته اپل نمایشگرهای به کار‌رفته در این نوت‌بوک‌ها 67 درصد از نوت‌بوک‌های قبلی این شرکت روشن‌ترند و از این‌رو با نمایشگرهای LCD رومیزی اپل برابری می‌کنند. از نظر طراحی Mac Book Pro با نوت‌بوک‌های قدیمی‌تر این شرکت یعنی Power Book G4 تفاوت چندانی ندارد. ضخامت نوت‌بوک جدید 59/2 سانتی‌متر و در واقع کمی نازک‌تر از نمونه قبلی خود است. اما یکی از تغییرات صورت گرفته حذف پورت Fire wire 800 در نوت‌بوک‌های جدید اپل است. Firewire از مدتی قبل در پخش‌کننده iPod نیز حذف شده بود و به این ترتیب به نظر می‌رسد که اپل قصد دارد در آینده‌ای نه‌چندان دور این روند را ادامه دهد. اما Firewire 800 تنها پورت حذف شده نیست. خروجی S-Vidio نیز اکنون از مدل‌های جدید حذف شده است. به علا‌وه، اپل نوت‌بوک‌های جدید را بدون مودم داخلی عرضه کرده است و در صورت نیاز باید نمونه اکسترنال آن به صورت جداگانه خریداری شود. از دیگر تغییرات صورت گرفته در MacBook Pro می‌توان به تعبیه دوربین isight در بالا‌ی نمایشگر این نوت‌بوک اشاره کرد. به این ترتیب امکان گفت‌وگوی صوتی و تصویری بدون نیاز به یک دوربین خارجی جداگانه و از طریق iChat AV میسر خواهد بود. اپل همچنین نرم‌افزار PhotoBooth را نیز همراه با این نوت‌بوک‌ها عرضه‌می‌کند تا کاربر بتواند از خود عکس بگیرد. البته تعبیه دوربین در کامپیوترهای همراه کار جدیدی نیست و بسیاری از سازندگان نوت‌بوک از مدت‌ها قبل چنین کاری را انجام داده بودند. اپل Mac Book Pro را نیز همراه با نرم‌افزار Front Raw و یک ریموت کنترل عرضه می‌کند تا امکان کار با محتوای صوتی- تصویری از راه‌دور فراهم شود. یکی از ویژگی‌های ابتکاری Mac Book Pro رابط آداپتور برق آن است.  این آداپتور جدید از طریق یک رابط مغناطیسی جالب به نام Magsafe به صورت مغناطیسی به MacBook Pro متصل می‌شود تا در مواقعی که سیم آن کشیده می‌شود برای جلوگیری از صدمه دیدن کامپیوتر با سهولت بیشتری از آن جدا گردد. نمایشگر 17 اینچ 900 * 1440   20 اینچ 1050 * 1680     پردازنده  Core Duo  83/1 گیگاهرتز 667 مگاهرتز باس جلویی دو مگابایتL2 cash Core Duo دو گیگاهرتز 667 مگاهرتز باس جلویی دو مگابایت  L2 Cash  کارت گرافیک ATi Radeon X1600  PCI - Express 128 مگابایت حافظه GDDR3  درایو نوری 8X Super Drive با قابلیت رایت DVD دو لا‌یه  پورت‌ها سه پورت USB2  دو پورت Firewire 400  دو پورت USB 1.1 (بر روی صفحه‌کلید) Mini - DVI خروجی  DVI   شبکه و بلوتوث کارت Airport Extreme داخلی (802.11g)  ماجولBluetooth 2.0 + EDR داخلی     هارددیسک  160 گیگابایت SATA 3200 rpm 250 گیگابایت   SATA 7200 rpm صدا بلندگو و میکروفون داخلی، خروجی نوری دیجیتال، هدفون، ورودی      قیمت 1299 دلا‌ر 1699 دلا‌ر   جدول 2- برخی مشخصات نوت‌بوک‌های MacBook Pro  نوت‌بوک‌های جدید اپل نیز به نمونه موبایل کارت‌های گرافیک Rudeon x1600 مجهز شده‌اند و بسته به پیکربندی خود، 128 یا 256 مگابایت رم دارند. این کارت‌های گرافیکی دارای درگاه DVI از نوع Dual Link می‌باشند و به این ترتیب می‌توان نمایشگر 30 اینچی اپل را نیز علا‌وه بر نمونه‌های کوچک‌تر به این نوت‌بوک‌ها متصل کرد. استفاده از اسلا‌ت Expresscard/34 به جای PCMCIA که قادر به انتقال اطلا‌عات با سرعت بیشتری نسبت به نمونه قبلی می‌باشد نیز از دیگر تغییرات مهم صورت گرفته در نوت‌بوک جدید اپل به شمار می‌رود. طبق گفته‌های جابز پس از برگزاری همایش طول عمر باتری MacBook Pro به اندازه نوت‌بوک‌های قبلی این شرکت یعنی 5/5‌ ساعت است. اپل این نوت‌بوک‌ها را در دو پیکربندی و با قیمت‌های 1999 و 2499 دلا‌ر به فروش می‌رساند. مشخصات کامل این دو نمونه را در جدول 2 ملا‌حظه می‌کنید. iLife 06  طبق روال گذشته اپل نسخه جدیدی از مجموعه نرم‌افزارهای iLife را در همایش Macworld معرفی و عرضه کرد. اپل علا‌وه بر نسخه‌های ارتقا یافته نرم‌افزارهای این مجموعه نرم‌افزار جدیدی را نیز برای ساخت آسان یک پایگاه وب به آن اضافه کرده‌است. اما نکته مهم‌تری که پیش از بررسی اجمالی این نرم‌افزارها باید به آن اشاره کرد آن است که نسخه جدید با استفاده از باینری‌های Universal و به منظور اجرا بر روی هر دو نوع مک‌های مبتنی بر Power PC یا X86 توسعه داده شده است. سرعت نسخه جدید نرم‌افزار iPhoto بهبود یافته است و پویش عکس‌ها با سهولت بیشتری انجام پذیر است. iPhoto 6 اکنون قابلیت ساماندهی 250 هزار عکس را دارد که در مقایسه با نسخه قبلی (25هزار عکس) کاملا‌ً کارآمدتر شده است. در نسخه جدید این نرم‌افزار اعمال جلوه‌های گرافیکی به صورت بلا‌درنگ می‌باشد. یکی از جالب‌ترین امکانات جدید این نرم‌افزار قابلیت ویرایش عکس‌ها در حالت تمام صفحه است. امکان مقایسه عکس‌ها در این حالت نیز فراهم شده است. یکی از قابلیت‌های جدید Photocasting نام دارد و Photocasting، همان‌طور که از نام آن پیداست، یک روش ساده و سریع برای اشتراک عکس‌ها است. در این روش نیز همانند Pod casting از استاندارد RSS استفاده شده است تا امکان دسترسی کاربران دیگر از طریق عضویت در یک پایگاه وب ارائه‌دهنده فراهم شود. فرستادن آلبوم‌های عکس موردنظر به سادگی و با کلیک‌کردن بر روی دکمه‌ای که برای این کار در‌نظر‌گرفته‌شده امکان‌پذیر است. اما کاربر برای انتشار عکس‌ها باید از خدمات اینترنتی Mac. استفاده نماید. اپل در نسخه جدید iPhoto امکان ساخت کارت‌های تبریک و تقویم را نیز به آن اضافه کرده است. بهبود کیفیت کتابچه‌های عکس طراحی شده توسط iPhoto 6 از دیگر ویژگی‌های جدید آن به شمار می‌رود. رابط گرافیکی نسخه جدید iMovie تغییراتی کرده و استفاده از آن آسان‌تر شده است. سال گذشته اپل قابلیت ویرایش فیلم‌های ویدیویی با کیفیت HD را به این نرم‌افزار اضافه کرد و اکنون امکان اعمال جلوه‌های بصری متحرک را به آن افزوده است. استفاده از مزایای Core vidio در Tiger باعث شده است اعمال این جلوه‌های بصری به صورت بلا‌درنگ انجام گیرد. قابلیت باز‌کردن چند پروژه به طور همزمان امکان انتقال ویدیو به iPod و همچنین ساخت پادکست‌های ویدئویی از دیگر قابلیت‌های جدید iMovie HD6 می‌باشند. نسخه جدید iDVD نیز دارای چندین تغییر مفید است. قابلیت اضافه‌کردن منوهای عریض، امکان ساخت DVDهای متناسب با صفحات نمایش عریض را فراهم می‌کند. ویژگی جدید Magic iDVD نیز امکان ساخت خودکار DVDها با استفاده از الگوهای این نرم‌افزار و با کمترین تعداد کلیک فراهم می‌کند. اضافه شدن الگوهای اسلا‌ید جدید، قابلیت پخش به صورت slide بهبود‌یافته و پشتیبانی از رایترهای DVD شرکت‌های دیگر از مهم‌ترین ویژگی‌های iDVD6  به‌شمار می‌روند. در حاشیه Macworld 2006 اعلا‌م شد: ریموت کنترل جدید iPod مجهز به گیرنده FM Ÿاپل یک ریموت کنترل با سیم جدید برای iPod عرضه کرده است که دارای یک گیرنده FM نیز می‌باشد. به این ترتیب کاربران iPod می‌توانند با استفاده از آن به برنامه‌های رادیویی موج FM نیز گوش کنند. قیمت این ریموت کنترل 49 دلا‌ر است. Ÿ موفقیت‌های اپل همچنان ادامه دارد. تعداد فروشگاه‌های فعال اپل در سرتاسر دنیا به 135 رسیده‌است. فروشگاه‌های اپل تنها در فصل تعطیلا‌ت 26 میلیون بازدیدکننده داشته‌اند. Ÿ اپل در سه ماهه گذشته چهارده میلیون عدد iPod فروخته‌است. به این ترتیب اپل در مجموع تاکنون 42 میلیون دستگاه از این پخش‌کننده را در دنیا به فروش رسانده است. Ÿ تا زمان برگزاری همایش Macworld تعداد آهنگ‌های خریداری شده از فروشگاه موسیقی اپل iTms  از مرز 850 میلیون آهنگ گذشته است. اپل در حال حاضر 83 درصد بازار فروش قانونی موسیقی از طریق اینترنت را در اختیار دارد. Ÿ از زمان عرضه کلیپ‌های ویدیویی از طریق فروشگاه iTunes در تاریخ دوازدهم اکتبر تا زمان همایش Macworld  بیش از هشت میلیون کلیپ به فروش رسیده است. Ÿ شرکت اتومبیل‌سازی کرایسلر به زودی امکان اتصال iPod به سیستم استریوی اتومبیل‌های خود را فراهم خواهد کرد. طبق ادعای اپل تا سال 2006 بیش از 40 درصد اتومبیل‌های فروخته شده در سال 2006 با iPod سازگار خواهند بود. مهم‌ترین تغییر نسخه جدید نرم‌افزار Garage Band اضافه شدن بخشی به نام Podcast Studio برای تولید پادکست‌های صوتی است. با استفاده از Garag‌Band 3 می‌توان به راحتی و با استفاده از جلوه‌های صوتی این نرم‌افزار، پادکست‌هایی با کیفیت بالا‌ تولید کرد. همچنین سازگاری Garage‌Band با iChat AV امکان استفاده ازiChat را برای ضبط گفت‌وگوها و مصاحبه‌ها از طریق Garage‌Band فراهم می‌کند. اضافه شدن جلوه‌های صوتی جدید از دیگر تغییرات مهم این نرم‌افزار به شمار می‌رود. اما نرم‌افزار جدید iWeb که بیشترین توجهات را به خود جلب کرده است، امکان ساخت پایگاه‌های اینترنتی و وبلا‌گ‌های متنی صوتی و تصویری را فراهم می‌کند. اساس کار با این نرم‌افزار استفاده از الگوهای پیش‌فرض و کشیدن و انداختن محتوای موردنظر در صفحه در حال ساخت است. البته امکان کدنویسی نیز در این نرم‌افزار وجود دارد و علا‌وه‌بر آن الگوهای پیش‌فرض کاملا‌ً قابل‌تغییر و انعطاف‌پذیرند. سازگاری و یکپارچگی کامل با دیگر نرم‌افزارهای مجموعه iLife باعث شده است دسترسی به محتوای آن‌ها از طریق iWeb بسیار ساده و سریع انجام گیرد. پالت شناور Media Browser امکان مشاهده و انتخاب عکس‌ها، آهنگ‌ها، ویدیوها، پادکست‌ها و ... را برای استفاده در صفحه موردنظر فراهم می‌کند. آپلود کردن صفحات ساخته شده توسط iWeb از طریق سرویس اینترنتی Mac. با یک کلیک امکان‌پذیر است. البته امکان انجام این کار بدون استفاده از این سرویس نیز میسر است. اما طبیعتاً استفاده از روش‌های دیگر به سادگی آپلود از طریق Mac. نخواهد بود. به هر حال اپل همواره تلا‌ش می‌کند نیاز کاربران به سرویس اینترنتی 99 دلا‌ری Mac.  را  بیشتر کند تا عده بیشتری به عضویت آن ترغیب شوند. در نهایت باید گفت که اپل این مجموعه ارزشمند را با قیمت قبلی یعنی 79دلا‌ر در معرض فروش قرار داده است. iWork 06  مجموعه جدید iWork تغییرات شگرف و فوق‌العاده‌ای نداشته است و اپل همچنان دو نرم‌افزار Pages و Keynote را در قالب این مجموعه به فروش می‌رساند. در واقع یکی از مهم‌ترین تغییرات این نرم‌افزارها نیز استفاده از باینری‌هایUniversal برای سازگاری آن‌ها بر روی سخت‌افزارهای قدیمی و جدید اپل است. صرف‌نظر از این تغییر، قابلیت‌های محاسباتی جدید و امکان تعبیه جداول مشابه نرم‌افزارهای صفحه گسترده، اضافه کردن ابزارهای ویرایش عکس به منظور ایجاد تغییرات برای استفاده در اسناد این دو نرم‌افزار و امکان اضافه‌کردن نظرات خوانندگان به اسناد این دو نرم‌افزار بدون درهم‌ریختگی صفحه‌بندی آن‌ها، برخی تغییرات این نرم‌افزارها محسوب می‌شوند.   سازگاری Pages 2 با AdressBook امکان اختصاصی‌کردن اسناد با استفاده از الگوها و کشیدن و انداختن Contact ها بر روی اسناد را فراهم می‌کند. Pages2 شامل ده‌ها الگوی مناسب برای نامه، آگهی، پوستر، گزارش تحصیلی و ... است. قابلیت‌های نمایش بندانگشتی و همچنین جستجوی این نرم‌افزار، کار با اسناد طویل و یافتن لغات یا عبارات موجود در یک متن را آسان می‌کند. جلوه‌های انتقال سینمای جدید در keynote 3 امکانات بیشتری را برای ساخت اسناد نمایش با کیفیت فراهم می‌کند. حالت نمایش جدید Light table نیز امکان مشاهده سریع و آسان تمام یک پروژه نمایش را فراهم‌می‌نماید. رسم نمودارهای سه بعدی از دیگر قابلیت‌های این نرم‌افزار به شمار می‌رود. مجموعه iWork 06  نیز با قیمت 99 دلا‌ر در معرض فروش قرار گرفته است. اپل برای ترغیب کاربران به استفاده از این نرم‌افزارها نسخه آزمایشی سی‌روزه آن‌ها را بر روی همه کامپیوترهای جدید خود نصب می‌کند. ویندوز در کنار OS X ؟ یکی از مهم‌ترین موضوعاتی که پس معرفی اولین مک‌های مبتنی بر پردازنده‌های اینتل مطرح شده است، ابهام در مورد امکان نصب سیستم‌عامل ویندوز در کنار OS X می‌باشد. پس از مراسم معرفی کامپیوترهای جدید، نایب‌رئیس بخش سخت‌افزار پل بار دیگر مواضع اعلا‌م شده در WWDC 2005 در مورد این موضوع را تکرار نمود و اذعان کرد که شرکت قصد جلوگیری از انجام این کار را ندارد. در عین حال اپل در کامپیوترهای جدید خود از EFI به جای BIOS استفاده کرده است.   MacBook Pro کامپیوتر همراه جدید اپل از Extesible Firmware Interface) EFI)  که از سال 2003 توسط اینتل توسعه یافته است، به عنوان جایگزین بایوس یاد‌می‌شود. EFI در مقایسه با بایوس ارتباط کاربر با سخت‌افزار پیش از بوت‌شدن سیستم‌عامل را به شکلی ساده‌تر و کارآمدتر فراهم می‌کند. EFI حتی اتصال به اینترنت پیش از لود شدن کامل سیستم‌عامل را امکان‌پذیر می‌سازد. مک‌های مبتنی بر Power PC از سال 1994 به این سو از سیستم ورودی و خروجی اولیه Open Firmwave استفاده می‌کنند. با این حال اپل پس از مهاجرت به پردازنده‌های اینتل استفاده از EFI را به فناوری قدیمی بایوس ترجیح داده است. نکته اینجاست که در حال حاضر تنها نسخه مبتنی بر پردازنده‌های ایتانیوم و همچنین نسخه 64‌بیتی سیستم‌عامل Windows XP از EFI پشتیبانی می‌کنند و شاید این موضوع باعث شود که نتوان با استفاده از روش‌های معمول (تا زمان نوشتن این مطلب) این سیستم‌عامل را بر روی مک‌های اینتلی نصب کرد.   پل اتلینی با لباس مخصوص کار در اتاق‌های تمیز تراشه‌سازی باعث شگفتی حاضران Macworld شد. در این همایش از آمادگی اینتل برای تامین پردازنده‌های موردنیاز اپل سخن گفت. دوستی استیو جابز و اتلینی مدتی است در کانون توجه رسانه‌ها قرار گرفته است. در عین حال مایکروسافت اعلا‌م کرده است نسخه بعدی سیستم‌عامل این شرکت (یعنی ویستا) از EFI پشتیبانی خواهد کرد. آغاز حرکت به سمت پردازنده‌های اینتل به معنای افزایش سرعت انتقال کامل به معماری جدید است. استیو جابز در همایش Mac world اعلا‌م کرد کلیه کامپیوترهای اپل تا سال 2006 از پردازنده‌های اینتل استفاده خواهند کرد.   از همین رو جابز اعلا‌م کرد که نرم‌افزارهای حرفه‌ای این شرکت مانند Final Cut تا ماه آوریل به صورت طبیعی بر روی مک‌های اینتلی اجرا خواهند شد. در عین حال کاربران که نسخه فعلی (مبتنی بر Power PC) نرم‌افزارهای حرفه‌ای اپل را خریداری می‌کنند پس از عرضه نسخه مبتنی بر باینری‌های یونیورسال می‌توانند با پرداخت 45 دلا‌ر DVD خود را با نمونه جدیدتر تعویض نمایند. اپل همزمان با معرفی مک‌های جدید نسخه 4.4.10 سیستم‌عاملOS X را که با پردازنده‌های اینتل سازگار است عرضه کرده و مک‌های جدید را با این سیستم‌عامل عرضه خواهد کرد. به این ترتیب می‌توان انتظار داشت که به زودی شاهد معرفی دیگر کامپیوترهای مبتنی‌بر پردازنده‌های اینتل نیز خواهیم بود.

بر فراز نیاگارا - نگاهی به پردازنده‌های شرکت سان مایکروسیستمز

اشاره : شرکت سان مایکروسیستمز را باید در کنار آی‌بی‌ام به عنوان یکی از پیشکسوتان دنیای پردازنده‌ها به حساب آورد. این شرکت که به‌طور مداوم در نهان و آشکار به‌منظور رقابت با دیگر سازندگان پردازنده در ساخت محصولات خود نوآوری می‌کند، به شدت بر روی پردازنده‌های خود موسوم به اسپارک (SPARC) تمرکز کرده و تنها راه ادامه حیات خود در مقابل رقبای سرسختی چون آی‌بی‌ام و اینتل را تولید پردازنده‌هایی می‌داند که همواره از لحاظ سطح فناوری برای کاربردهای سرور، چند پله بالا‌تر از همتایان خود باشد. گذشته از این که در بسیاری از موارد، این موضوع به واقعیت نپیوسته و در برخی مواقع، بیشتر باعث بروز هیاهو و سروصدا در بازار پردازنده شده تا ارائه یک محصول واقعی، جا دارد به تلاش‌های این شرکت همراه با سایر شرکای پروژه اسپارک برای پیشبرد پروژه، نگاهی بیندازیم.

کلمه scalable Processor Architecture) SPARC) به معنای معماری مقیاس‌پذیر پردازش است. امروزه کاربرد پردازنده‌های اسپارک از کامپیوترهای شخصی قابل‌حمل گرفته تا سرورها و سوپرکامپیوترها را در برمی‌گیرد. زمانی که شرکت سان مایکروسیستمز در سال 1987 اولین کامپیوترهای مبتنی‌بر پردازنده‌های اسپارک را به بازار عرضه کرد، هیچ‌کس تصور نمی‌کرد در آینده، این نوع کامپیوترها به یکی از بهترین انتخاب‌ها برای سرور ویژه اجرای برنامه‌های کاربردی (Application Server) تبدیل شوند.   در آن زمان بسیاری از دیگر سازندگان کامپیوتر، نظیر آی‌بی‌ام، اینتل و اچ‌پی نیز مشغول تحقیقات و مذاکره برای ساخت پردازنده‌های مبتنی‌بر تکنولوژی RISC بودند که ناگهان شرکت سان خبر ارائه اولین سری پردازنده‌های مبتنی‌بر این فناوری را اعلام نموده. پس از این واقعه، سان در دومین گام، در خط تولید دو محصول کلاینت یونیکس خود که با پردازنده‌های ساخت اینتل و موتورولا کار می‌کردند، تغییراتی ایجاد نمود. در این تغییر، پردازنده‌های اسپارک جایگزین پردازنده‌های دو شرکت مذکور شدند و بدین ترتیب بخش بزرگی از بازار کلاینت‌های یونیکسی به دست سان افتاد. پردازنده - ویژگی ها Ultra SPARC III  itanium 2-2003 Freguency GHz 1.2 GHz 1.5 64bit Register YES YES Bus speed MHz150 MHz400 L1 cache 64K 16K L2 cache 8-1 MB External  256K Internal L3 cache Nothing 5.6-MB 1 Multi Threading thread 1 thread 2  Transistors  29 Million   221 Million  جدول1- مقایسه پردازنده Ultra SPARC III و پردازنده ایتانیوم 2 اینتل در سال 2003 حکایت از عملکرد نسبتاً ضعیف سان دارد. دو سال بعد و در ادامه این فعالیت‌ها، سان به کمک دیگر شرکای تجاری خود مؤسسه‌ای را تحت عنوان اسپارک بین‌المللی (SP ARC International Inc) جهت مستقل‌تر کردن و فراگیرتر ساختن پلتفرم اسپارک و طرح مباحث تجاری و حق‌امتیاز ساخت آن برپا کرد. در همین سال شرکت سان، کامپیوترهای SPARC Station 1 را با ویژگی21.5 MIPS و 4/1 مگافلا‌پس و خطوط حامل SBUS با سرعتی سه برابر مدل قدیمی‌تر خود به بازار عرضه کرد که باعث وارد آمدن شوکی  جدید به رقبا و به‌ویژه موتورولا بود. در سال 1990 کامپیوترهای SPARC Station 2 با ویژگی 28.5MIPS و 4.5MFLOPS و بالاخره در سال 1991 سری سرور کامپیوترهای اسپارک با نام SPARC server 600mp با خطوط حامل MBUS به بازار ارائه شدند. پردازنده مورد استفاده همه این کامپیوترها تا این سال، از نوع SPARC معمولی بودند. اما از آن سال به بعد، سان با ساخت پردازنده‌های نسل جدید  اسپارک، یعنی Super SPARC (که بازهم یک پردازنده 32 بیتی بود، اما با فرکانس بالا برای انجام دستورالعمل بیشتری در واحد زمان بود) و پردازنده‌های 64‌‌‌بیتی Ultra SPARC که ویژه سرور محیط‌هایEnterprise در نظر گرفته شده بود)، گام‌های بسیار اساسی‌ای را در کسب سهم مهمی از بازار کامپیوترهای سرور در جهان برداشت.   لازم به ذکر است که در  همین سال‌ها، سایر شرکای تجاری سان، نظیر فوجیتسو مایکروالکترونیک و یا رُزتکنولوژی نمونه‌هایی از پردازنده‌های اسپارک مانند hyper SPARC و Turbo SPARC را ساختند که البته موفقیت آن‌ها در کسب سهم از بازار سرورها نسبتاً خوب بود. اما این توفیق به‌اندازه موفقیت سان نبود. در حالی که سرورهای مبتنی‌بر پردازنده‌های اسپارک به‌همراه سیستم‌عامل اختصاصی سان، یعنی سولاریس، کارایی بسیار عالی و سرعت بی‌نظیری را در کاربردهای مهمی چون وب سرور سایت‌های بزرگ و پربیننده به نمایش گذاشته بودند. اما سان در سال‌های 2002 تا 2004 روزهای کم فروغی را در عرضه پردازنده‌های جدید گذراند. طی این سال‌ها، سان خود را به شدت درگیر مباحث مربوط به سیستم‌عامل سولاریس کرد و سعی نمود موقعیت این سیستم‌عامل را هم در پلتفرم SPARC و هم در پلتفرم 86X در رقابت با لینوکس و ویندوز مستحکم‌تر کند. بنابراین حتی با وجود ارائه نسخه دهم سولاریس که با هیاهوی اُپن‌سورس بودن نیز همراه بود، هیچ‌کدام از وعده‌های سان برای ارائه پردازنده‌های قوی‌تر در طی این سال‌ها به سرانجامی نرسید.   در این حال برخی مشتریان بزرگ کامپیوترهای SPARC مثل صنایع نظامی ایالا‌ت‌متحده و بریتانیا که درگیر جنگ با عراق بودند، به شدت نیاز به ساخته شدن نسل جدیدی از اسپارک‌های پرسرعت‌تر را در بازار افزایش دادند. طی چند سال توقف سان در ارائه پردازنده‌های قوی‌تر و پرسرعت‌تر، برخی از سازندگان کامپیوتر با ساختن سرورهایی که امکان پشتیبانی از تعداد بیشتری پردازنده‌های موجود اسپارک را داشتند، سعی نمودند خلا وجود پردازنده‌های پرسرعت را به نحوی جبران نمایند.   در مقاطعی نیز برخی مشتریان به تدریج از برطرف‌شدن این معضل در آینده نزدیک ناامید شدند و به بررسی سایر پلتفرم‌ها برای مهاجرت احتمالی پرداختند. اما در آوریل سال 2004 سرانجام سان با ارائه رده جدیدی از پردازنده‌هایUltra SPARC IV، این طلسم را شکست. سرورهای جدید SUN Fire که به این سری از پردازنده‌های اسپارک مجهز بودند، در سپتامبر سال 2004 رکورد جدیدی را در فروش سرورهای مبتنی بر اسپارک به جا گذاشتند. در همین حین، سان مشغول طراحی نسل جدیدی از پردازنده‌های اسپارک موسوم به نیاگارا (Niagara) شد و اعلام کرد که این طرح را برای به‌دست‌آوردن یک جایگاه مستحکم و پایدار در میان سازندگان پردازنده برای دو تا سه سال آینده مدنظر قرار داده و تا چندی دیگر پس از تکمیل مراحل طراحی، آن را روی خط تولید قرار خواهد داد. طرح نیاگارا که دارای قابلیتی به نام Chip Multi threading است، برای سرعت بخشیدن به پردازش و ارسال صفحات وب به سمت کاربر بهینه شده و هسته آن در واقع قدرتی برابر با هشت هسته پردازنده اسپارک 2(SPARC II) دارد و در نتیجه قادر است 32 (=4*8) پردازش موازی را به صورت همزمان انجام دهد. به عقیده بسیاری از کارشناسان، این طرح در مقایسه با فعالیت‌های مشابه سایر سازندگان پردازنده، بسیار رادیکال و تند به نظر می‌رسید. چرا که سرشناس‌ترین آن‌ها، یعنی اینتل، در آن زمان تنها دو هسته با قابلیت دو پردازش یعنی مجموعاً  4= (2*2) پردازش موازی همزمان را برای پردازنده‌های خود در نظر گرفته بود. اصولاً سان یکی از شرکت‌هایی است که به تخصصی بودن محصولات سخت‌افزاری برای هر نوع کاری که قرار است انجام شود، اعتقاد عجیبی دارد.   با این حال معتقد است که پردازنده‌های نیاگارا در تلفیق با سیستم‌عامل سولاریس 10 قادرند در سرورهای بانک اطلاعاتی و وب‌سرورها، که دو رده کاملاً متفاوت از سرورها را تشکیل می‌دهند، کارایی بی‌نظیری را از خود نشان دهد. با تمام این تفاسیر، سان ارائه رسمی پردازنده‌های نیاگارا را تا سال 2006 به تعویق انداخت و همچنان به فروش سرورهای مبتنی‌بر پردازنده‌های iv و iv+ پرداخت. پردازنده‌های iv+ نسبت به iv برای افزایش سرعت اجرای برنامه‌ها در سولاریس ویژگی‌هایی برتری دارند. جدول 2 برخی مشخصات این پردازنده را نشان می‌دهد. برخی مشخصات پردازنده‌های اسپارک در دنیای پردازنده‌های اسپارک با واژه‌هایی روبه‌رو می‌شویم که شاید کم و بیش در عرصه سایر پردازنده‌ها نیز با آن‌ها برخورد کنیم.یکی از مهم‌ترین آن‌ها مفهوم thread است که در این‌جا مختصراً به آن اشاره کنیم. Throughput Computing این قابلیت در واقع سیاست و استراتژی اصلی طراحی و ساخت پردازنده‌های نسل Ultra SPARC است و به پردازنده امکان می‌دهد به صورت همزمان دو برنامه مختلف را اجرا نماید که هر کدام بیش از یک مسیر موازی دارند. یعنی هر کدام را در قالب عملیات (Multi threading) در سیستم‌عامل سولاریس اجرا نماید. این قابلیت که در واقع تلفیق دو قابلیت پردازشی موازی (Multi threading) و چند هسته‌ای (Multi core) است، به هر هسته (core)  پردازنده اجازه می‌دهد یک برنامه دارای قابلیت Multi threading را با سرعتی بیشتر اجرا نماید. در این حالت اگر یکی از دستورات در حال اجرای یک برنامه باعث شود یکی از هسته‌های پردازنده منتظر دریافت اطلاعات از هارددیسک یا حافظه بماند، آن هسته می‌تواند با مسیر (thread) دیگری به اجرای سایر دستورات بپردازد و فقط یکthread خود را جهت دریافت اطلاعات در حالت انتظار باقی بگذارد. حال تصور کنید که اگر هر هسته بتواند این کار را انجام دهد، در نتیجه تعدادی برنامه می‌توانند به صورت همزمان و هر کدام با چند مسیر موازی و با سرعت زیاد اجرا شوند. شایان ذکر است که برای طی شدن مطلوب این روند، سیستم‌عامل سولاریس نیز با قابلیت اجرای برنامه‌ها در قالب مسیرهای موازی سهم مهمی را در ارائه این سرویس به خود اختصاص داده است. همچنین نباید نقش برنامه‌های اجرایی یا همان Applicationها را در زمینه قابلیت اجرا شدنشان به صورت مسیرهای موازی نادیده گرفت. این پدیده برای تمام برنامه‌های تجاری تحت سولاریس مثل پایگاه‌های اطلاعاتی، وب سرور، سرویس‌های وب، برنامه‌های ERP ،CRM و Data Mining مفید بود و باعث افزایش چشمگیر سرعت پردازش آن‌ها شد. همان‌طور که گفته شد، یک پردازنده می‌تواند به صورت موازی چند برنامه همزمان را اجرا نماید. این امکان، به‌چند صورت اجرا می‌شود: - از طریق وجود چند هسته در یک پردازنده که به آن Chip Multi Processing) CMP) یا Multiple core نیز گفته می‌شود. - از طریق توانایی یک هسته در اجرای چند مسیر موازی که به آن (simultaneous Multi threading) اطلاق می‌گردد. - به‌صورت ترکیبی از CMP و SMT که به آن Chip Multi Processing) CMT) می‌گویند که به همراه قدرت آدرس‌دهی 64‌بیتی حافظه در پردازنده‌های آلترا اسپارک، قابلیت Throughput computing را به‌وجود می‌آورند. این سرمایه‌های گران‌بها حاصل تلاش 17 ساله شرکت سان در ساخت پردازنده‌های قدرتمند با کمک شرکای معتبری چون Texas Instruments است که در پروژه آلترا اسپارک و یا حتی نیاگارا (در آینده) از متحدان استراتژیک سان به‌شمار می‌رود. ‌ قابلیت  پردازنده iV   پردازنده +iV  پردازنده  نیاگارا Multi Threading Thread 2 Thread 4  Thread 16.32  Multi Core single core Dual core  core 4-8  Freguency 1.35 GHz 1.5 GHz 1-1/2 GHz L2cache 16MB  32MB  24MB  L3cache  Nothing  MB 16        (400KB برای هر هسته) MB3 جدول 2  Ÿنیاگارا عرضه شد شرکت سان‌مایکروسیستمز در ماه نوامبر سال 2005 میلادی جدیدترین پردازنده مرکزی خود را با نام رسمی   UltraSparc T1 (و نام رمز Niagara) عرضه کرد. این شرکت امیدوار است با استفاده از این پردازنده‌های پرقدرت فروش سرورهای خود را تقویت نماید. پردازنده  1T دارای هشت هسته اجرایی (با قابلیت اجرای چهار thread) برروی یک قطعه سیلیکون است و مصرف برق آن حدوداً 70 وات می‌باشد. این شرکت همچنین نمونه‌های 4 و 6 هسته‌ای  T1 را نیز عرضه کرده است.   جاناتان شوارتز، مدیر امور اجرایی سان، ضمن اشاره به این‌که T1 پردازنده‌های Power5 از IBM و Xeon از اینتل را پشت‌سر می‌گذارد مدعی است که عرضه این پردازنده سان را پنج سال جلوتر از رقبای خود قرار خواهد داد. وی می‌گوید: <احتمالاً متوجه شده‌اید که طی چند سال گذشته ما هیچ برتری‌ای در زمینه پردازنده‌های Sparc  نداشته‌ایم. با این حال اکنون ما یک برتری انکارناپذیر در زمینه کارایی پردازنده‌ها داریم>. سان در نظر دارد از این پردازنده پرقدرت در سری جدید سرورهای SunFire خود استفاده کند. این شرکت در حال حاضر سومین تولیدکننده بزرگ سرور پس از IBM و HP است.

پردازش با سرعت نور

اشاره : پردازنده‌ها از سال 1995 تاکنون مرتباً پیشرفت کرده‌اند و سرعت محاسبات آن‌ها روزبه‌روز افزایش می‌یابد. جدید‌ترین پردازنده‌ها قادرند با سرعت کلاک بالغ بر 6/3 GHz کار کنند. اما موضوع مهم آن است که سیم‌بندی‌ها و مدارات مادربوردهایی که چنین پردازنده‌هایی در آن‌ها نصب شده‌اند، به‌هیچ وجه نمی‌توانند از نظر سرعت با پردازنده‌ها همپایی کنند و در بهترین شرایط قادر به عبور دادن اطلاعات با سرعتی معادل یک گیگاهرتز هستند. بدین‌ترتیب پردازنده‌ها در بیشتر مواقع ناگزیرند که منتظر عبور اطلاعات در گذرگاه‌های مادربورد‌ها باشند. سه سال پیش یکی از فیزیکدانان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی به‌نام Anthony F.J. Levi اعلام کرد که <در سال‌های آینده، عدم تعادل موجود بین کارایی پردازنده و زمان دسترسی به اطلاعات در حافظه‌های RAM به یک بحران جدی تبدیل خواهد گردید.> او خاطر نشان کرده بود که ماده پلاستیکی به‌کار رفته در مدارات چاپی الکترونیکی مانع از عبور اطلاعات در فرکانس‌های بالا می‌شوند و به ازای هر دو گیگاهرتز افزایش پهنای باند،‌ توان سیگنال‌های الکتریکی را دو برابر کاهش می‌دهند. بدین ترتیب با افزایش سرعت کلاک، توان مصرفی، اتلاف حرارتی و سطح تداخل الکترومغناطیسی افزایش می‌یابند. این سه عامل در حال حاضر بزرگ‌ترین دردسر‌های طراحان به‌شمار می‌روند. <سی‌ماتک>، یک مؤسسه بین‌المللی تحقیقات صنعتی در گزارشی اعلام کرده است که <برای تنگ‌تر نشدن گلوگاه‌ ارتباطی بین پردازنده‌ها و تجهیزات جانبی آن‌ها،‌ تکنولوژی ارتباطاتی اتصالات بین پردازنده‌ها و تجهیزات جانبی باید هر دو سال، دو گیگاهرتز افزایش یابد>.

یکی از متخصصان تحقیقات فوتونیک در شرکت اینتل می‌گوید: <مهندسان ما تصور می‌کنند که در نهایت قادر به انتقال اطلاعات با سرعتی معادل با بیست گیگاهرتز در قطعه سیمی به طول 20 اینچ خواهند بود. بر اساس گزارش موسسه تحقیقاتی سی‌ماتک سرعت بیست گیگاهرتز فقط جوابگوی نسل پردازنده‌های 32 نانومتری خواهد بود که از پردازنده‌های فعلی 90 نانومتری، سه نسل فاصله دارند. مدیر معماری پردازش شرکت اینتل معتقد است که شرکت او در مسیر درستی پیش می‌رود و قادر خواهد بود که پردازنده‌های 32 نانومتری را تا سال 2010 به بازار عرضه کند. بدین‌ترتیب به‌نظر می‌رسد که دانش فوتونیک در سال 2010 یعنی یک دهه بعد، باید برای در دست گرفتن ارتباطات بین مداری و جایگزین شدن اتصالات مسی،  وارد عمل شود. پاتریک گلسینگر، یکی از مدیران شرکت اینتل اگرچه به‌طور کامل نسبت به موضوع استفاده از فوتونیک برای ارتباطات کوتاه برد و با سرعت بالا بین پردازنده و بانک‌های حافظه اطمینان ندارد، اما می‌گوید که یکی از طرفداران به‌کارگیری دانش فوتونیک در سطوح سیستم است. این مسأله که این انتقال تکنولوژی دقیقاً در چه زمانی و با چه هزینه‌ای روی خواهد داد، موضوعی است که مقدار زیادی به چگونگی تولید تجهیزات فوتونیک بستگی خواهد داشت. در حال حاضر هم اطلاعات در اشکال الکترونیکی و فوتونیکی در سیستم‌های کامپیوتری امروزی در رفت و آمد هستند. دستگاه‌هایی مانند ماوس‌های اپتیکی،CD و DVD‌ها، نمایشگرها، دوربین‌ها و شبکه‌های فیبر نوری نمونه‌هایی از چنین مواردی محسوب می‌شوند. اما در هسته سیستم‌های کامپیوتری، یعنی مادربورد، پردازنده و بانک‌های حافظه، هنوز اطلاعات، فقط نمایشی الکترونیکی دارند. دلیل موضوع فوق بسیار ساده است. اگرچه اتصالات نوری ده تا صد برابر از اتصالات با سیم‌های مسی سریع‌تر هستند، اما قیمت‌های بسیار بالاتری دارند. در برخی از کاربردها نظیر سوییچینگ هزاران مکالمه تلفنی یا تبادل میلیاردها بسته اطلاعاتی اینترنتی، ظرفیت بر هزینه غلبه می‌کند. به همین دلیل در کشورهای ثروتمند بخش اعظم تکنولوژی ارتباطات راه‌دور به‌وسیله شبکه‌های فیبر نوری تامین می‌شوند.   برای مشاهده عکسها در ابعاد بزرگتر و توضیحات آنها روی تصاویر کلیک کنید. دقیقاً به همین دلیل است که شرکت سیسکو در چهار سال گذشته حدود نیم میلیارد دلار در راه توسعه یک مسیر‌یاب اپتیکی هزینه کرده است. مسیر‌یابی که در ماه مه گذشته معرفی شد و هر یک از 30 کانال فیبر‌نوری آن قادر به انتقال اطلاعات با سرعتی معادل با چهل گیگابیت بر ثانیه هستند. چنین پهنای باندی می‌تواند ترافیک اینترنتی 6/1 میلیون مشترک مجهز به ارتباطات DSL را مدیریت کند. خلاصه آن‌که در فواصل بیشتر از 100 متر، هیچ فناوری‌ای نمی‌تواند از سوییچینگ نوری پیشی بگیرد. اما در فواصل کوتاه‌تر نظیر شبکه‌های اداره‌ها یا اتصالات درون یک کامپیوتر، هنوز اتصالات مسی حکمفرمایی می‌کنند. اما شرایط به‌تدریج در حال تغییر است. دانشمندان بالاخره موفق شدند به روش‌هایی دست یابند که بتوان طیف وسیعی از تجهیزات اپتیکی را توسط کارخانه‌های تولیدکننده چیپ‌های کنونی، تولید کرد. در این زمینه مدیر ارشد گروه تحقیقات سیلیکون فوتونیک شرکت اینتل می‌گوید: <ما می‌خواهیم دانش اپتیک را در ارتباطات بین چیپ‌ها به‌کار بگیریم>. در صورت تحقق چنین شرایطی، روش کار کامپیوترها در دهه آینده به‌کلی تغییر خواهد کرد. برخی از این تغییرات در قالب افزایش سرعت یا کاهش اندازه ظاهر خواهند شد. مثلاً دستگاه‌هایی مانند دوربین‌های ویدیویی توسط کابل‌های نوری که به درگاه‌های جایگزین USB فعلی متصل می‌شوند، داده‌های خود را منتقل خواهند کرد و یا بعضی از سیستم‌های ذخیره‌سازی اطلاعات به دیسک‌های هولوگرافیک مجهز خواهند بود که توانایی ذخیره صدها گیگابایت داده را بر سطوحی مانند CD ‌های امروزی خواهند داشت.   کاربران آینده که شانس کافی برای اختیار داشتن یک اتصال اینترنتی از نوع فیبر نوری داشته باشند، قادر خواهند بود تا با سرعتی بیش از یک گیگا‌بایت در ثانیه به تبادل اطلاعات بپردازند، سرعتی که هزار بار سریع‌تر از مودم‌های کابلی و ارتباطات DSL کنونی است. گروه دیگری از تغییرات آینده، احتمالاً بسیار بنیادی‌تر خواهند بود. سرعت انتقال اطلاعات در شکل الکتریکی با افزایش طول خطوط ارتباطی به‌سرعت افت می‌کند.  به همین دلیل برای کوتاه نگهداشتن طول سیم‌های ارتباط‌دهنده پردازنده‌ به حافظه، باید این دو به‌یکدیگر بسیار نزدیک باشند. در وضعیت اپتیکی، چنین محدودیتی وجود ندارد و یک فوت یا هزار فوت تفاوتی با یکدیگر ندارند. در نتیجه، سیستم‌های کامپیوتری که امروزه در یک جعبه مجتمع شده‌اند، در آینده می‌توانند در یک اتومبیل، ساختمان و حتی در یک شهر توزیع شده باشند. عبور از تنگنا چیپ‌های اپتیکی کنونی، چه آن‌هایی که به‌صورت لیزر در درون درایو‌های CD نصب شده‌اند و یا نمونه‌هایی که به‌شکل فتودیود در درون سوئیچ‌های مخابراتی عمل می‌کنند، نیمه‌هادی‌هایی هستند که با عناصر گروه سوم و پنجم جدول تناوبی تولید شده‌اند. در این قطعات به‌طور معمول، موادی از ستون سوم جدول تناوبی (گالیم، اندیم یا آلومینیم) با عناصری از ستون پنجم جدول (معمولاً فسفات، ارسنیک یا آنتیموان) در کنار یکدیگر قرار داده می‌شوند. در نگاه نخست، ممکن است چیپ‌های موسوم به III-V (اشاره به گروه‌های سوم و پنجم جدول تناوبی است.) برای کاربردهای فوتونیک ایده‌آل به‌نظر برسند. سرعت انتقال الکترون‌ها در این چیپ‌ها سریع‌تر از سیلیکون است، در نتیجه پردازنده‌های III-V می‌توانند تحت فرکانس‌های بالاتر کار کنند. به‌علاوه چنین چیپ‌هایی پرتو لیزر در حفره‌های سطحی (کاواک) خود تولید نمی‌کنند و از طرف دیگر قادرند که پرتو‌های ورودی را با سرعت‌ بسیار بالایی به جریان الکتریکی تبدیل کنند. بر همین اساس محققان فوتونیک، تلاش‌های خود برای تولید چیپ‌های فوتونیک بر پایه نیمه‌ هادی‌های III-V استوار ساخته‌اند. به عنوان نمونه، سال گذشته یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه کالیفرنیا واقع در سانتا باربارا، با استفاده از فسفید اندیوم موفق به ساخته یک Photon copier گردیدند. این قطعه فوتونیک در واقع قادر است تا بیت‌های فوتونیکی را در یک طول‌موج مشخص دریافت کرده و به‌کمک ژنراتور لیزر قابل تنظیم تعبیه شده در درون خود، مستقیماً خروجی فوتونیکی لیزری در طول موج دیگری تولید کند. نکته مهم در کارکرد این قطعه آن است که در ساختار آن هیچ‌گونه تغییر شکل اطلاعات به‌صورت‌های الکترونیکی صورت نمی‌گیرد. چنین قطعه‌ای در تجهیزات فوتونیک آینده اهمیت زیادی خواهد داشت. اما واقعیت آن است که در قیاس با سیلیکون، مواد III-V از نقطه‌نظر تولید، نیمه‌هادی‌های سرسختی محسوب می‌شوند و هزینه‌های تولید آن‌ها بالا است. به‌عنوان مثال یک چیپ 5 دلاری CMOS، در صورتی‌که با تکنولوژی فسفید اندیوم تولید شده باشد، 500 دلار قیمت خواهد داشت. از آن گذشته با توجه با پیشرفت‌های پیوسته کارایی چیپ‌های CMOS، رقابت با آن‌ها امری بسیار دشوار تلقی می‌شود. (CMOS) اصطلاحی برای توصیف نیمه‌هادی‌هایی است که در ساختار درونی آن‌ها علاوه بر نیمه‌هادی‌های سیلیکونی، از لایه اکسید فلزی نیز استفاده می‌شود.) اما اگر قرار است فوتونیک در مادربوردهای 100 دلاری به‌کار گرفته شود، دیر یا زود باید از این سد عبور کند. به همین دلیل در سال‌های اخیر تلاش‌های زیادی معطوف دستیابی به روش‌هایی بوده‌اند که در آن‌ها تکنولوژی‌های سازگار با CMOS و ترکیبی از الکترونیک و فوتونیک به‌کار می‌روند. (در این مقاله مقصود از سازگاری با CMOS اشاره به مشخصه‌های الکترونیکی چیپ‌های CMOS است. به‌طوری‌که ورودی و خروجی چیپ‌های جدید و ترکیبی، از نظر ولتاژی و دیگر پارامترهای الکترونیکی مانند امپدانس و غیره با مدارات تشکیل شده از چیپ‌های CMOS سازگاری داشته باشند.) یکی از محققان آزمایشگاه میکروالکترونیک STM  واقع در کاتانیا  سیسیل، می‌گوید: <ما در جایگاهی قرار گرفته‌ایم که تا دو سال پیش غیر‌قابل تصور می‌نمود. ما اکنون درباره رفتن به فروشگاه و خرید نخستین قطعه با کارکردهای فوتونیک صحبت می‌کنیم >. سوار بر تکنولوژی CMOS  برای رسیدن به مرحله‌ای که از آن در بخش‌های پیشین این نوشته یاد شد، سه راه یا مسیر پیش روی ما قرار دارد که در هر یک از این موارد پیشرفت‌های چشمگیری صورت گرفته است. محافظه‌کارانه‌ترین این مسیر‌ها که به روشHybrid Integration معروف شده است، به موفقیت‌های تجاری نزدیک‌ شده است. در حقیقت نخستین چیپ‌های تولید شده به روش Hybrid Integration در حال حاضر در صنایع ارتباطی (مخابراتی) به‌کار گرفته شده‌اند. در ساختار چیپ‌های ترکیبی یا Hybrid علاوه بر مدارات منطقی سیلیکونی، نیمه‌هادی‌های III-V نیز گنجانیده شده‌اند که وظایف اپتیکی چیپ را بر عهده می‌گیرند. برای آن‌که بتوان از یک خط تولید CMOS برای تولید چیپ‌های ترکیبی استفاده کرد، باید تغییرات قابل توجهی در ساختار آن اعمال شود. زیرا  به هردلیلی اگر اشکالی در فرایند افزودن فسفید اندیوم یا گالیوم ارسناید به چیپ سیلیکونی به‌وجود آید، رسوب ناخالصی‌های این مواد بر روی خط تولید چیپ‌های فوق‌العاده خالص سیلیکونی می‌تواند خسارات سنگینی به تجهیزات چند میلیارد دلاری خط تولید وارد کند. اما خوشبختانه می‌توان دو بخش متفاوت چیپ‌های ترکیبی را در واحد‌های متفاوتی تولید کرد و در آخرین مرحله آنها را بر روی یکدیگر مونتاژ نمود. شرکتی به‌نام Xanoptix در حال حاضر از چنین روشی برای سوار کردن لیزرهای گالیوم آرسناید بر روی چیپ‌های سیلیکونی بهره می‌برد. حاصل کار این شرکت قطعه کانکتور اپتیکی در اندازه‌های یک انگشت است که  تا حدی به یک کانکتور USB شباهت دارد. اما اگر کانکتور USB می‌تواند حداکثر با سرعت نیم گیگاهرتز کار کند، کانکتور Xanoptix بنا بر ادعای این شرکت قادر به انتقال اطلاعات با سرعتی بالغ بر 245 گیگاهرتز از‌طریق 72 رشته فیبرنوری نصب شده در یک کابل به‌قطر یک مداد است. روش Hybrid در بلند مدت با یک اشکال عمده روبرو خواهد شد. می‌دانیم که با افزایش سرعت پردازنده‌ها، حرارت تولید شده آنها هم افزایش می‌یابد. در واقع در نقاط مشخصی از چیپ‌های کنونی، دما به 80 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. دمایی که ساختار‌های اپتیکی - لیزری نیمه‌هادی III-V را نابود می‌کند. بر این اساس احتمال دارد که چیپ‌های اپتوالکترونیک هایبرید، به‌جای قرار گرفتن در قلب پردازنده‌ها، در کاربردهای به‌ نسبت کند‌تر مانند چیپ‌های جانبی به‌کار گرفته شوند. شرکت اینتل به مهندسان خود دستور داده است که فقط به تکنولوژی CMOS فکر کنند. اینتل امید دارد که روزی بتواند در کارخانه‌های فعلی خود سیستم‌های فوتونیک را در درون پردازنده‌ها یا چیپ‌های جانبی آنها بگنجاند. مهندسان اینتل برای عملی شدن چنین ایده‌ای در حال کار با عناصر و ترکیبات موسوم به CMOS friendly برای تولید پرتو لیزر یا آشکار‌سازی نور هستند. اما طی کردن چنین گامی بسیار دشوار است به‌طوری‌که یکی از مهندسان اینتل می‌گوید: <می‌توانید با سیلیکون هر کاری انجام دهید، به‌جز تولید پرتو لیزر!>. سیلیکون خود به‌تنهایی فاقد مشخصه‌های کوانتوم- مکانیکی لازم برای تولید نور است. در حال حاضر محققان STM موفق شده‌اند تا با نفوذ دادن مقادیر جزئی cerium یا erbium در لایه اکسید سیلیکون که توسط نانوکریستال‌های سیلیکون احاطه شده است، چیپ‌های سیلیکونی بسازند که در اثر اِعمال ولتاژ کوچکی پرتوی لیزر سبز یا آبی رنگ تولید کند. اما واقعیت آن است که از آن‌جایی‌که پرتو نور تولید شده  coherent نیست، چنین قطعاتی بیشتر از آن‌که لیزر نیمه‌هادی محسوب شوند، دیود‌های LED به‌شمار می‌روند. اما گزارش‌ها نشان می‌دهند که کارایی (به معنی efficiency) این قطعات بسیار بالا و در اندازه‌های LED های گالیوم آرسناید است. نکته دیگر آن‌که به‌دلیل سازگاری این قطعات با CMOS، امکان به‌کارگیری چنین چیپ‌هایی در اجزای الکترونیکی موجود، فراهم می‌باشد. شرکت STM بنا دارد که در سال آینده، اپتوکوپلرهای سیلیکونی برای کنترل ماشین‌های ولتاژ بالا را عرضه کند. در اوایل سال گذشته، یکی از محققان دانشگاه کالیفرنیا نشان داد که LED ‌های سیلیکونی هم می‌توانند به عنوان چشمه نور لیزر‌های سازگار با CMOS به‌کار روند. گروه تحقیقاتی دانشگاه کالیفرنیا موفق گردید که از دیسک‌های میکروسکوپی ‌دی‌اکسید سیلیکون به‌صورت تقویت کننده اپتیکی استفاده کند. این گروه پس از پرداخت دقیق و صیقل دادن لبه‌های دیسک دی‌اکسید سیلیکونی، پرتو نور را توسط فیبر‌نوری به درون دیسک تزریق کردند. پرتوی نور وارد شده به درون دیسک، پس از چرخش‌های متوالی در امتداد لبه خارجی دیسک، قبل از تشعشع لیزری عملاً میلیون‌ها برابر تقویت می‌شود. منابع نوری Incoherent مانند LED‌ها علاوه بر آن‌که می‌توانند برای تغذیه دیسک‌ها به‌کار روند، قابلیت تصفیه، تقویت و یا تغییر طول موج پرتوهای لیزر ورودی از محیط خارج از چیپ را نیز دارا هستند. محققان فوتونیک دانشگاه کالیفرنیا معتقدند که می‌توانند به‌جای آبکاری دیسک‌های نوری، در آن‌ها سوراخ‌هایی تعبیه کنند. نتیجه این عمل آن خواهد بود اتصال چنین قطعه‌ای به موج‌بر‌ها یا تجهیزات اپتیکی دیگر بسیار ساده‌تر انجام خواهد شد (موج‌بر معادلی است که برای اصطلاح فنی Wave guide در متون فنی به‌کار برده می‌شود. موج‌برها محیط‌های انتقال امواج با فرکانس‌های بالا محسوب می‌شود. یادآوری می‌کنیم که امواج الکترومغناطیسی با فرکانس‌های بسیار بالا، مانند امواج مایکروویو یا امواج نوری، نمی‌توانند از طریق کابل‌های معمولی انتقال داده شوند. برای سهولت تجسم مفهوم موج‌بر می‌توانید آن‌ها را به لوله یا شلنگ آب تشبیه کنید). سرپرست این گروه تحقیقاتی می‌گوید: <چنین ریز کاواک‌های لیزری (Microcavity laser) منابع سیگنال‌های حامل (carrier) اطلاعات خروجی چیپ‌های فوتونیکی محسوب می‌شوند.> برای عملی شدن طرح‌های فوق، لازم است تا مهندسان روش‌های مناسبی برای تبدیل سیگنال‌های اپتیکی به الکتریکی و برعکس بیابند. انجام این کار بر روی سیلیکون تا قبل از پیشرفت‌های سال گذشته، امری دشوار تلقی می‌گشت. اما در فوریه 2003 محققان موفق به توسعه روشی برای مدولاسیون اشعه لیزر با استفاده از سیلیکون شدند. در این آزمایش موفقیت‌آمیز، سرعت مدولاسیون 50 برابر بیشتر، بهتراز نتایج به‌دست آمده قبلی بوده است. براساس نتایج به‌دست آمده از آزمایش فوق، هم اکنون چیپ‌های سیلیکونی به مساحت یک تمبر پستی، می‌توانند 100 واحد مدولاتور را در خود جای دهند. در یکی از آزمایشگاه‌های اپتیک شرکت اینتل موسوم به آزمایشگاه A1، برای نمایش قابلیت‌های تجهیزات اپتیکی، آزمایش جالبی ترتیب داده شده است. در این آزمایش، از یک دستگاه کامپییوتر برای پخش یک فیلم DVD با وضوح بالا استفاده می‌شود. همین کامپیوتر همزمان با پخش فیلم، تمام بیت‌ها را از طریق شبکه اترنت به سمت یک مدار کوچک که در آن یک دستگاه مدولاتور تعبیه شده است، ارسال می‌کند. اگرچه مدار فوق از لیزر برای کار خود استفاده می‌کند، با این وجود اصول کارکرد آن شباهت زیادی به اصول رادیو‌های ‌ AM دارد. این مدار، پرتو میکروسکوپی ورودی را به دو مسیر متفاوت تفکیک و هدایت می‌کند. در زیر هر یک از این مسیر‌ها، یک خازن CMOS نصب شده است که به‌صورت الکتریکی به کابل اترنت ارتباط دارد. زمانی که ناحیه اطراف این مسیر‌ها به‌شدت باردار می‌شوند، الکترون‌ها با نور برهم‌کنش می‌کنند. چنین برهم‌کنش‌هایی منجر به انتقال فاز نسبی امواج نوری می‌شوند. در نقطه‌ای از مدار که دو مسیر مجدداً به یکدیگر می‌پیوندند، امواج عبوری از آن‌ها با یکدیگر تداخل کرده و الگویی مشابه با همان اطلاعات دیجیتال اولیه ایجاد می‌کنند. پالس‌هایی که بر اثر الگوی تداخلی ایجاد شده‌اند، ضمن عبور از یک رشته باریک فیبر، چیپ را ترک می‌کنند و به یک دستگاه آشکارساز نوری (photodetector) وارد می‌شوند.آشکار‌ساز هم به نوبه خود به یک کامپیوتر مستقل متصل شده است. بدین‌ترتیب با پخش صحنه‌های یکسانی از فیلم سینمایی بر روی دو کامپیوتر، نشان داده می‌شود که مدارات اپتو- الکتریکی به‌خوبی از عهده وظایف خود برآمده‌اند. تا این تاریخ از مدولاتور در فرکانس‌هایی در حد  5/2 گیگاهرتز استفاده شده است. یکی از محققان در این زمینه می‌گوید: <با این وجود ما قادریم مدولاتورها را در اندازه‌های بسیار کوچکتری تولید کنیم و از آن‌ها در فرکانس‌های بالاتری، مثلاً تا ده گیگاهرتز استفاده کنیم.> او چنین ادامه می‌دهد که با به‌کارگیری روش‌های پیشرفته‌‌ در یک چیپ، می‌توانیم به چنین اهدافی دست یابیم. اهدافی که منجر به تولید دستگاه‌های سیلیکون- اپتیکی کوچکی می‌شوند که می‌توان از آن‌ها در هر زمان و در هر مکانی استفاده کرد. دستگاه‌هایی مانند کارت‌های شبکه 250 دلاری که جایگزین مسیر‌یاب‌های 25 هزار دلاری می‌شوند. Morse یکی دیگر از محققان فعال در زمینه‌های تحقیقات اپتیکی، می‌گوید: <البته زمانی که از ارسال اطلاعات با سرعت‌هایی در حدود ده گیگاهرتز صحبت می‌کنیم، باید توانایی دریافت اطلاعات با همین سرعت را در جای دیگری داشته باشیم.> مورس استدلال می‌کند که سیلیکونی که در تجهیزات فوتونیک به‌کار گرفته می‌شود،  در طول موج‌های مادون‌قرمز (IR) همانند یک قطعه شیشه شفاف است. اما این موضوع با اضافه کردن مقداری ژرمانیوم به‌خوبی رفع می‌شود. این تکنیک در حال حاضر توسط تولید‌کنندگان چیپ‌ها به‌خوبی شناخته شده است و شرکت‌های تولیدکننده چیپ از آن برای افزایش سرعت پردازنده‌های خود کمک می‌گیرند. بهترین‌های هر دو جهان از زمانی که از سیلیکون در گرایش فوتونیک به عنوان ماده اصلی استفاده می‌شود، بیش از دو سال نمی‌گذرد و در همین زمان کوتاه  دانش استفاده از سیلیکون مسیر بسیار طولانی‌ای را طی کرده است. اما اگر قرار باشد از همین ماده برای انتقال اطلاعات در سرعت‌های بالاتر از بیست گیگاهرتز استفاده شود، راه بسیار طویل‌تری در پیش روی سیلیکون قرار خواهد گرفت. در حال حاضر مسئله اصلیِ پیش‌روی محققان آن است که چگونه باید از دانش فوتونیک در مهندسی الکترونیک استفاده شود. یکی از این شیوه‌ها که به polylitic integration معروف شده است، به‌جهت اقتصادی‌ عملی‌ترین شیوه شمرده می‌شود. ایده اصلی در این روش آن است که در مادربوردهای کامپیوترها از پردازنده‌هایی با تکنولوژی CMOS استفاده شود که دارای اتصالات الکتریکی و اپتیکی به‌طور همزمان باشد. دراین صورت می‌توان به‌کمک چیپ‌های III-V که از پردازنده فاصله معقولی دارند، سیگنال‌های نوری را طوری به‌درون پردازنده تزریق کرد که خطر افزایش حرارت و آسیب‌دیدن چیپ‌های اپتیکی عملاً وجود نداشته باشد. (یادآوری می‌شود که یکی از بزرگ‌ترین مشکلات مهندسان در به‌کار‌گیری تکنولوژی اپتیک در ساختمان پردازنده‌های کنونی، افزایش حرارت چیپ‌های اپتیکی و از کار افتادن آنها در درجه حرارت‌های بالا و در مجاورت چیپ پردازنده اصلی بوده‌است). یک گروه تحقیقاتی متشکل از دو نفر از محققان دانشگاه جورجیا به‌نام‌هایD.Meindl  و Muhannad Bakir  و یک از متخصص از شرکت اینتل (Anthony V.Mule) تا کنون چندین راه‌حل polylitic ارائه کرده‌اند. یکی از این روش‌ها که به Sea of Leads مشهور شده است، شامل چندین هزار فنر فلزی S شکل است که در آخرین مراحل فرایند تولید پردازنده به چیپ پردازنده متصل می‌شوند. در این تکنیک، در حینی که سیگنال‌های الکتریکی از فنر‌های فلزی عبور داده می‌شوند، سیگنال‌های نوری با برخورد به تور تفرق (defraction) به درون موج‌برهای نصب شده در درون چیپ پردازنده یا مادر بورد هدایت می‌گردند. در تکنیک دوم، پردازنده بر روی لایه‌ای از هزاران استوانه پلاستیکی شفافی قرار داده می‌شود که خود این استوانه‌ها قابلیت قرار گرفتن در سوکت مادربرد را خواهند داشت. این گروه تاکنون موفق شده‌اند که آرایه‌ای از استوانه‌های پلاستیکی ظریفی بسازند که اجزای آن‌ها در فاصله‌های بسیار کوچکی از یکدیگر قرار گرفته‌اند (5 میکرون در عرض و 12‌میکرون در طول). به همین ترتیب این گروه موفق شده‌اند که روش ایجاد پوشش‌های فلزی بر روی این استوانه‌ها و سوکت‌های مناسب نصب آن‌ها را با موفقیت آزمایش کنند. در این صورت مسأله اتصال فلزی این استوانه‌ها با سوکت نیز در عین آن‌که اتصال الکتریکی برقرار است، حل شده تلقی می‌گردد. به این ترتیب به‌نظر می‌رسد که بالاخره فاصله بین دانش اپتیک آزمایشگاهی و صنعت الکترونیک در حال از بین رفتن است و سیستم‌های کامپیوتری چشم‌انداز بسیار روشنی در آینده خواهند داشت.

چگونه از شن به سیلیکون و از سیلیکون به پردازنده می‌رسیم‌؟

اشاره : درحالی‌که شرکت‌های پیشگام در صنعت میکروالکترونیک و تولید پردازنده‌ها، به تکنولوژی‌های بسیار پیشرفته‌ای دست یافته‌اند و ما هر روز با دستگاه‌های مجهز به چنین محصولاتی کار می‌کنیم، مناسب است تا یک‌ بار دیگر نگاهی به فرایند تولید پردازنده‌ها بیندازیم، فرایندی که در آن اساساً از ماده اولیه‌ای مانند شن، مدارات مجتمع فوق‌ظریفی مانند پردازنده P4 به‌دست می‌آید.

ماده اولیه امروزه همه می‌دانند که ماده اولیه پردازنده‌ها همچون دیگر مدارات مجتمع الکترونیکی، سیلیکون است. در واقع سیلیکون همان ماده‌ سازنده شیشه است که از شن استخراج می‌شود. البته عناصر بسیار دیگری هم در این فرایند به‌کار برده می‌شوند و لیکن از نظر درصد وزنی، سهم مجموع این عناصر نسبت به سیلیکون به‌کار رفته در محصول نهایی بسیار جزئی است. آلومینیوم یکی از مواد دیگری است که در فرایند تولید پردازنده‌ها اهمیت زیادی دارد. هرچند که در پردازنده‌های مدرن، مس به‌تدریج جایگزین آلومینیوم می‌شود. علاوه بر آنکه فلز مس دارای ضریب هدایت الکتریکی بیشتری نسبت به آلومینیوم است، دلیل مهم‌تری هم برای استفاده از مس در طراحی پردازنده‌های مدرن امروزی وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین مسائلی که در طراحی پردازنده‌های امروزی مطرح است، موضوع نیاز به ساختارهای فیزیکی ظریف‌تر است. به‌یاد دارید که اندازه‌ها در پردازنده‌های امروزی در حد چند ده نانومتر هستند. پس ازآنجایی‌که با استفاده از فلز مس، می‌توان اتصالات ظریف‌تری ایجاد کرد، این فلز جایگزین آلومینیوم شده است. آماده‌سازی فرایند‌های تولید قطعات الکترونیکی از یک جهت با بسیاری از فرایند‌های تولید دیگر متفاوت است. در فرایند‌های تولید قطعات الکترونیک، درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در حد بسیار بالایی اهمیت بسیار زیادی دارند. اهمیت این موضوع در حدی است که از اصطلاح electronic grade برای اشاره به درجه خلوص بسیار بالای مواد استفاده می‌شود. به همین دلیل مرحله‌ مهمی به‌نام آماده‌سازی در تمامی فرایند‌های تولید قطعات الکترونیک وجود دارد. در این مرحله درجه خلوص موارد اولیه به روش‌های گوناگون و در مراحل متعدد افزایش داده می‌شود تا در نهایت به مقدار خلوص مورد نظر برسد. درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در این صنعت به اندازه‌ای بالا است که توسط واحد‌هایی مانند ppm به معنی چند اتم ناخالصی در یک میلیون اتم ماده اولیه، بیان می‌شوند. آخرین مرحله خالص‌سازی ماده سیلیکون، به‌این صورت انجام می‌شود که یک بلورِ خالص سیلیکون درون ظرف سیلیکون مذاب خالص شده قرار داده می‌شود، تا بلور بازهم خالص‌تری در این ظرف رشد کند (همان‌طور که بلورهای نبات در درون محلول اشباع شده به‌دور یک ریسمان نازک رشد می‌کنند). در واقع به این ترتیب، ماده سیلیکون مورد نیاز به‌صورت یک شمش تک کریستالی تهیه می‌شود (یعنی تمام یک شمش بیست سانتی‌متری سیلیکون، یک بلور پیوسته و بدون نقص باید باشد!).  این روش در صنعت تولید چیپ‌ به روش CZ معروف است. تهیه چنین شمش تک بلوری سیلیکون آن‌قدر اهمیت دارد که یکی از تحقیقات اخیر اینتل و دیگر شرکت‌های تولید‌کننده پردازنده، معطوف تولید شمش‌های سی‌سانتی‌متری سیلیکون تک‌بلوری بوده است. درحالی‌که خط تولید شمش‌های بیست سانتی‌متری سیلیکون هزینه‌ای معادل 5/1 میلیارد دلار در بر دارد، شرکت‌های تولید کننده پردازنده، برای به‌دست آوردن خط تولید شمش‌های تک بلوری سیلیکون سی سانتی‌متری، 5/3 میلیارد دلار هزینه می‌کنند. موضوع جالب توجه در این مورد آن است که تغییر اندازه شمش‌های سیلیکون تک‌بلوری، تا کنون سریع‌تر از یک‌بار در هر ده‌ سال نبوده است. پس از آنکه یک بلور سیلیکونی غول‌آسا به شکل یک استوانه تهیه گشت، گام بعدی ورقه ورقه بریدن این بلور است. هر ورقه نازک از این سیلیکون، یک ویفر نامیده می‌شود که اساس ساختار پردازنده‌ها را تشکیل می‌دهد. در واقع تمام مدارات یا ترانزیستورهای لازم، بر روی این ویفر تولید می‌شوند. هر چه این ورقه‌ها نازک‌تر باشند، عمل برش بدون آسیب دیدن ویفر مشکل‌تر خواهد شد. از طرف دیگر این موضوع به معنی افزایش تعداد چیپ‌هایی است که می‌توان با یک شمش سیلیکونی تهیه کرد. در هر صورت پس از آنکه ویفر‌های سیلیکونی بریده شدند، نوبت به صیقل‌کاری آنها می‌رسد. ویفر‌ها آنقدر صیقل داده می‌شوند که سطوح آنها آیینه‌ای شود. کوچکترین نقصی در این ویفر‌ها موجب عدم کارکرد محصول نهایی خواهد بود. به همین دلیل، یکی دیگر از مراحل بسیار دقیق بازرسی محصول در این مرحله صورت می‌گیرد. در این گام،  علاوه بر نقص‌های بلوری که ممکن است در فرایند تولید شمش سیلیکون ایجاد شده باشند، نقص‌های حاصل از فرایند برش کریستال نیز به‌دقت مورد کنکاش قرار می‌گیرند. پس از این مرحله، نوبت به ساخت ترانزیستور‌ها بر روی ویفر سیلیکونی می‌رسد. برای این‌کار لازم است که مقدار بسیار دقیق و مشخصی از ماده دیگری به درون بلور سیلیکون تزریق شود. بدین معنی که بین هر مجموعه اتم سیلیکون در ساختار بلوری، دقیقاً یک اتم از ماده دیگر قرار گیرد. در واقع این مرحله نخستین گام فرایند تولید ماده نیمه‌هادی محسوب می‌شود که اساس ساختمان قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور را تشکیل می‌دهد. ترانزیستورهایی که در پردازنده‌های امروزی به‌کار گرفته می‌شوند، توسط تکنولوژی CMOS تولید می‌شوند. CMOS مخفف عبارت Complementary Metal Oxide Semiconductor است. در اینجا منظور از واژه Complementaryآن است که در این تکنولوژی، از تعامل نیمه‌هادی‌های نوع n و p استفاده می‌شود. بدون آنکه بخواهیم وارد جزئیات فنی چگونگی تولید ترانزیستور بر روی ویفر‌های سیلیکونی بشویم، تنها اشاره می‌کنیم که در این مرحله، بر اثر تزریق مواد گوناگون و همچنین ایجاد پوشش‌های فلزی فوق نازک (در حد ضخامت چند اتم) در مراحل متعدد، یک ساختار چند لایه و ساندویچی بر روی ویفر سیلیکونی اولیه شکل می‌گیرد. در طول این فرایند، ویفر ساندویچی سیلیکونی در کوره‌ای قرار داده می‌شود تا تحت شرایط کنترل‌شده و بسیار دقیق (حتی در اتمسفر مشخص)،  پخته می‌شود و لایه‌ای از SiO2 بر روی ویفر ساندویچی تشکیل شود. در جدیدترین فناوری اینتل که به تکنولوژی 90 نانومتری معروف است، ضخامت لایه SiO2 فقط 5 اتم است!  این لایه در مراحل بعدی دروازه یا gate هر ترانزیستور واقع در چیپ پردازنده خواهد بود که جریان الکتریکی عبوری را در کنترل خود دارد (ترانزیستورهای تشکیل دهنده تکنولوژی CMOS از نوع ترانزیستورهای اثر میدانی یا Field Effect Transistor :FET  نامیده می‌شوند. در این ترانزیستورها، جریان الکتریکی از اتصالی به‌نام Source به اتصال دیگری به‌نام Drain جریان می‌یابد. وظیفه اتصال سوم به‌نام Gate در این ترانزیستور، کنترل و مدیریت بر مقدار و چگونگی عبور جریان الکتریکی از یک اتصال به اتصال دیگر است). آخرین مرحله آماده‌سازی ویفر، قرار دادن پوشش ظریف دیگری بر روی ساندویچ سیلیکونی است که photo-resist   نام دارد. ویژگی این لایه آخر، همان‌طور که از نام آن مشخص می شود، مقاومت در برابر نور است. در واقع این لایه از مواد شیمیایی ویژه‌ای ساخته شده است که اگر در معرض تابش نور قرار گرفته شود، می‌توان آن‌را در محلول ویژه‌ای حل کرده و شست و در غیر این صورت (یعنی اگر نور به این پوشش تابانده نشده باشد)، این پوشش در حلال حل نخواهد شد. فلسفه استفاده از چنین ماده‌ای را در بخش بعدی مطالعه خواهید کرد.   ماسک کردن این مرحله از تولید پردازنده‌ها، به‌نوعی از مراحل قبلی کار نیز مهم‌تر است. در این مرحله عمل فتولیتوگرافی  (Photolithography) بر روی ویفر ساندویچی انجام می‌شود. در واقع آنچه در این مرحله انجام می‌شود آن است که بر روی ویفر سیلیکونی، نقشه و الگوی استنسیل مشخصی با استفاده از فرایند فتولیتوگرافی چاپ می‌شود، تا بتوان در مرحله بعدی با حل‌کردن و شستن ناحیه‌های نور دیده به ساختار مورد نظر رسید (ازآنجایی که قرار است نقشه پیچیده‌ای بر روی مساحت کوچکی چاپ شود، از روش فتولیتوگرافی کمک گرفته می‌شود.   در این روش نقشه مورد نظر در مقیاس‌های بزرگتر- یعنی در اندازه‌هایی که بتوان در عمل آنرا تولید کرد، مثلاً در مربعی به مساحت یک متر مربع - تهیه می‌شود. سپس با تاباندن نور به الگو و استفاده از روش‌های اپتیکی، تصویر الگو را بر روی ناحیه بسیار کوچک ویفر می‌تابانند. مثلاً الگویی که در مساحت یک متر مربع تهیه شده بود، به تصویر کوچکی در اندازه‌های چند میلیمتر مربع تبدیل می‌شود!).  در این موارد چند نکته جالب توجه وجود دارد. نخست آنکه الگوها و نقشه‌هایی که باید بر روی ویفر چاپ شوند، آنقدر پیچیده هستند که برای توصیف آنها به 10 گیگابایت داده نیاز است. در‌واقع می‌توان این موضوع را به حالتی تشبیه کرد که در آن قرار است نقشه‌ای مانند نقشه یک شهر بزرگ با تمام جزئیات شهری و ساختمانی آن بر روی ویفر سیلیکونی به مساحت چند میلی‌متر مربع، چاپ شود. نکته دیگر آنکه در ساختمان چیپ‌های پردازنده، بیش از بیست لایه مختلف وجود دارد که برای هر یک از آنها لازم است چنین نقشه‌هایی لیتوگرافی شود. موضوع دیگری که بد نیست در اینجا ذکر‌شود، آن است که همانطور که از دروس دبیرستانی ممکن است به‌یاد داشته باشید، نور در لبه‌های اجسام دچار انحراف از مسیر راست می‌شود. پدیده‌ای که به پراش یا Diffraction  معروف است. هرچه لبه‌های اجسامی که در مسیر تابش واقع شده‌اند، کوچک‌تر یا ظریف‌تر باشند، پدیده پراش شدید‌تر خواهد بود. در واقع یکی از بزرگ‌ترین موانع تولید پردازنده‌هایی که در آنها از ساختار‌های ظریف‌تری استفاده شده باشد، همین موضوع پراکندگی یا تفریق نور است که باعث مات‌شدن تصویری می‌شود که قرار است بر روی ویفر چاپ شود. برای مقابله با این مسئله، یکی از موثرترین روش‌ها، آن است که از نوری در عمل فتولیتوگرافی استفاده کنیم که دارای طول موج کوچک‌تری است (بر اساس اصول اپتیک، هرچه طول موج نور تابانده شده کوچک‌تر باشد، شدت پدیده پراکندگی نور در لبه‌های اجسام کمتر خواهد بود). برای همین منظور در تولید پردازنده‌ها، از نور UV (ماورای بنفش) استفاده می‌شود. در واقع برای آنکه بتوان تصویر شفاف و ظریفی در اندازه‌ها و مقیاس آنچنانی بر روی ویفر‌ها تولید کرد، تنها طول‌ موج ماورای بنفش جوابگو خواهد بود. اما اگر بخواهیم در نسل بعدی پردازنده‌ها، از الگوهای پیچیده‌تری استفاده کنیم، تکلیف چه خواهد بود؟ در تئوری می‌توان از تابشی با طول موج بازهم کوتاه‌تری استفاده کرد. اما مشکل در اینجا است که تابش با طول موج کوتاه‌تر به معنی استفاده از نوعی اشعه ایکس است. می‌دانید که چنین اشعه‌ای بیشتر از آنکه قادر باشد تصویری از نقشه مورد نظر بر روی ویفر ایجاد کند، به‌علت قابلیت نفوذ زیاد، از تمامی نواحی الگو به‌طور یکسان عبور خواهد کرد! از موارد فوق که بگذریم، پس از آنکه نقشه مورد‌نظر بر روی ویفر چاپ شد، ویفر درون محلول شیمیایی ویژه‌ای قرار داده می‌شود تا جاهایی که  در معرض تابش واقع شده‌اند، در آن حل شوند. بدین ترتیب شهر مینیاتوری را بر روی ویفر سیلیکونی تجسم کنید که در این شهر خانه‌ها دارای سقفی از جنس SiO2 هستند (مکان‌هایی که نور ندیده‌اند و در‌نتیجه لایه مقاوم در برابر حلال مانع از حل شدن ( SiO2 بوده است). خیابان‌های این شهر فرضی نواحی که مورد تابش نور واقع شده‌اند و لایه مقاوم آن و همچنین لایه SiO2 در حلال حل شده‌اند) از جنس سیلیکون هستند. تکرار پس از این مرحله، لایه photo-resist باقی مانده از روی ویفر برداشته می‌شود. در این مرحله ویفری در اختیار خواهیم داشت که در آن دیواره‌ای از جنس SiO2 در زمینی از جنس سیلیکون واقع شده‌اند. پس از این گام، یکبار دیگر یک لایه SiO2 به همراه پلی‌سیلیکون (Polysilicon) بر روی ویفر ایجاد شده و بار دیگر لایه photo-resist جدیدی بر روی ویفر پوشانده می‌شود.   همانند مرحله قبلی، چندین بار دیگر مراحل تابش نور و در حلال قرار دادن ویفر انجام می‌شوند. بدین ترتیب پس از دست یافتن به ساختار مناسب، ویفر در معرض بمباران یونی مواد مختلف واقع می‌شود تا نیمه‌هادی نوع n  و p  بر روی نواحی سیلیکونی باقی‌مانده تشکیل شوند. به این وسیله، مواد مشخصی در مقادیر بسیار کم و دقیق به‌درون بلور سیلیکون نفوذ داده می‌شوند تا خواص نیمه‌هادی نوع n و p به‌دست آیند. تا اینجای کار، یک لایه کامل از نقشه الکترونیکی ترانزیستوری دوبعدی بر روی ویفر سیلیکونی تشکیل شده است. با تکرار مراحل فوق، عملاً ساختار لایه‌ای سه بعدی از مدارات الکترونیکی درون پردازنده تشکیل می‌شود. در بین هر چند لایه، از لایه‌ای فلزی استفاده می‌شود که با حک کردن الگو‌های مشخص بر روی آنها به همان روش‌های قبلی، لایه‌های سیم‌بندی بین المان‌ها ساخته شوند. پردازنده‌های امروزی اینتل، مثلاً پردازنده پنتیوم چهار، از هفت لایه فلزی در ساختار خود بهره می‌گیرد. پردازنده AMD Athlon 64 از 9 لایه فلزی استفاده می‌کند.  سندرم مرگ ناگهانی پنتیوم 4 می‌دانید که فلزات در حالت جامد ساختار بلوری یا کریستالی دارند و اتم‌های فلزی مانند آلومینیوم یا مس در ساختار‌های کریستالی منظم در جای خود تقریباً ثابت هستند. اما در شرایطی مانند اعمال جریان‌های الکتریکی قوی، در پدیده‌ای موسوم به مهاجرت‌ الکترونی (electromigration)، ممکن است چند اتم فلز از جای خود در ساختار کریستالی کَنده شده و در جهت میدان الکتریکی حرکت کنند. در چنین حالتی، اصطلاحاً گفته می‌شود که یک یا چند حفره در بلور فلزی برجای می‌ماند. یکی از اثرات چنین پدیده‌ای آن است که ضریب هدایت الکتریکی چنین فلزی در این شرایط کاهش می‌یابد. این موضوع در کارایی پردازنده‌ها اثر نامطلوبی برجای می‌گذارد (مثلاً باعث افزایش دمای تراشه پردازنده می‌شود).  در هر صورت، یکی از دلایل جایگزینی فلز مس به‌جای آلومینیوم همین ماجرای مهاجرت الکترونی است که آلومینیوم در مقایسه با مس، آسیب‌پذیری بیشتری در برابر این پدیده دارد. نخستین گروه پردازنده‌های پنتیوم چهار اینتل،‌ در مواردی که کاربران این پردازنده‌ها را در شرایط overclock قرار می‌دادند، به‌نوعی از کار می‌افتادند که بعدها به بیماری مرگ ناگهانی مشهور گشت  (در شرایط overClock پردازنده تحت ولتاژ و درنتیجه جریان الکتریکی بالاتری نسبت به مقدار توصیه شده سازنده قرار داده می‌شود.) در حقیقت این پردازنده‌ها که به‌نوعی نخستین خروجی خط تولید پردازنده‌های اینتل بود که از فلز مس  در آنها استفاده می‌شد، دچار نقصی بود که پدیده مهاجرت الکترونی در آن نسبتاً به‌راحتی روی می‌داد. نیازی به یادآوری نیست که اینتل این مسئله را به‌سرعت رفع کرد و در پردازنده‌های پنتیوم کنونی به‌هیچ وجه چنین  پدیده‌ای  دیده نمی‌شود. غربال کردن تولید ساندویچ‌های پیچیده تشکیل شده از لایه‌های متعدد سیلیکون، فلز و مواد دیگر، فرایندی است که ممکن است روزها و حتی هفته‌ها به‌طول انجامد. در تمامی این مراحل، آزمایش‌های بسیار دقیقی بر روی ویفر سیلیکونی انجام می‌شود تا مشخص شود که آیا در هر مرحله عملیات مربوطه به‌درستی انجام شده‌اند یا خیر. علاوه بر آن در این آزمایش‌ها کیفیت ساختار بلوری و بی‌نقص ماندن ویفر نیز مرتباً آزمایش می‌شود. پس از این مراحل، چیپ‌هایی که نقص نداشته باشند، از ویفر بریده می‌شوند و برای انجام مراحل بسته‌بندی و نصب پایه‌های پردازنده‌ها به بخش‌های ویژه‌ای هدایت می‌شوند.   این مراحل واپسین هم دارای پیچیدگی‌های فنی خاصی است. به عنوان مثال، پردازنده‌های امروزی به علت سرعت بسیار بالایی که دارند، در حین کار گرم می‌شود. با توجه با مساحت کوچک ویفر پردازنده‌ها و ساختمان ظریف آنها، درصورتی‌که تدابیر ویژه‌ای برای دفع حرارتی چیپ‌ها اندیشیده نشود، گرمای حاصل به چیپ‌ها آسیب خواهد رساند. بدین معنی که تمرکز حرارتی چیپ به حدی است که قبل از جریان یافتن شار حرارتی به رادیاتور خارجی پردازنده، چیپ دچار آسیب خواهد شد. برای حل این مشکل، پردازنده‌های امروزی در درون خود دارای لایه‌های توزیع دما هستند تا اولاً تمرکز حرارتی در بخش‌های کوچک چیپ ایجاد نشود و ثانیاً سرعت انتقال حرارت به سطح چیپ و سپس خنک کننده  خارجی، افزایش یابد. اما چیپ‌های آزمایش شده باز هم برای تعیین کیفیت و کارایی چندین‌بار آزمایش می‌شوند. واقعیت آن است که کیفیت پردازنده‌های تولید شده حتی در پایان یک خط تولید و در یک زمان، ثابت نیست و پردازنده‌ها در این مرحله درجه‌بندی می‌شوند! (مثل میوه‌ها که در چند درجه از نظر کیفیت طبقه‌بندی می‌شوند).  برخی از پردازنده‌ها در پایان خط تولید واجد خصوصیاتی می‌شوند که می‌توانند مثلاً تحت ولتاژ‌ یا فرکانس بالاتری کار کنند. این موضوع یکی از دلایل اصلی تفاوت قیمت پردازنده‌ها است. گروه دیگری از پردازنده‌ها، دچار نقص در بخش‌هایی می‌شوند که همچنان آنها را قابل استفاده نگاه می‌دارد. به عنوان مثال، ممکن است برخی از پردازنده‌ها در ناحیه حافظه نهان (Cache) دچار نقص باشند. در این موارد، می‌توان به‌روش‌هایی بخش‌های آسیب دیده را از مدار داخلی پردازنده خارج ساخت. بدین‌ترتیب پردازنده‌هایی به‌دست می‌آیند که مقدار حافظه نهان کمتری دارند. بدین ترتیب پردازنده‌هایی مانند Celeron در اینتل و Sempron در شرکت AMD، در خط تولید پردازنده‌های Full cache این شرکت‌ها نیز تولید می‌شوند!

ورود تراشه‌های چهار هسته‌ای اینتل به بازار جهانی

در تلاش برای رقابت هرچه بیشتر با شرکت AMD، اینتل در نظر دارد تراشه‌‏های چهار هسته‌‏ای خود را در روز سیزدهم ماه نوامبر سال جاری به بازار جهانی معرفی کند.

به گزارش ایلنا، رایانه‌‏هایی که به تراشه‌‏های چهار هسته‌‏ای مدل XEON 5300 مجهز شوند در مقایسه با رایانه‌‏های دارای تراشه‌‏های دو هسته‌‏ای دارای قابلیت‌‏های خاص و متفاوتی خواهند بود. بسیاری از تحلیل‌‏گران معتقدند؛ ورود تراشه‌‏های چهار هسته‌‏ای اینتل به بازار جهانی پیش از تراشه‌‏های چهار هسته‌‏ای AMD ، بی شک اینتل را به فائق آمدن بر رقیب دیرینه خود AMD سوق خواهد داد. AMD در نظر دارد تراشه‌‏های چهار هسته‌‏ای خود را در اواسط سال 2007 به جهان IT عرضه کند.

قلبی که با دو هسته می‌تپد

نگاهی به روند توسعه کارایی و سرعت پردازنده‌های مرکزی‌

اشاره : AMD در سال 2003 اولین پردازنده 64 بیتی دسکتاپ و سرور را معرفی کرد. در همان سال اپل با معرفی کامپیوترهای G5 که از پردازنده‌های 64 بیتی ساخت IBM استفاده‌می‌کردند رقابت در دنیای 64 بیتی را تشدید کرد.

گوردن مور قانون مشهور خود را در مورد افزایش سرعت پردازنده‌ها در سال 1965 اعلام کرد. و از آن زمان تاکنون سرعت و کارایی پردازنده‌های مرکزی کامپیوترها، کم و بیش به تبعیت از آن قانون افزایش می‌یابد. طبق قانون مور کارایی پردازنده‌ها هر 18 ماه دو برابر می‌شود. با این حال طی یک دوره زمانی چند ساله این روند رو به کندی نهاد. مطابق تحقیقات به عمل آمده در فاصله زمانی میان سال‌های 1985 تا 1996 میلادی کارایی پردازنده‌ها به طور میانگین در هر سال 58 درصد افزایش یافته است. براساس همین تحقیقات، طی هفت سال بعدی (1996 - 2004) میانگین افزایش کارایی، سالانه 41 درصد رشد داشته است که میان سال‌های نخست قرن بیست و یکم میلادی با میانگین افزایش کارایی سالانه تقریباً 25 درصدی روند نزولی بیشتری داشته‌اند. همین موضوع بزرگان صنعت تراشه‌سازی را بر آن داشت تا برای حل این مشکل دست به دامان شیوه‌های جدیدی شوند. حاصل این تفکر در حوزه کامپیوترهای شخصی یعنی جولانگاه اینتل و AMD، باعث اولین تحول عمده در این حوزه در سال 2003 میلادی شد. AMD در این سال اولین پردازنده 64 بیتی دسکتاپ و سرور را معرفی کرد. در همان سال اپل با معرفی کامپیوترهای G5 که از پردازنده‌های 64 بیتی ساخت IBM استفاده‌می‌کردند رقابت در دنیای 64 بیتی را تشدید کرد.   اینتل نیز اگر چه با تأخیر (اوایل سال 2004 میلادی) به جمع تولیدکنندگان پردازنده‌های 64 بیتی اضافه شد و به هر حال به واسطه سلطه خود در دنیای کامپیوترهای شخصی، نقش عمده‌ای در روشن‌کردن آینده توسعه پردازنده‌ها ایفا کرد. به این ترتیب مشخص شده بود که افزایش سرعت کلاک، یعنی موضوعی که اینتل سال‌ها بر روی آن تأکید و تبلیغ می‌کرد، از این پس مهم‌ترین معیار افزایش کارایی پردازنده‌ها نخواهد بود. توسعه پردازنده‌های 64 بیتی موضوع جدیدی نیست و در واقع از نخستین سال‌های دهه 1990 میلادی به صورت محدود توسعه داده می‌شدند و مورد استفاده قرار می‌گرفتند. اما توسعه پردازنده‌های 64 بیتی برای حوزه دسکتاپ و حتی موبایل تولدی تازه برای این نوع پردازنده‌ها به شمار می‌آمد. مبنای حرکت به سوی رایانش 64 بیتی در این حوزه‌ها مجموعه‌ای از بسط‌و الحاقاتی هستند که توسط AMD برای معماری 86 X توسعه یافته است. AMD در زمان توسعه این فناوری آن را 64-86x می‌نامید. اما سرانجام نام آن را به  AMD 64 تغییر داد. این تغییرنام بی‌حکمت نبود. چرا که اینتل مجبور می‌شد برای تعبیه چنین ویژگی‌هایی در پردازنده‌های خود از چنین عباراتی استفاده کند: <و اکنون سازگار با 64>AMD ! اینتل البته مرتکب چنین خطایی نشد و به‌رغم تقلید از فناوری AMD آن را Extended memory 46 Technology) EM 46T) نامید. در حقیقت تنها تفاوت این دو فناوری در نامگذاری آن‌هاست؛ کدهای کامپایل شده برای  AMD 64 بدون هیچ مشکلی بر روی یک پردازنده مبتنی برEM 46T اجرا می‌شوند و برعکس. یکی از مهم‌ترین مزایای فناوری 64 بیتی، رفع مشکل قدیمی محدودیت حافظه است. در پردازنده‌های 32 بیتی سیستم‌عامل می‌تواند از یک سیستم آدرس‌دهی حافظه 32بیتی،  استفاده کند. به این ترتیب ظرفیت حافظه به دو به‌توان  32 یا چهار گیگابایت محدود می‌شود. اما در دنیای 64 بیتی از نظر تئوری یک سیستم‌عامل می‌تواند از یک آدرس‌دهی 64 بیتی استفاده کند که به این ترتیب ظرفیت حافظه به 2 به‌توان 64 یا شانزده اگزابایت افزایش خواهد یافت. در عمل سیستم‌های عامل امروزی که برای پردازنده‌های 64‌بیتی امروزی توسعه‌یافته و یا بهینه شده‌اند، از یک سیستم آدرس‌دهی 40 بیتی استفاده می‌کنند تا ظرفیت حافظه به 16 ترابایت برسد. شوک دوم دو سال بعد یعنی در سال 2005 میلادی ایجاد شد. اینتل، AMD و IBM با عرضه پردازنده‌های دو هسته‌ای برای کامپیوترهای شخصی بازار این کامپیوترها را تکان دادند. دو هسته‌ای شدن پردازنده‌ها نیز موضوع جدیدی نیست و چندین سال پیش از عرضه نمونه‌های ویژه کامپیوتر‌های شخصی، در سرورها مورد استفاده قرار گرفته بودند. اولین پردازنده دو هسته‌ای به نام Power 4 در سال 2001 توسط IBM عرضه شد.   با این حال اینتل اولین شرکتی بود که برای کامپیوترهای شخصی چنین پردازنده‌هایی را تولید کرد. اساس طراحی پردازنده‌های دو هسته‌ای، تعبیه دو هسته اجرایی بر روی یک die (قطعه سیلیکون) است. با این حال اینتل در اولین نسل پردازنده‌های دو هسته‌ای خود هر یک از هسته‌ها را بر روی یک die جداگانه تعبیه کرد.   (در واقع دو پردازنده Pentium 4 را برای یک تراشه عرضه کرد). البته اینتل بعدها اعتراف کرد که این شیوه صرفاً برای پیشی‌گرفتن از رقبا به کار گرفته شده و در واقع یک روش موقتی برای جبران عقب‌ماندگی این شرکت در مقابل AMDاز نظر افزایش کارایی پردازنده‌ها بوده است. اما نکته مهم‌تر این است که دو هسته‌ای شدن پردازنده‌ها فقط شروع جدید برای سریع‌تر‌کردن پردازنده‌ها است. بزرگان تراشه‌سازی در نظر دارند در آینده‌ای نه چندان دور پردازنده‌های چهار، شش و هشت هسته‌ای تولید کنند و این روند همچنان ادامه پیدا کند. در حوزه سرورها، رقابت بسیار داغ‌تر از حوزه دسکتاپ است. در این حوزه IBM و سان با پردازنده‌های مبتنی بر معماری RISC خود در حال رقابت با اینتل و AMD هستند. IBM با معماری پیشرفته پردازنده‌های خود رقبای دیگر را تهدید می‌کند و سان با سرمایه‌گذاری سنگین به توسعه پردازنده‌هایSparc  می‌اندیشد. اینتل و AMD نیز با پردازنده‌های مبتنی بر معماری  x86 خود در این حوزه، یعنی  زئون و اینتل، در تلاشند سهم بزرگ‌تری از بازار سرورها را از آن خود کنند. در حالی که صاحب نظران این عرصه عنوان می‌کنند که پردازنده‌های  x86 مبتنی بر معماری CISC به پایان راه خود نزدیک شده‌اند، اینتل و AMD همچنان کارایی پردازنده‌های خود را افزایش می‌دهند. البته اینتل از سال‌ها قبل معماری کاملاً متفاوت و پیشرفته‌ای را به عنوان جایگزین x86 دنبال می‌کند.   این شرکت توسعه این معماری 64 بیتی را که  IA-64 نامیده می‌شود از سال 1994 با مشارکت HP آغاز کرده است. اولین پردازنده مبتنی‌بر این معماری ایتانیوم نام دارد که در سرورهای رده بالا مورداستفاده قرار می‌گیرد. با این حال به‌رغم همه تلاش‌های اینتل، ایتانیوم به جایگاه چندان مناسبی در سرورها دست نیافته است و این شرکت به‌واسطه مشکلاتی چون ناسازگاری با نرم‌افزارهای x86 در گسترش آن ناکام مانده است. به هر حال در حال حاضر اینتل، AMD ،IBM و سان فعال‌ترین شرکت‌ها در عرصه تولید پردازنده‌های مرکزی هستند. تلاش‌های این چهار شرکت در این حوزه تنها به افزایش سرعت پردازنده‌ها محدود نمی‌شود، بلکه آن‌ها با اضافه کردن قابلیت‌های جدیدی چون تعبیه ویژگی‌های امنیتی درون تراشه‌ای، فناوری مجازی‌سازی و ... نیز توانایی محصولات خود را افزایش می‌دهند. در پرونده‌ای که پیش‌رو دارید تلا‌ش کرده‌ایم آخرین تحولا‌ت صنعت ساخت پردازنده‌های مرکزی را مورد بررسی قرار دهیم. نخستین مقاله از پرونده ویژه به معرفی یکی از کلیدی‌ترین ویژگی‌های نسل جدید پردازنده‌ها یعنی مجازی‌سازی (Virtualization) اختصاص دارد که به واسطه اهمیت این موضوع در مقاله‌ای مجزا به آن پرداخته شده است. دومین مقاله این پرونده به بررسی حرکت‌های جسورانه شرکت سان مایکروسیستمز برای توسعه پردازنده‌های خود اختصاص دارد. در مطلب سوم با جدیدترین پردازنده‌های اینتل آشنا شده و از تصمیمات این شرکت برای تولید پردازنده‌های جدید مطلع خواهید شد. دو مقاله بعدی به بررسی مفصل پردازنده‌های کنونی AMD و معرفی طرح‌های آتی این شرکت اختصاص دارند. در ششمین مقاله این مجموعه تلاش‌های IBM برای توسعه پردازنده‌های خود در حوزه‌های مختلف از جمله کنسول‌های سرگرمی مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت و در آخرین مقاله این پرونده در خواهید یافت که توانایی واحدهای پردازش گرافیکی یا GPUها در انجام محاسبات چند‌منظوره به جایی رسیده است که می‌توان آن‌ها را رقیبی برای پردازنده‌های مرکزی نامید.

نگاهی تحلیلی به پردازنده‌های ایتانیوم شرکت اینتل

ایتانیک هنوز غرق نشده ...

اشاره : عرضه نسل جدیدی از پردازنده‌های اینتل موسوم به Core 2 از نیمه دوم سال جاری میلا‌دی چنان پرهیاهو و همراه با تبلیغات صورت گرفت که باعث شد یک خبر مهم دیگر در لا‌به‌لا‌ی این وقایع کمتر مورد توجه قرار گیرد. این رویداد با اهمیت، معرفی نسل جدید پردازنده‌های ایتانیوم بود. جالب آن‌که، همین سردی و سکوت نسبی خبری در این باره، چنان به چشم آمد که بار دیگر موضوع آینده این خانواده از پردازنده‌های چیپزیلا‌ به بحث داغ محافل IT تبدیل شد. معرفی نسل جدید ایتانیوم بهانه‌ای برای بررسی اجمالی وضعیت فعلی و آتی آن است که در این نوشتار به آن می‌پردازیم.

شرکت اینتل در ماه جولا‌ی امسال و پس از مدت‌ها تأخیر و انتظار، نسل جدید پردازنده‌های ایتانیوم را عرضه کرد. این پردازنده که اکنون با نام رسمی ایتانیوم2 (و نام رمز Montecito) در معرض فروش قرار گرفته دارای دوهسته پردازشی و 7/1 میلیارد ترانزیستور است.  اینتل برخلا‌ف گفته‌های قبلی، پردازنده‌های مبتنی بر معماری ایتانیوم 2 را با سرعت‌های کلا‌کی بین 4/1 تا 6/1 گیگاهرتز عرضه کرده است. برق مصرفی پردازنده جدید بین 76 تا صد وات اعلا‌م شده و به این ترتیب اینتل مدعی است که به‌رغم کاهش بیست‌درصدی مصرف برق در مقایسه با نمونه تک‌هسته‌ای ایتانیوم کارایی آن دو برابر شده است. گرچه حتی در صورت صحت این ادعا، موفقیت ایتانیوم 2 در هاله‌ای از ابهام قرار دارد. از روِیا تا واقعیت <با معرفی معماری ایتانیوم، که با همکاری HP و اینتل توسعه یافته است، EPIC به واژه‌ای منسوخ بدل می‌شود. این فلسفه طراحی جدید در آینده جانشین RISC و CISC خواهد شد. این معماری در عین سازگاری کامل با محاسبات 32 بیتی مدخلی به آینده 64 بیتی خواهد بود.> جملا‌ت فوق بخشی از ادعاهای دو شرکت HP و اینتل در سال 2001 و همزمان با معرفی اولین نسل پردازنده‌های ایتانیوم است. این دو شرکت حتی پا را از این فراتر گذاشته و اعلا‌م کرده بودند که ایتانیوم جایگزین معماری X86 خواهد شد. اتفاقی که هرگز نیفتاد و  دو شرکت در تحقق اولین بخش از اهداف خود ‌چنان که انتظار می‌رفت، موفق نبوده‌اند. در واقع در وادی سرورهای رده بالا،‌ پردازنده‌های خانواده Power شرکت IBM و Ultra Sparc شرکت سان، همچنان رقبایی قابل اعتماد و مقبول محسوب می‌شوند و توانسته‌اند بخش عمده‌ای از بازار این حوزه را به خود اختصاص دهند. در این میان البته تحولا‌ت دیگری نیز در این زمینه رخ داد. شرکت HP در سال 2004 اعلا‌م کرد از مشارکت در طراحی و توسعه پردازنده‌های ایتانیوم منصرف شده است. البته این شرکت بخش تحقیقاتی خود در زمینه ایتانیوم را در اختیار اینتل قرار داد و در عین حال اعلا‌م کرد که همچنان از حامیان این پردازنده خواهد بود. از سوی دیگر، اضافه کردن کدهای الحاقی به نرم‌افزارهای 32 بیتیِ توسعه یافته برای معماری X86، به منظور فراهم ساختن امکان اجرای آن‌ها روی پردازنده‌های 64 بیتی، در تغییر وضعیت ایتانیوم تأثیرگذار بود. عرضه این کدهای الحاقی از سوی EM64T) AMD) نه‌تنها بخشی از مشکلا‌ت مقیاس‌پذیری X86 را برطرف نمود، بلکه اینتل را نیز بر آن داشت تا با اضافه کردن این ویژگی، از عقب افتادن در رقابت در این زمینه جلوگیری کند. گو این‌که، چنین کاری اساساً می‌توانست به پدید آمدن رقیبی بالقوه برای ایتانیوم منتهی شود. این موضوع امروزه نمود بیشتری پیدا کرده است. برخی از سرورهای رده بالا‌ی شرکت سان مایکروسیستمز (سری Galaxy) با بهره‌گیری از شانزده پردازنده opteron  کارایی بالا‌یی از خود نشان داده‌اند. به این ترتیب گرچه پردازنده‌‌ای چون opteron برای بازاری متفاوت با ایتانیوم در نظر گرفته شده است، AMD با این پردازنده و به کمک شرکت‌هایی چون سان توانسته است تا حدودی به قلمروی سرورهای رده بالا‌ نیز دست‌اندازی کند. همین موضوع در مورد اینتل نیز صادق است. پردازنده‌های Xeon این شرکت به واسطه پیشرفت‌های چشمگیر X86 طی سال‌های اخیر، به ویژه گسترش طراحی پردازنده‌های چند هسته‌ای، ‌توانسته‌اند بخشی از بازار ایتانیوم را از آن خود کنند. چه آن‌که سازندگان نرم‌افزار بدون نیاز به توسعه دوباره نرم‌افزارها برای یک پلتفرم جدید می‌توانند از این پردازنده‌ها بهره ببرند. دو پارادوکس نگرانی عمده دیگر درباره ایتانیوم، به کارایی این پردازنده باز می‌گردد. به رغم به کارگیری یک فلسفه طراحی مدرن (فلسفه طراحی EPIC که سرنام عبارت (Explicity Parallel Instruction Computing) می‌باشد و در واقع آمیزه‌ای از ویژگی‌های معماری RISC و VLIW را به ارث برده است) که دست کم به لحاظ تئوری و در میان محافل آکادمیک بسیار تحسین‌برانگیز و آینده‌نگرانه به نظر می‌رسد، این پردازنده نتوانسته است چنان که باید، از نظر کارایی بر رقبای خود فایق آید. برآورده نشدن این انتظارات بالا‌ از ایتانیوم (انتظاراتی که شاید از ادعاهای اینتل در مورد این پردازنده نشأت گرفته باشد)، چه در مورد اجرای نرم‌افزارهای توسعه‌یافته برای X86 روی این پردازنده (از طریق شبیه‌سازی) و چه در مورد نرم‌افزارهایی که اختصاصاً برای آن طراحی و ساخته شده‌اند، صادق است. در مورد اول، اینتل با تعبیه ترانزیستورهای ویژه‌ای در نسل اول پردازنده‌های ایتانیوم امکان اجرای نرم‌افزارهای X86 روی ایتانیوم را فراهم کرده بود، اما نسبت پایین کارایی به قیمت ایتانیوم در مقایسه با پردازنده‌های Xeon (که علا‌وه بر اجرای طبیعی نرم‌افزارهای X86 قیمت پایین‌تری نسبت به ایتانیوم دارند)، باعث ماندگاری بسیاری از توسعه‌دهندگان در پلتفرم قدیمی و غالب امروزی، یعنی X86 شده است. با این وصف، توسعه موازی دو معماری متفاوت از پردازنده‌ها در حوزه سرورها از سوی اینتل، این شرکت را با وضعیتی متناقض روبه‌رو ساخته است. چنان که به نظر می‌رسد اینتل خود در جایگزینی ایتانیوم به جای X86 ناتوان یا در خوشبینانه‌ترین حالت مردد است. در مورد دوم نیز تأخیرهای پیاپی اینتل در ارتقا و عرضه پردازنده‌های ایتانیوم چنان بوده که شرکت‌هایی چون IBM به سادگی توانسته‌اند در بازار پردازنده‌های رده بالا‌ جولا‌ن دهند. ریزمعماری پردازنده‌های ایتانیوم در طول چهار نسل متوالی تولید (از 180 نانومتر تا 65 نانومتر) تغییر چندانی نکرده است و تولید نمونه دوهسته‌ای آن در زمانی صورت گرفته است که اکنون حتی به کارگیری فناوری تولید پردازنده‌های چندهسته‌ای به پی‌سی‌های خانگی معمولی هم رسوخ کرده است.   جالب آن که، اینتل در مقام استدلا‌ل در این باره به نکته جالبی اشاره می‌کند. از دیدگاه این شرکت اگر تحولا‌ت پیاپی و عملی‌سازی سریع نوآوری‌ها در دنیای پی‌سی‌ها امری پسندیده و مرسوم است، این موضوع در دنیای سرورها غیرضروری و حتی دردسرساز است. به زعم این شرکت، دگرگونی‌های متوالی سخت‌افزاری، علا‌وه بر افزایش مشکلا‌ت در حوزه سرورها (طراحی مجدد چیپ‌ست، بهینه‌سازی‌های نرم‌افزاری و ...) برخلا‌ف مهم‌ترین خواسته مشتریان این حوزه، یعنی ثبات است. در عین حال، چه این دیدگاه توجیهی برای ناتوانی اینتل در ارتقای ایتانیوم تلقی شود و چه واقعیتی ملموس و منطقی، نتیجه این امر، نرسیدن به اهدافی است که این شرکت برای این پردازنده در نظر گرفته بود. به هر حال نامشخص بودن نسبی وضعیت پیشرفت این پردازنده و تأخیرهای چند باره در عرضه مدل‌های سریع‌تر و پیشرفته‌تر ریسک مهاجرت به این خانواده‌ از پردازنده‌های اینتل را تا جایی بالا‌ برده است که بسیاری از شرکت‌ها رغبتی به پذیرش یا پشتیبانی از آن ندارند. 1 به عنوان نمونه دو شرکت دل و IBM از سال گذشته پشتیبانی از این پردازنده‌ها را لغو کردند. آینده ایتانیوم وضعیت کسب و کار شرکت اینتل طی دو سال اخیر چندان رضایت‌بخش نبوده است. کاهش محسوس درآمد اینتل از ابتدای سال جاری میلا‌دی این شرکت را بر آن داشته است تا هزاران نفر از کارکنان خود را برکنار کند. این شرکت همچنین حوزه‌های کاری فاقد سودآوری خود را تعطیل یا واگذار می‌کند. به عنوان نمونه،  اواسط سال جاری واحد طراحی و تولید تراشه‌های ویژه موبایل و کامپیوترهای جیبی خود یعنی Xscale را به شرکتی به نام Marvell فروخت. در عین حال واحد طراحی و تولید ایتانیوم همچنان به کار خود ادامه می‌دهد و به رغم تمام مشکلا‌ت موجود، همچنان مورد علا‌قه اینتل است. در حال حاضر HP بیش از هفتاد درصد بازار سرورهای مبتنی بر ایتانیوم را در اختیار دارد و همین موضوع از نگاه برخی از کارشناسان باعث ایجاد تردید درباره نامیدن ایتانیوم به عنوان یک استاندارد صنعتی شده است. در عین حال اینتل برای رهایی از وضعیت فعلی به یک خط مشی دقیق و کامل نیاز دارد. این شرکت اقدامات دیگری را نیز به منظور گسترش ایتانیوم در حوزه سرورهای انجام داده است. به عنوان نمونه،  اعلا‌م کرده است که در سال 2008 با عرضه چیپ‌ست‌های یکپارچه سازگار با  پردازنده‌های Xeon و ایتانیوم، پلتفرم مشترکی را در این حوزه معرفی خواهد کرد تا امکان ارتقا به پردازنده‌های ایتانیوم برای مشتریان Xeon را فراهم کند. در نهایت باید دید که آیا ایتانیوم نیز به عنوان یکی دیگر از بلندپروازی‌های جاه‌طلبانه اینتل با شکست مواجه خواهد شد یا این شرکت برای اثبات این که این پلتفرم سزاوار نامی الهام گرفته از آن کشتی غول پیکر مغروق، تایتانیک، نیست،2 سیاست‌های تازه‌ای دارد. پی‌نوشت 1- نمونه بارز این موضوع شرکت سیلیکون گرافیکس است. این شرکت اوایل سال جاری اعلا‌م ورشکستگی کرد. سیلیکون گرافیکس تأخیرهای متوالی در عرضه ایتانیوم، پردازنده‌‌ای که ستون اصلی پلتفرم‌های ویژه گرافیک و جلوه‌های تصویری این شرکت محسوب می‌شد،‌ را یکی از دلا‌یل عمده ورشکستگی نامیده بود. 2 - اولین بار اسکات مک ‌نلی مدیر اجرایی پیشین شرکت سان، لقب <ایتانیک> را به پردازنده‌های ایتانیوم شرکت اینتل داده بود؛ لقبی که به شدت مورد استقبال قرار گرفت و به سرعت شایع شد!

جلوگیری از اعتیاد نوجوانان به اینترنت

 
موضوع اعتیاد کودکان و نوجوانان به اینترنت از جمله معضلاتی است که هم‌گام با افزایش استفاده از اینترنت و رواج بازی‌های کامپیوتری آنلاین در سراسر جهان کارشناسان و مسئولان را به اندیشه و تامل واداشته است. این موضوع در کشورهای آسیایی هم هرچند با اندکی تاخیر، به میزان بسیار گسترده به چشم می‌خورد. مشکل اعتیاد کودکان و نوجوانان به اینترنت در حال گسترش است و کم کم گریبان‌گیر کشورهای در حال توسعه که راه حل مناسبی برای رویارویی با آن ندارند، نیز می‌شود. الگوگیری از راهکارهای پیشگیرانه‌ی کشورهای توسعه یافته می‌تواند ایده‌های مناسبی برای مسئولان کشورهای در حال توسعه باشد.

با شیوع اعتیاد به اینترنت در میان کودکان و نوجوانان کشور چین، مقامات این کشور برای جلوگیری از اعتیاد نوجوانان به اینترنت فعالیت‌های جالب توجهی را آغاز کرده‌اند.
در همین راستا وزارت فرهنگ، وزارت صنایع، انجمن مطبوعات، کمیته‌ی مرکزی مجمع جوانان کمونیست و کمیته رهبری تمدن معنوی کشور چین به صورت مشترک بیانیه‌ای صادر کردند. در بخشی از این بیانیه آمده است: «ما باید نهایت تلاش خود را برای توسعه بازی‌های آنلاین «سبز» انجام دهیم و استفاده از این بازی‌ها را در میان کودکان و نوجوانان تبلیغ کنیم. عنوان سبز به سرگرمی‌هایی اتلاق می‌شود که برای کودکان و نوجوانان مناسب است و از رواج ادبیات نامناسب یا رفتارهای خشن در میان کودکان جلوگیری می‌کند.

در این بیانیه ده راهکار برای رهنمون شدن کودکان و نوجوانان به استفاده‌ی سالم از اینترنت پیشنهاد شده است. از آن میان می‌توان به جمع‌آوری، انتخاب و انتشار فیلم‌ها و کتاب‌های مناسب و آموزنده، که مورد تایید روان‌شناسان و جامعه‌شناسان قرار گرفته‌اند و سازمان‌دهی فعالیت‌های مبتنی بر اینترنت مناسب کودکان و نوجوانان اشاره کرد.

تشویق بازیکنان جوان بازی‌های آنلاین به روی آوردن به سرگرمی‌های آنلاین سالم از دیگر راهکارهایی است که مقامات چینی به آن اشاره کرده‌اند.

تحقیقات نشان می‌دهد که 13 درصد جوانان استفاده کننده از اینترنت در استفاده از این فناوری دچار اعتیاد هستند و 90 درصد جرایم اینترنتی جوانان مربوط به اعتیاد به اینترنت می‌شود.
به گفته‌ی کارشناسان، خشونت، چت، هرزه نگاری و قمار آنلاین مهم‌ترین جرایمی هستند که کودکان و نوجوانان را تهدید می‌کند.
بهره‌گیری از روش‌های تخصصی می‌تواند در پیشگیری از آزار و اذیت نوجوانان از اطلاعات نادرست و ناسالم آنلاین جلوگیری کند.

مقامات همچنین باید در راه اندازی آژانس‌های معالجه و بازپروری نوجوانان معتاد به اینترنت همت گمارند. ثبت مراکز پاسخ‌گویی به شکایات و گزارش‌ها رفتارهای ناسالم اینترنتی می‌تواند کمک دیگری در این راستا به شمار آید.