بنتيوم على إلبروس: كيف فحصنا المعالج

من الصعب تخيل حياة إنسان حديث بدون جهاز كمبيوتر. هل تتذكر الأيام التي كانت فيها المعالجات أحادية النواة؟ بدأ إنتاج أحد هذه المعالجات - Intel Pentium 4 - في عام 2000. بالطبع ، لم يتم استخدام مثل هذه المعالجات منذ فترة طويلة والآن لا يمكن العثور عليها إلا بين أولئك الذين يحبون جمع مثل هذه الأشياء. لذلك قمنا في Smart Engines بمراجعة الموظفين ووجدنا عدة نسخ. لأي غرض؟ الجواب بسيط. أردنا حقًا إلقاء نظرة على المعالج من الداخل. قمنا بعمل تصوير مقطعي للمعالج باستخدام التصوير المقطعي المحلي ، وتلقينا إعادة بناء وتصور ثلاثي الأبعاد باستخدام معالج Elbrus. هكذا ظهر التصوير المقطعي لـ Intel Pentium 4 على Elbrus. سنتحدث في المقال عن التوقعات وأفعالنا والنتائج التي تم الحصول عليها.







قلب المعالج عبارة عن شريحة سيليكون مخبأة تحت غطاء معدني يمتص بشدة الأشعة السينية ويجب إزالتها من أجل "إضاءة" الكريستال. بمساعدة شعلة الغاز ومفك البراغي ، تمت إزالة الغطاء ، وتمزق البلورة نفسها عن الركيزة.





المعالج قبل بدء الدراسة ، منظر علوي وسفلي ،





تم تحضير البلورة (المستطيل الفضي) للدراسة.





البلورة في التصوير المقطعي.



تم إجراء القياسات المقطعية على التصوير المقطعي المختبري ، وتم تصميمها وتجميعها في مركز الأبحاث الفيدرالي "علم البلورات والضوئيات" RAS (مركز الأبحاث الفيدرالي KF RAS) في مختبر القياس الانعكاسي والتشتت صغير الزاوية (تحدثنا عنها هنا ).



لان بقيت الطبقات المعدنية فوق وتحت البلورة ، ثم تم اختيار الإشعاع بطاقة 40 كيلوفولت للتصوير المقطعي ، من ناحية يخترق المعدن ، ومن ناحية أخرى السيليكون ليس شفافًا تمامًا بالنسبة له. تم الحصول على 800 صورة من الكريستال بدقة 9 ميكرون.





أمثلة من صور الأشعة السينية لبلورة



المعالج بدا أن المعالج كائن يصعب دراسته بسبب في اتجاه واحد يكون ممدودًا ويمتص بقوة ، وإذا استدار 90 درجة ، فسيكون رقيقًا ويكاد يكون شفافًا للأشعة السينية.



علاوة على ذلك ، كان لابد من معالجة مجموعة الصور المسجلة. تم تنفيذ إعادة الإعمار باستخدام برنامج Smart Tomo Engine الذي طورناه على آلة Elbrus-4C. لإعادة الإعمار ، استخدمنا خوارزمية HFBP ، وتحدثنا عنها هنا .

في مرحلة المعالجة المسبقة للبيانات ، تم تقليل حجم البيانات بمقدار النصف ، لذلك حصلنا على 800 إطار بحجم 754 × 916. أعدنا بناء 754 طبقة ، وحجم طبقة واحدة هو 916 × 916. عرض sinograms المجهزة مسبقًا وإعادة بناء طبقة واحدة.





لقطة شاشة لمحرك Smart Tomo



هنا إعادة بناء حصلنا عليها:







بالنظر إلى عمليات إعادة البناء التي تم الحصول عليها ، كنا مقتنعين بأن الخوارزميات الخاصة بنا لإعادة البناء المقطعي تسمح لنا بتجنب القطع الأثرية "الشبيهة بالمعادن" عند فحص الأشياء التي تحتوي على مناطق امتصاص قوية وضعيفة (المعدن والسيليكون).

كاستنتاج

تذكر كيف كنا في وقت مبكر ، في مرحلة الطفولة ، تفكيك العديد من الألعاب الكهروميكانيكية (السيارات والروبوتات والمركبات الفضائية) لنرى كيف تعمل هناك ، وربما نجد بعض الأجزاء المألوفة (المصابيح الكهربائية والمحركات) درسنا تصميمات هذه الأجهزة "المعقدة" ، وحلّلنا تداخل العناصر "الكبيرة" ، واستبعدنا تمامًا التفاصيل التي لم تكن مفهومة في ذلك الوقت في شكل مكثفات ومقاومات.



لذلك هو الآن. فقط بدلاً من المركبات الفضائية - المعالجات ، وبدلاً من مفك البراغي - التصوير المقطعي. على الرغم من أننا فهمنا مسبقًا أنه باستخدام التصوير المقطعي بدقة 10-15 ميكرون ، فإننا لن نرى بنية الترانزستورات (بعد كل شيء ، في إنتاج بلورة بنتيوم 4 ، تم استخدام تقنية 90 نانومتر) ، والرغبة في النظر داخل كائن مثير للاهتمام ، ودراسة هيكله وفهم الأجزاء المكونة له (حتى ليس كل شيء) شيء لا يختفي من عقل الباحث الفضولي.