[ Tesina di Maturità: l'overclock (cpu-onde quadre-transistor) ]

[ToXSys_Dwn]

Ciao a tutti

l'idea è venuta qualche mese fa, ripercorrendo le orme di altri studenti che avevano anticipato questo pensiero.

La mia intenzione è quella di fare una tesina di maturità su questo argomento, concentrandomi il + possibile sugli aspetti della fisica, ma anche di matematica e chimica e qualcosa di elettrica.

Chiedo una mano a tutti quelli k mi possono aiutare....

La struttura del lavoro cel'ho già in testa:
- introduzione sui processori, funzionamento, struttura, etc..
- focus sui semiconduttori (in questo caso silicio) x la realizzazione delle cpu, trattamento dei processi produttivi
- teoria sull'overclock: funzionamento dei transistor, generatore di clock, onde quadre, frequenza cpu, aumento tensione etc..
- pratica sull'overclock: questo è il punto in cui mi trovo meglio, penso di effettuare una dimostrazione che, grazie all'aumento di volt, permetta frequenze di funzionamento maggiori

Avrei bisogno dai cervelloni laureati in questo ambito, una mano soprattutto nella parte relativa alla teoria sull'overclock, quindi intendo ai transistor (che tipi caratterizzano le cpu che montiamo sulle nostre mobo), i generatori di clock (analogici e ultimamente digitali) e le onde quadre....

ho circa 2 mesi... la prima parte e l'ultima sono già pronte.
aiutatemi, vene sarò grato ^_^

[Dragonx21]

che scuola fai?

[ToXSys_Dwn]

Originariamente inviato da Dragonx21

che scuola fai?

liceo scientifico a torino...

mi servirebbero chiarimenti anche riguardo le capacità parassite ...

[Dragonx21]

urca.. il tasto che tocchi è più sull'ambito elettronico.. è dura che i tuoi prof ci capiscano qualcosa

[ToXSys_Dwn]

Originariamente inviato da Dragonx21

urca.. il tasto che tocchi è più sull'ambito elettronico.. è dura che i tuoi prof ci capiscano qualcosa

se mi puoi essere d'aiuto ti prego di postare qualcosa...
quello k voglio dimostrare prima teoricamente e poi sperimentalmente è che aumentando la tensione di funzionamento, riesca ad aumentare anche la frequenza teorica massima, questo dovuto al concetto di onda quadra che man mano che aumenta la frequenza, si discosta sempre + dalla sua forma ideale per diventare + curva e meno regolare, e il discriminante che mi permette di stabilire se il bit e 0 o 1 viene meno... quindi cado in instabilità.

qualche formula è sempre ben accetta ^_^ magari qualcuno che mi indicasse come legare a questo discorso il processo di carica e scarica di un condensatore e se soprattutto posso semplificare il mio dispositivo ad un condensatore.

help me plz

[Dragonx21]

controllo se quello che so sui generatori di clock è pertinente e ti faccio sapere

[ToXSys_Dwn]

Originariamente inviato da Dragonx21

controllo se quello che so sui generatori di clock è pertinente e ti faccio sapere

grazie mille

io so che tuttora si usano comunemente quelli analogici, ma ad esempio sn stati introdotti quelli digitali da intel, mi pare nell'ultimo chipset 975, cmq quello k mi interessa sapere è in pratica il funzionamento esemplificato del generatore di clock che dovrebbe dare origine alle onde quadre...

[Matux]

wow ... se non disturbo mi vorrei "iscrivere" a questo post... Si preannuncia davvero molto interessante!

(mi limiterò ad ascoltare chi ne sa qualcosa...)

[ToXSys_Dwn]

Originariamente inviato da Matux

wow ... se non disturbo mi vorrei "iscrivere" a questo post... Si preannuncia davvero molto interessante!

(mi limiterò ad ascoltare chi ne sa qualcosa...)

grazie x il supporto morale

l'intenzione è ovviamente poi quella di pubblicare la tesina (ad esame avvenuto ovviamente) x condividere con gli altri appassionati il lavoro.

qualcuno mi sa dire qualcosa sulla teoria dei MOS e dei FET dei transistor?
mi servirebbe qualcosa anche sui portatori di carica (elettroni e lacune)...

[mazzy]

Originariamente inviato da ToXSys_Dwn

quello k voglio dimostrare prima teoricamente e poi sperimentalmente è che aumentando la tensione di funzionamento, riesca ad aumentare anche la frequenza teorica massima, questo dovuto al concetto di onda quadra che man mano che aumenta la frequenza, si discosta sempre + dalla sua forma ideale per diventare + curva e meno regolare, e il discriminante che mi permette di stabilire se il bit e 0 o 1 viene meno... quindi cado in instabilità.

Dimostrazione in microelettronica e' una parola grossa se la si intende nel senso matematico del termine, si parte sempre da modelli, spesso piuttosto semplificati. Spesso e' piu' facile parlare di esperienze che di teoria.
Ad esempio non e' propriamente vero che aumentando la tensione il chip si spinge di piu', altrimenti che senso avrebbe farne di nuovi basterebbe pompare i vecchi, la realta' e che i produttori lasciano tolleranze nei propri prodotti e rinunciando a parte di esse (dando leggermente piu' tensione)si puo' ottenere un extra, ma se si eccede troppo il chip si rompe, come spingere un motore qualche centinaio di giri extra per guadagnare qualche KM/h.
Ci sono tanti fattori che influenzano le prestazioni di un chip, per esempio la temperatura di esercizio, i materiali utilizzati, ecc. e comunque la materia e' fonte di ricerca continua e brevetti cosi nemmeno si trovano trattazioni di tecnologie presenti che spieghino in dettaglio il funzionamento.

Per avventurarsi in quello che vorresti fare bisognerebbe sapere come funziona un circuito, sapere cosa e' un transistor, ecc non credo siano cose che si studiano al liceo scientifico;ti conviene cambiare argomento... non e' per scoraggiati ma non vedo nemmeno l'attinenza con qualcosa che hai studiato, magari spiega a grosse linee come e' fatto un calcolatore, le sue parti essenziali, magari grossolanamente come funziona internamente una cpu; ti risultera' piu' interessante e piu' facile.

P.S.
Onda quadra non esiste nella realta', e' solo un astrazione matematica

[MasterJukey]

Io ti rendo solo noto che ti vai ad infilare in una delle parti più impestate dell elettronica.. poi le capacità parassite...

te sei matto

al liceo poi .. e senza basi di elettronica... concetti fisici che ti fanno capire i funzionamenti dei canali dei transistori... linearità, rumori di tensione e corrente... ecc ecc .. che si collegano a temperature di funzionamento ecc ecc...

ma sei sicuro ??

[Mr. X]

Lascia stare... Le conoscenze di matematica e fisica sono mooolto oltre quelle che sa fare un liceale...

Iscrivi al corso di Ingegneria elettronica e ogni tuo dubbio verrà risolto...

[d@vid]

mah... ragazzo mio in cosa ti vuoi cacciare? nn è x scoraggiarti, anzi è un argomento molto interessante, ma forse per una tesina di perito elettronico... sicuro ke i tuoi prof te la accettino... come fai a collegare aspetti del programma dell'ultimo anno o precedenti a questa tesina (storia, filosofia, latino, italiano...) riski di beccarti domande a scelta dei vari prof
lo dico x te


cmq... la spiegazione è tuttosommato "semplice" : il prodotto ritardo potenza di una pota logica (o un collegamente di porte logiche) è con buona approssimazione prima lineare decrescente, poi presenta un tratto costante, ed infine cresce: ke significa? se aumenti la potenza entro certi limiti, diminuirà il ritardo di propagazione.
Xkè ci sono dei limiti? Qui entrano in gioco le limitazioni dei dispositivi: potenza dissipabile, capacità parassite, ...

L'approfondimento invece rikiede una buona base di elettronica. A cui occorre aggiungere una proficua conoscenza dei concetti di instabilità (e qui entra in gioco la teoria dei sistemi) se intendi anke mostrare matematicamente l'esistenza di tali limiti.

[ToXSys_Dwn]

rispondo un po a tutti
le vostre considerazioni sono vere, ma questa tesina non vuole essere cosi dettagliata come la state intendendo voi, è una tesina di maturità, mica di laurea

quello che interessa a me l'ho già descritto nel primo post, le mie conoscenze di fisica e matematica non mi interessano + di tanto, le basi ci sono, questo è quello k conta, il resto melo studio da solo.

il punto centrale su cui volevo giocare è l'overvolt, e già qua in modo semplice e intuitivo sono riuscito a chiarirmi le idee.
Volevo aggiungere altre cose ovviamente, prendendo spunto da qua.

Il funzionamento dei microprocessori a grandi linee l'ho già definito, mi manca la parte + specifica e microscopica se vogliamo dei transistor.

[d@vid]

p.s. i MOS sono uno dei tipi di transistori ad effetto di campo (donde il nome MOSFET)

nn è ke esistono i MOS e POI i FET


d'altronde i FET nn si riducono ai soli Metal_Oxide_Semiconductor (es. ci sono i JFET)

[ToXSys_Dwn]

Originariamente inviato da d@vid

mah... ragazzo mio in cosa ti vuoi cacciare? nn è x scoraggiarti, anzi è un argomento molto interessante, ma forse per una tesina di perito elettronico... sicuro ke i tuoi prof te la accettino... come fai a collegare aspetti del programma dell'ultimo anno o precedenti a questa tesina (storia, filosofia, latino, italiano...) riski di beccarti domande a scelta dei vari prof
lo dico x te


cmq... la spiegazione è tuttosommato "semplice" : il prodotto ritardo potenza di una pota logica (o un collegamente di porte logiche) è con buona approssimazione prima lineare decrescente, poi presenta un tratto costante, ed infine cresce: ke significa? se aumenti la potenza entro certi limiti, diminuirà il ritardo di propagazione.
Xkè ci sono dei limiti? Qui entrano in gioco le limitazioni dei dispositivi: potenza dissipabile, capacità parassite, ...

L'approfondimento invece rikiede una buona base di elettronica. A cui occorre aggiungere una proficua conoscenza dei concetti di instabilità (e qui entra in gioco la teoria dei sistemi) se intendi anke mostrare matematicamente l'esistenza di tali limiti.

grazie del tuo intervento.
premetto k non intendo collegare alcuna materia con la mia tesina, se non con fisica e se riesco chimica.

ti faccio una domanda. E' sufficiente dire che drogando un semiconduttore, quindi in questo caso il silicio, il generatore di clock (su cui attendo ancora qualche spiegazione) riesce ad avvicinare la forma delle onde quadre (anche se realmente non lo sono) in modo che il discriminante che mi dice "o 0 o 1" possa essere + preciso possibile, anche sotto frequenze di lavoro maggiori? (che quindi in qualche modo possono deformare la forma dell'onda?)

[ToXSys_Dwn]

Originariamente inviato da d@vid

p.s. i MOS sono uno dei tipi di transistori ad effetto di campo (donde il nome MOSFET)

nn è ke esistono i MOS e POI i FET


d'altronde i FET nn si riducono ai soli Metal_Oxide_Semiconductor (es. ci sono i JFET)

dunque, guarda 1 po sto link

i processori su che tipo di transistor si basano? vengono usate le giunzioni p-n? cosa posso dire sui trasportatori di carica (elettroni e lacune)?

Grazie ^_^

[ToXSys_Dwn]

ho trovato questo:

"L'industria dei semiconduttori è basata sul transistor che può essere meritatamente considerato il mattone fondamentale di qualsiasi circuito analogico o digitale moderno. Con esso si realizzano amplificatori, celle di memoria, circuiti logici, ecc. Esistono diverse famiglie di transistors, ognuna con le proprie caratteristiche (pro e contro), certo per il momento la tecnologia che copre da sola il 95% del mercato dell'elettronica mondiale è la tecnologia CMOS, la stessa usata ad esempio nei processori Athlon di AMD o nei vari Pentium di Intel."


e pure questo

"in realtà un transistor presenta resistenze al passaggio della corrente che producono calore per dissipazione termica e capacità parassite che impediscono al transistor di commutare velocemente fra lo stato di on e lo stato di off in quanto occorre aspettare il tempo necessario affinchè le cariche residue vengano 'smaltite'. Tutto questo limita pesantemente la velocità del clock di un microcircuito. Non solo, ma dobbiamo anche immaginare che, se fossimo grandi quanto un transistor, vedremmo distendersi davanti a noi Km di autostrade di metallo. Sono queste le metallizzazioni, che costituiscono 'le piste' attraverso le quali viaggiano i segnali dentro un microprocessore. Si può ben immaginare che a frequenza dell'ordine delle centinaia di MHz queste piste presentano notevoli resistenze al passaggio del segnale e notevoli effetti capacitivi, cioè accumulo delle cariche, e conseguente ostacolo al passaggio dei dati."

questo secondo pezzo potrebbe portarmi a dire che aumentando la frequenza di clock, aumento pure il passaggio di elettroni nelle metallizzazioni, e per effetto joule creo calore?

[ToXSys_Dwn]

altra piccola domandina...

qualcuno mi spiega cos'è la capacità parassita?

in questo contesto: "Il fondamentale problema dei transistor creati con questo procedimento è rappresentato dalle consistenti capacità parassite che si vengono a creare lungo l'interfaccia fra il pozzo del drogante e il substrato"

[d@vid]

Originariamente inviato da ToXSys_Dwn

grazie del tuo intervento.
premetto k non intendo collegare alcuna materia con la mia tesina, se non con fisica e se riesco chimica.

ti faccio una domanda. E' sufficiente dire che drogando un semiconduttore, quindi in questo caso il silicio, il generatore di clock (su cui attendo ancora qualche spiegazione) riesce ad avvicinare la forma delle onde quadre (anche se realmente non lo sono) in modo che il discriminante che mi dice "o 0 o 1" possa essere + preciso possibile, anche sotto frequenze di lavoro maggiori? (che quindi in qualche modo possono deformare la forma dell'onda?)

un generatore di clock è fondamentalmente un circuito oscillatore, ovvero un dispositivo in grado di produre oscillazioni ad una frequenza prefissata, la cui stabilità dipende, oltre ke dal tipo di dispositivo usato (tipicamente un cristallo di quarzo o un amplificatore operazionale ad elevato guadagno non controreazionato) anke dalla precisione e dalle caratteristiche metrologiche deli altri componenti del circuito (cruciale è il ruolo delle capacità in genere). Può essere realizzato anche sfruttando il principio dell'isteresi (trigger di Smith).

La tua domanda è posta male, sembrerebbe ke drogando un semiconduttore si abbia un incremento della frequenza di lavoro. Ma il drogaggio di un semiconduttore non può (salvo opportune eccezioni) essere modificato "in itinere" ma è determinato dal processo produttivo (realizzato sulla base delle specfiche di progetto), quindi in fase di produzione. Quello su cui si agisce, come detto, è la "sovralimentazione", ke, entro certi limiti, può garantire la possibilità di un pilotaggio dei circuiti logici ad una frequenza + elevata.