ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП - высоковольтный, вакуумный прибор, в котором увеличенное изображение объекта получают с помощью потока электронов. Предназначен для исследования и фотографирования объектов при больших увеличениях. Электронные микроскопы имеют высокую разрешающую способность. Электронные микроскопы находят широкое применение в науке, технике, биологии и медицине.

По принципу действия различают просвечивающие (трансмиссионные), сканирующие, (растровые) и комбинированные электронные микроскопы. Последние могут работать в просвечивающем, сканирующем либо в двух режимах одновременно.

Отечественная промышленность приступила к выпуску просвечивающих электронных микроскопов в конце 40-х годов 20 века Необходимость создания электронного микроскопа была вызвана низкой разрешающей способностью световых микроскопов. Для увеличения разрешающей способности требовался более коротковолновый источник излучения. Решение проблемы стало возможным только с применением в качестве осветителя пучка электронов. Длина волны потока электронов, ускоренных в электрическом поле с разностью потенциалов 50 000 в, составляет 0,005 нм. В настоящее время на просвечивающем электронном микроскопе достигнуто разрешение для пленок золота 0,01 нм.

Схема электронного микроскопа просвечивающего типа: 1 - электронная пушка; 2 - конденсорные линзы; 3 - объектив; 4 - проекционные линзы; 5 - тубус со смотровыми окнами, через которые можно наблюдать изображение; 6 - высоковольтный кабель; 7 - вакуумная система; 8 - пульт управления; 9 - стенд; 10 - высоковольтное питающее устройство; 11 - источник питания электромагнитных линз.

Принципиальная схема просвечивающего электронного микроскопа мало чем отличается от схемы светового микроскопа (см.). Ход лучей и основные элементы конструкции обоих микроскопов аналогичны. Несмотря на большое разнообразие выпускаемых электронных микроскопов, все они построены по одной схеме. Основным элементом конструкции просвечивающего электронного микроскопа является колонна микроскопа, состоящая из источника электронов (электронной пушки), набора электромагнитных линз, предметного столика с объектодержателем, люминесцентного экрана и фоторегистрирующего устройства (см. схему). Все элементы конструкции колонны микроскопа собраны герметично. Системой вакуумных насосов в колонне создается глубокий вакуум для беспрепятственного прохождения электронов и защиты образца от разрушения.

Поток электронов образуется в пушке микроскопа, построенной по принципу трехэлектродной лампы (катод, анод, управляющий электрод). В результате термоэмиссии с разогретого V-образного вольфрамового катода высвобождаются электроны, которые разгоняются до высоких энергий в электрическом поле с разностью потенциалов от нескольких десятков до нескольких сотен киловольт. Через отверстие в аноде поток электронов устремляется в просвет электромагнитных линз.

Наряду с вольфрамовыми термоэмиссионными катодами в электронном микроскопе применяют стержневые и автоэмиссионные катоды, обеспечивающие значительно большую плотность пучка электронов. Однако для их работы необходим вакуум не ниже 10^-7 мм рт. ст., что создает дополнительные конструктивные и эксплуатационные трудности.

Другой основной элемент конструкции колонны микроскопа - электромагнитная линза, представляющая собой катушку с большим числом витков тонкого медного провода, помещенную в панцирь из мягкого железа. При прохождении через обмотку линзы электрического тока в ней образуется электромагнитное поле, силовые линии которого концентрируются во внутреннем кольцевом разрыве панциря. Для усиления магнитного поля в область разрыва помещен полюсный наконечник, позволяющий получать мощное, симметричное поле при минимальном токе в обмотке линзы. Недостатком электромагнитных линз являются различные аберрации, влияющие на разрешающую способность микроскопа. Наибольшее значение имеет астигматизм, вызванный асимметрией магнитного поля линзы. Для его устранения применяют механические и электрические стигматоры.

Задача сдвоенных конденсорных линз, как и конденсора светового микроскопа, состоит в изменении освещенности объекта за счет изменения плотности потока электронов. Диафрагма конденсорной линзы диаметром 40-80 мкм выбирает центральную, наиболее однородную часть мучка электронов. Объективная линза - самая короткофокусная линза с мощным магнитным полем. Ее задача состоит в фокусировании и первичном увеличении угла движения электронов, прошедших через объект. От качества изготовления и однородности материала полюсного наконечника объективной линзы во многом зависит разрешающая способность микроскопа. В промежуточной и проекционной линзах происходит дальнейшее увеличение угла движения электронов.

Особые требования предъявляются к качеству изготовления предметного столика и объектодержателя, так как они должны не только перемещать и наклонять образец в заданных направлениях при большом увеличении, но и при необходимости подвергать его растяжению, нагреву или охлаждению.

Довольно сложным электронно-механическим устройством является фоторегистрирующая часть микроскопа, которая позволяет осуществлять автоматическую экспозицию, замену отснятого фотоматериала, производить на нем запись необходимых режимов микроскопирования.

В отличие от светового микроскопа объект исследования в просвечивающем электронном микроскопе крепится на тонких сетках, изготовленных из немагнитного материала (медь, палладий, платина, золото). На сетки крепится пленка-подложка из коллодия, формвара или углерода толщиной несколько десятков нанометров, затем наносится материал, подвергаемый микроскопическому исследованию. Взаимодействие падающих электронов с атомами образца приводит к изменению направления их движения, отклонению на незначительные углы, отражению или полному поглощению. В формировании изображения на люминесцентном экране или фотоматериале принимают участие только те электроны, которые были отклонены веществом образца на незначительные углы и смогли пройти через апертурную диафрагму объективной линзы. Контрастность изображения зависит от наличия в образце тяжелых атомов, сильно влияющих на направление движения электронов. Для усиления контрастности биологических объектов, построенных в основном из легких элементов, применяют различные методы контрастирования (см. Электронная микроскопия).

В просвечивающем электронном микроскопе предусмотрена возможность получать темнопольное изображение образца при освещении его наклонным пучком электронов. В этом случае через апертурную диафрагму проходят рассеянные образцом электроны. Темно-польная микроскопия увеличивает контрастность изображения при высоком разрешении деталей образца. В просвечивающем электронном микроскопе предусмотрен также режим микродифракции минимальных кристаллов. Переход от светлопольного к темнопольному режиму и микродифракции не требует значительных изменений в схеме микроскопа.

В сканирующем электронном микроскопе поток электронов формируется высоковольтной пушкой. С помощью сдвоенных конденсорных линз получают тонкий пучок электронов (электронный зонд). Посредством отклоняющих катушек электронный зонд разворачивается на поверхности образца, вызывая излучение. Система сканирования в сканирующем электронном микроскопе напоминает систему, с помощью которой получают телевизионное изображение. Взаимодействие электронного луча с образцом приводит к появлению рассеянных электронов, потерявших часть энергии при взаимодействии с атомами образца. Для построения объемного изображения в сканирующем электронном микроскопе электроны собираются специальным детектором, усиливаются и подаются на генератор развертки. Количество отраженных и вторичных электронов в каждой отдельной точке зависит от рельефа и химического состава образца, соответственно меняется яркость и контрастность изображения объекта на кинескопе. Разрешающая способность сканирующего электронного микроскопа достигает 3 нм, увеличение - 300 000. Глубокий вакуум в колонне сканирующего электронного микроскопа предусматривает обязательное обезвоживание биологических образцов с помощью органических растворителей либо их лиофилизацию из замороженного состояния.

Комбинированный электронный микроскоп может быть создан на базе просвечивающего или сканирующего электронного микроскопа. Пользуясь комбинированным электронным микроскопом, можно одновременно изучать образец в просвечивающем и сканирующем режимах. В комбинированном электронном микроскопе, как и в сканирующем, предусмотрена возможность для рентгеноструктурного, энергодисперсионного анализа химического состава вещества объекта, а также для оптико-структурного машинного анализа изображений.

Для увеличения эффективности использования всех видов электронных микроскопов созданы системы, позволяющие переводить электронно-микроскопическое изображение в цифровую форму с последующей обработкой этой информации на ЭВМ Оптико-структурный машинный анализ позволяет производить статистический анализ изображения непосредственно с микроскопа, минуя традиционный метод «негатив-отпечаток».

Библиогр.: Стоянова И. Г. и Анаскнн И. Ф. Физические основы методов просвечивающей электронной микроскопии, М., 1972; Суворов А. Л. Микроскопия в науке и технике, М., 1981; Финеан Дж. Биологические ультраструктуры, пер. с англ., М., 1970; Шиммель Г. Методика электронной микроскопии, пер. с нем.. М., 1972. См. также библиогр. к ст. Электронная микроскопия.

В современном мире микроскоп считается незаменимым оптическим устройством. Без него сложно представить такие сферы человеческой деятельности как биология, медицина, химия, космические исследования, генная инженерия.


Микроскопы используются для изучения самых разных объектов и позволяют в мельчайших деталях рассмотреть структуры, которые невидимы невооруженным глазом. Кому же человечество обязано появлением этого полезного прибора? Кто изобрел микроскоп и когда?

Когда появился первый микроскоп?

История возникновения устройства уходит корнями в далекую старину. Способность изогнутых поверхностей отражать и преломлять солнечный свет была замечена еще в III столетии до нашей эры исследователем Евклидом. В своих работах ученый нашел объяснение зрительного увеличения предметов, но тогда его открытие не нашло практического применения.

Самая ранняя информация о микроскопах восходит к XVIII веку. В 1590 году нидерландский мастер Захарий Янсен поместил в одну трубку две линзы от очков и смог увидеть предметы, увеличенные от 5 до 10 раз.


Позже известный исследователь Галилео Галилей изобрел подзорную трубу и обратил внимание на интересную особенность: если ее сильно раздвинуть, то можно существенно увеличить небольшие объекты.

Кто соорудил первую модель оптического устройства?

Настоящий научно-технический прорыв в развитии микроскопа произошел в XVII веке. В 1619 году голландский изобретатель Корнелиус Дреббель придумал микроскоп с выпуклыми линзами, а в конце столетия другой нидерландец – Христиан Гюйгенс – презентовал свою модель, в которой можно было регулировать окуляры.

Более совершенное устройство было придумано изобретателем Антони Ван Левенгуком, который создал прибор с одной большой линзой. На протяжении последующих полутора столетий это изделие давало наивысшее качество изображения, поэтому Левенгука нередко называют изобретателем микроскопа.

Кто придумал первый сложный микроскоп?

Существует мнение, что оптическое устройство изобрел не Левенгук, а Роберт Гук, который в 1661 году усовершенствовал модель Гюйгенса, добавив к ней дополнительную линзу. Полученный тип прибора стал одним из наиболее популярных в научной среде и широко использовался до середины XVIII столетия.


В дальнейшем свою руку к развитию микроскопа прикладывали многие изобретатели. В 1863 году Генри Сорби придумал поляризационное устройство, позволявшее исследовать , а в 1870-х годах Эрнст Аббе разработал теорию микроскопов и открыл безразмерную величину «число Аббе», что способствовало изготовлению более совершенного оптического оборудования.

Кто является изобретателем электронного микроскопа?

В 1931 году ученый Роберт Руденберг запатентовал новый прибор, который мог увеличивать предметы с помощью пучков электронов. Устройство получило название электронный микроскоп и нашло широкое применение во многих науках благодаря высокой разрешающей способности, в тысячи раз превосходящей обычную оптику.

Спустя год Эрнст Руска создал прототип современного электронного прибора, за что был удостоен Нобелевской премии. Уже в конце 1930-х годов его изобретение стало массово применяться в научных исследованиях. Тогда же фирма Siemens приступила к выпуску электронных микроскопов, предназначенных для коммерческого использования.

Кто автор наноскопа?

Самой инновационной разновидностью оптического микроскопа на сегодняшний день является наноскоп, разработанный в 2006 году группой ученых под руководством немецкого изобретателя Штефана Хелля.


Новое устройство позволяет не только преодолевать барьер числа Аббе, но и предоставляет возможность наблюдать за объектами, имеющими размеры 10 нанометров и меньше. Кроме того, устройство дает высококачественные трехмерные изображения объектов, что ранее было недоступно обычным микроскопам.

Термин «микроскоп» имеет греческие корни. Он состоит из двух слов, которые в переводе означают «маленький» и «смотрю». Основная роль микроскопа заключается в его применении при рассмотрении весьма малых объектов. При этом данный прибор позволяет определить размеры и форму, строение и иные характеристики невидимых невооруженным глазом тел.

История создания

Точных сведений о том, кто являлся изобретателем микроскопа, в истории нет. По одним данным, его в 1590 г. сконструировали отец и сын Янссены, мастера по изготовлению очков. Еще один претендент на звание изобретателя микроскопа - Галилео Галилей. В 1609 г. этим ученым был представлен прибор с вогнутой и выпуклой линзами на обозрение публики в Академии деи Линчеи.

С годами система для рассмотрения микроскопических объектов развивалась и совершенствовалась. Огромным шагом в ее истории стало изобретение простого ахроматически регулировавшегося двухлинзового устройства. Представил эту систему голландец Кристиан Гюйгенс в конце 1600-х годов. Окуляры данного изобретателя находятся в производстве и сегодня. Единственным их минусом является недостаточная широта поля обзора. Кроме того, по сравнению с устройством современных приборов окуляры Гюйгенса имеют неудобное расположение для глаз.

Особый вклад в историю микроскопа внес изготовитель подобных приборов Антон Ван Левенгук (1632-1723 гг.). Именно он привлек внимание биологов к этому устройству. Левенгук изготавливал небольшие по размеру изделия, оснащенные одной, но весьма сильной линзой. Использовать такие приборы было неудобно, но они не удваивали дефекты изображений, что присутствовало в составных микроскопах. Исправить этот недостаток изобретатели смогли только спустя 150 лет. Вместе с развитием оптики улучшилось качество изображения в составных приборах.

Совершенствование микроскопов продолжается и в наши дни. Так, в 2006 г. немецкими учеными, работающими в институте биофизической химии, Мариано Босси и Штефаном Хеллем, был разработан новейший оптический микроскоп. Из-за возможности наблюдать предметы с размерами в 10 нм и трехмерные высококачественные 3D-изображения прибор назвали наноскопом.

Классификация микроскопов

В настоящее время существует большое разнообразие приборов, предназначенных для рассмотрения малых по величине объектов. Их группирование производится исходя из различных параметров. Это может быть назначение микроскопа или принятый способ освещения, строение, использованное для оптической схемы и т. д.

Но, как правило, основные виды микроскопов классифицируются по величине разрешения микрочастиц, которые можно увидеть при помощи данной системы. Согласно такому делению, микроскопы бывают:
- оптическими (световыми);
- электронными;
- рентгеновскими;
- сканирующими зондовыми.

Наибольшее распространение получили микроскопы светового типа. Их богатый выбор имеется в магазинах оптики. При помощи подобных приборов решаются основные задачи по исследованию того или иного объекта. Все другие виды микроскопов относят к специализированным. Их использование производится, как правило, в условиях лаборатории.

Каждый из вышеперечисленных видов приборов имеет свои подвиды, которые применяются в той или иной сфере. Кроме того, сегодня есть возможность купить школьный микроскоп (или учебный), который является системой начального уровня. Предлагаются потребителям и профессиональные приборы.

Применение

Для чего нужен микроскоп? Человеческий глаз, будучи особой оптической системой биологического типа, имеет определенный уровень разрешения. Другими словами, существует наименьшее расстояние между наблюдаемыми объектами, когда их еще можно различить. Для нормального глаза такое разрешение находится в пределах 0,176 мм. А вот размеры большинства животных и растительных клеток, микроорганизмов, кристаллов, микроструктуры сплавов, металлов и т. п. намного меньше этой величины. Каким же образом изучать и наблюдать подобные объекты? Вот здесь на помощь людям и приходят различные виды микроскопов. К примеру, приборы оптического типа позволяют различить структуры, у которых расстояние между элементами составляет минимум 0,20 мкм.

Как устроен микроскоп?

Прибор, с помощью которого человеческому глазу становится доступным рассмотрение микроскопических объектов, имеет два основных элемента. Ими являются объектив и окуляр. Закреплены данные части микроскопа в подвижном тубусе, располагающемся на металлическом основании. На нем же имеется и предметный столик.

Современные виды микроскопов, как правило, оснащены осветительной системой. Это, в частности, конденсор, имеющий ирисовую диафрагму. Обязательной комплектацией увеличительных приборов являются микро- и макровинты, которые служат для настройки резкости. В конструкции микроскопов предусматривается и наличие системы, управляющей положением конденсора.

В специализированных, более сложных микроскопах нередко используются и иные дополнительные системы и устройства.

Объективы

Начать описание микроскопа хотелось бы с рассказа об одной из его основных частей, то есть с объектива. Они является сложной оптической системой, увеличивающей размеры рассматриваемого предмета в плоскости изображения. Конструкция объективов включает в себя целую систему не только одиночных, но и склеенных по две или три штуки линз.

Сложность подобной оптико-механической конструкции зависит от круга тех задач, которые должны быть решены тем или иным прибором. Например, в самом сложном микроскопе предусматривается до четырнадцати линз.

В составе объектива находятся фронтальная часть и системы, последующие за ней. Что является основой для построения изображения нужного качества, а также определения рабочего состояния? Это фронтальная линза или их система. Последующие части объектива необходимы для обеспечения требуемого увеличения, фокусного расстояния и качества изображения. Однако осуществление таких функций возможно только в сочетании с фронтальной линзой. Стоит сказать и о том, что конструкция последующей части влияет на длину тубуса и высоту объектива прибора.

Окуляры

Эти части микроскопа представляют собой оптическую систему, предназначенную для построения необходимого микроскопического изображения на поверхности сетчатки глаз наблюдателя. В составе окуляров находятся две группы линз. Ближайшая к глазу исследователя называется глазной, а дальняя - полевой (с ее помощью объектив выстраивает изображение изучаемого объекта).

Осветительная система

В микроскопе предусмотрена сложная конструкция из диафрагм, зеркал и линз. С ее помощью обеспечивается равномерная освещенность исследуемого объекта. В самых первых микроскопах данную функцию осуществляли По мере усовершенствования оптических приборов в них стали применять сначала плоские, а затем и вогнутые зеркала.

С помощью таких нехитрых деталей лучи от солнца или лампы направлялись на объект исследования. В современных микроскопах более совершенна. Она состоит из конденсора и коллектора.

Предметный столик

Микроскопические препараты, требующие изучения, располагаются на плоской поверхности. Это и есть предметный столик. Различные виды микроскопов могут иметь данную поверхность, сконструированную таким образом, что объект исследования будет поворачиваться в наблюдателя по горизонтали, по вертикали или под определенным углом.

Принцип действия

В первом оптическом приборе система линз давала обратное изображение микрообъектов. Это позволяло разглядеть строение вещества и мельчайшие детали, которые подлежали изучению. Принцип действия светового микроскопа сегодня схож с той работой, которую осуществляет рефракторный телескоп. В этом приборе свет преломляется в момент прохождения через стеклянную часть.

Как же увеличивают современные световые микроскопы? После попадания в прибор пучка световых лучей происходит их преобразование в параллельный поток. Только затем идет преломление света в окуляре, благодаря чему и увеличивается изображение микроскопических объектов. Далее эта информация поступает в нужном для наблюдателя виде в его

Подвиды световых микроскопов

Современные классифицируют:

1. По классу сложности на исследовательский, рабочий и школьный микроскоп.
2. По области применения на хирургические, биологические и технические.
3. По видам микроскопии на приборы отраженного и проходящего света, фазового контакта, люминесцентные и поляризационные.
4. По направлению светового потока на инвертированные и прямые.

Электронные микроскопы

С течением времени прибор, предназначенный для рассмотрения микроскопических объектов, становился все более совершенным. Появились такие виды микроскопов, в которых был использован совершенно иной, не зависящий от преломления света принцип работы. В процессе использования новейших типов приборов задействовали электроны. Подобные системы позволяют увидеть настолько малые отдельные части вещества, что их попросту обтекают световые лучи.

Для чего нужен микроскоп электронного типа? С его помощью изучают структуру клеток на молекулярном и субклеточном уровнях. Также подобные приборы применяют для исследования вирусов.

Устройство электронных микроскопов

Что лежит в основе работы новейших приборов для рассмотрения микроскопических объектов? Чем электронный микроскоп отличается от светового? Есть ли между ними какие-либо сходства?

Принцип работы электронного микроскопа основан на тех свойствах, которыми обладают электрические и магнитные поля. Их вращательная симметрия способна оказывать фокусирующее действие на электронные пучки. Исходя из этого, можно дать ответ на вопрос: «Чем электронный микроскоп отличается от светового?» В нем, в отличие от оптического прибора, нет линз. Их роль играют соответствующим образом рассчитанные магнитные и электрические поля. Создаются они витками катушек, через которые проходит ток. При этом такие поля действуют подобно При увеличении или уменьшении силы тока происходит изменение фокусного расстояния прибора.

Что касается принципиальной схемы, то у электронного микроскопа она аналогична схеме светового прибора. Отличие заключено лишь в том, что оптические элементы замещены подобными им электрическими.

Увеличение объекта в электронных микроскопах происходит за счет процесса преломления пучка света, проходящего сквозь исследуемый объект. Под различными углами лучи попадают в плоскость объективной линзы, где и происходит первое увеличение образца. Далее электроны проходят путь к промежуточной линзе. В ней происходит плавное изменение увеличения размеров объекта. Конечную картинку исследуемого материала дает проекционная линза. От нее изображение попадает на флуоресцентный экран.

Виды электронных микроскопов

Современные виды включают в себя:

1. ПЭМ, или просвечивающий электронный микроскоп. В этой установке изображение очень тонкого, толщиной до 0,1 мкм, объекта формируется при взаимодействии пучка электронов с исследуемым веществом и с последующим его увеличением находящимися в объективе магнитными линзами.
2. РЭМ, или растровый электронный микроскоп. Такой прибор позволяет получить изображение поверхности объекта с большим разрешением, составляющим порядка нескольких нанометров. При использовании дополнительных методов подобный микроскоп выдает информацию, помогающую определить химический состав приповерхностных слоев.
3. Туннельный сканирующий электронный микроскоп, или СТМ. При помощи данного прибора измеряется рельеф проводящих поверхностей, имеющих высокое пространственное разрешение. В процессе работы с СТМ острую металлическую иглу подводят к изучаемому объекту. При этом выдерживается расстояние всего в несколько ангстрем. Далее на иглу подают небольшой потенциал, благодаря чему возникает туннельный ток. При этом наблюдатель получает трехмерное изображение исследуемого объекта.

Микроскопы «Левенгук»

В 2002 году в Америке появилась новая компания, занимающаяся производством оптических приборов. В ассортиментном перечне ее продукции находятся микроскопы, телескопы и бинокли. Все эти приборы отличает высокое качество изображения.

Головной офис и отдел разработок компании располагаются в США, в городе Фримонде (Калифорния). А вот что касается производственных мощностей, то они находятся в Китае. Благодаря всему этому компания поставляет на рынок передовую и качественную продукцию по приемлемой цене.

Вам нужен микроскоп? Levenhuk предложит необходимый вариант. В ассортименте оптической техники компании находятся цифровые и биологические приборы для увеличения изучаемого объекта. Кроме того, покупателю предлагаются и дизайнерские модели, исполненные в разнообразной цветовой гамме.

Микроскоп Levenhuk обладает обширными функциональными возможностями. Например, учебный прибор начального уровня может быть присоединен к компьютеру, а также он способен выполнять видеосъемку проводимых исследований. Таким функционалом оснащена модель Levenhuk D2L.

Компания предлагает биологические микроскопы различного уровня. Это и более простые модели, и новинки, которые подойдут профессионалам.

Оглавление темы "Электронная микроскопия. Мембрана.":









Электронные микроскопы появились в 1930-х годах и вошли в повсеместное употребление в 1950-х.

На рисунке изображен современный трансмиссионный (просвечивающий) электронный микроскоп , а на рисунке показан путь электронного пучка в этом микроскопе. В трансмиссионном электронном микроскопе электроны, прежде чем сформируется изображение, проходят сквозь образец. Такой электронный микроскоп был сконструирован первым.

Электронный микроскоп перевернут «вверх дном» по сравнению со световым микроскопом. Излучение подается на образец сверху, а изображение формируется внизу. Принцип действия электронного микроскопа в сущности тот же, что и светового микроскопа. Электронный пучок направляется конденсорными линзами на образец, а полученное изображение затем увеличивается с помощью других линз.

В таблице суммированы некоторые сходства и различия между световым и электронным микроскопами . В верхней части колонны электронного микроскопа находится источник электронов - вольфрамовая нить накала, сходная с той, какая имеется в обычной электрической лампочке. На нее подается высокое напряжение (например, 50 000 В), и нить накала излучает поток электронов. Электромагниты фокусируют электронный пучок.

Внутри колонны создается глубокий вакуум. Это необходимо для того, чтобы сократить до минимума рассеивание электронов из-за столкновения их с частицами воздуха. Для изучения в электронном микроскопе можно использовать только очень тонкие срезы или частицы, так как более крупными объектами электронный пучок почти полностью поглощается. Части объекта, отличающиеся относительно более высокой плотностью, поглощают электроны и потому на сформировавшемся изображении кажутся более темными. Для окрашивания образца с целью увеличения контраста используют тяжелые металлы, такие как свинец и уран.

Электроны невидимы для человеческого глаза, поэтому они направляются на флуоресцирующий , который воспроизводит видимое (черно-белое) изображение. Чтобы получить фотоснимок, экран убирают и направляют электроны непосредственно на фотопленку. Полученный в электронном микроскопе фотоснимок называется электронной микрофотографией.

Преимущество электронного микроскопа :
1) высокое разрешение (0,5 нм на практике)


Недостатки электронного микроскопа :
1) подготовленный к исследованию материал должен быть мертвым, так как в процессе наблюдения он находится в вакууме;
2) трудно быть уверенным, что объект воспроизводит живую клетку во всех ее деталях, поскольку фиксация и окрашивание исследуемого материала могут изменить или повредить ее структуру;
3) дорого стоит и сам электронный микроскоп и его обслуживание;
4) подготовка материала для работы с микроскопом отнимает много времени и требует высокой квалификации персонала;
5) исследуемые образцы под действием пучка электронов постепенно разрушаются. Поэтому, если требуется детальное изучение образца, необходимо его фотографировать.

ВведениеГлядя на современное состояние процессорного рынка, со всей уверенностью можно говорить о том, что тактовая частота перестала быть главным мерилом привлекательности современных продуктов. Например, производители уже давно перешли от маркировки моделей процессоров по частоте к рейтинговым номерам, которые присваиваются совсем по другим принципам. В результате произошедших изменений поменялись и правила конкурентной борьбы между AMD и Intel. Ещё совсем недавно эти компании соревновались за покорение очередных частотных рубежей, но сегодня гораздо большее значение для обеих компаний приобрела «гонка за ядрами» - теперь производители стремятся первыми выпустить CPU с наибольшим количеством вычислительных ядер.

Лидирует в этом негласном соревновании на сегодняшний день компания AMD. Она уже сейчас готова предложить потребителям серверные процессоры Opteron 6100, известные также под кодовым именем Magny-Cours, обладающие двенадцатью вычислительными ядрами. У Intel же предельное число ядер в процессоре пока дошло только до восьми: столько ядер насчитывается в серверных моделях Xeon серий 7500 и 6500, называемых также Beckton или Nehalem-EX. Впрочем, следует понимать, что связь между числом ядер и уровнем производительности не такая уж и очевидная. Пропорциональный рост быстродействия при переходе на CPU с большим числом ядер наблюдается лишь в специально оптимизированных задачах, более типичных именно для серверного рынка, а потому ни AMD, ни Intel не стремятся к развязыванию подобной многоядерной гонки среди процессоров для настольных процессоров.

Но некоторые отголоски «гонки за ядрами» до обычных потребителей всё же доносятся. Так, в настоящее время мы переживаем момент прихода в настольные компьютеры процессоров с шестью вычислительными ядрами. Первый шаг в этом направлении сделала уже компания Intel, совсем недавно выпустившая свой шестиядерный процессор в семействе Core i7. Но в то же время этот шаг микропроцессорного гиганта носит явно пробный характер. Во-первых, модель с шестью ядрами предлагается только одна – Core i7-980X , а, во-вторых, она относится к довольно-таки дорогой серии Extreme Edition, ориентированной на очень узкий круг обеспеченных энтузиастов. Плюс к тому, при выпуске своего шестиядерника компания Intel задействовала и новый технологический процесс с 32-нм нормами: на примере этого процессора легко можно осуществлять обкатку техпроцесса – проблемы ни с недопоставками, ни с чрезмерно высокой себестоимостью ему явно не грозят. Иными словами, Intel, конечно, вывела на рынок шестиядерный процессор для домашних пользователей первой, но сделала это чисто формально, скорее чтобы просто «отметиться» в качестве первопроходца и морально подготовить пользователей к тому, что будущее – за многоядерными процессорами.

Традиционный антагонист Intel, компания AMD, решила придерживаться другой идеологии. В ответ на появление шестиядерного процессора Core i7-980X премиального ценового сегмента этот производитель хочет начать внедрение шестиядерных процессоров в общеупотребительные компьютеры среднего ценового диапазона. И, надо сказать, у AMD для этого есть все необходимые ресурсы. Шестиядерник AMD использует уже давно «обкатанное» в серверном сегменте ядро, а для его производства применяется вполне зрелая 45-нм технология. Так что новый шестиядерный процессор Phenom II X6, с которым нам предстоит познакомиться в этом материале, не является прямым конкурентом для Core i7-980X. AMD просто предлагает нам новый вариант для обычных компьютеров, в которых до сих пор применялись только двухъдерные и четырёхъядерные CPU. Но вот имеет ли смысл широко применять шестиядерные процессоры в настольных системах сегодня, или AMD бежит впереди паровоза – именно на этот вопрос мы и постараемся ответить в нашем исследовании.

Thuban: Istanbul для Socket AM3

Шестиядерный процессор производства AMD – это далеко не новинка. Только ранее шестиядерники, известные под кодовым именем Istanbul, эта компания поставляла исключительно на рынок серверов и рабочих станций, что, впрочем, не мешало при желании применять их и в десктопах, чему мы посвятили отдельную статью . Теперь же процессоры, аналогичные Istanbul, пришли в настольные компьютеры официально. Им присвоено кодовое имя Thuban, а продаваться они будут под торговой маркой Phenom II X6.

Ответ на вопрос, почему выпустить десктопный шестиядерник AMD решила только сейчас, вполне очевиден. Нет, дело не во внедрении нового техпроцесса. Просто используемый этой компанией для производства современных процессоров технологический процесс с 45-нм проектными нормами дошёл до той степени зрелости, когда себестоимость достаточно крупных шестиядерных полупроводниковых кристаллов позволяет устанавливать на процессоры на их основе цены, приемлемые для индивидуальных покупателей. Более того, учитывая тот факт, что текущие процессоры AMD с микроархитектурой Stars (K10.5) не могут соперничать по быстродействию с интеловскими предложениями верхней ценовой категории, производитель собирается продавать Phenom II X6 по весьма привлекательным ценам – от 200 до 300 долларов.

И, тем не менее, в основе процессоров Phenom II X6 лежит совершенно полноценный шестиядерный монолитный полупроводниковый кристалл с площадью 346 кв. мм., то есть ровно такой же, как и применяется в серверных процессорах семейства Opteron 2400 и 8400.



Конечно, число шин HyperTransport в десктопном шестиядерном кристалле Thuban сокращено до одной, а контроллер памяти переориентирован на поддержку нерегистровых модулей, но это – минорные и малозначительные изменения. Вместе с этим можно сказать, что Thuban является и прямым потомком четырёхъядерных процессоров Deneb, в которых просто было добавлено два дополнительных ядра. Все же общие блоки, такие как контроллер памяти или шина HyperTransport в Thuban абсолютно такие же, как в четырехъядерных процессорах Phenom II X4. Даже размер разделяемой кэш-памяти третьего уровня остался тем же – 6 Мбайт.



Совершенно неудивительно, что новые шестиядерные процессоры Phenom II X6 полностью совместимы с существующими Socket AM3 и Socket AM2+ материнскими платами. AMD продолжает блюсти установленные ей же самой принципы преемственности платформ. Единственное, что может потребоваться для обеспечения полной работоспособности новых процессоров в старых материнских платах – это обновление прошивки.

Вместе с тем AMD подготовила для своих приверженцев и весьма неожиданный сюрприз. Тактовые частоты процессоров Phenom II X6 будут достигать 3.2 ГГц, что существенно превышает частоту старших серверных процессоров с шестью вычислительными ядрами. Поблагодарить за это мы должны производственного партнёра AMD – компанию Globalfoundries, которая освоила применение нового материала с низкой диэлектрической проницаемостью между слоями проводников. В результате, мы получили шестиядерные процессоры с относительно высокой тактовой частотой, но с расчётным тепловыделением, не выходящим за привычный 125-ваттный рубеж.

Кроме того, AMD придумали и ещё одно усовершенствование, которое повышает привлекательность Phenom II X6 в общеупотребительных применениях – технологию Turbo CORE. О ней – подробнее.

Технология AMD Turbo CORE

Одним из ключевых усовершенствований новых процессоров семейства Thuban стало появление технологии Turbo CORE – своеобразного ответа компании AMD на интеловский Turbo Boost.

Напомним, суть технологии Turbo Boost, реализованной в процессорах Intel Core i5 и Core i7, заключается в увеличении их тактовой частоты в те моменты, когда работой загружены не все вычислительные ядра. Благодаря этому трюку современные многоядерные процессоры компании Intel, тактовая частота которых обычно оказывается ниже, чем у двухъядерных, демонстрируют хорошую производительность не только в многопоточных приложениях, но и при слабо распараллеливаемой нагрузке. До настоящего времени AMD не могла ничего противопоставить Turbo Boost, но в новых шестиядерных процессорах симметричный ответ, наконец, был найден.

При этом AMD не пошла по сложному, проторённому инженерами Intel пути. В процессорах Phenom II X6 нет никаких специальных управляющих частотой узлов, интерактивно отслеживающих температуру процессора и потребляемый ими ток. Новые шестиядерники AMD с точки зрения микроархитектуры вообще мало отличаются от своих предшественников. Поэтому, технология AMD Turbo CORE реализована наиболее простым (или даже кондовым) методом – через «расширение» технологии Cool"n"Quiet. Иными словами, решение об увеличении тактовой частоты процессоры AMD Phenom II X6 принимают основываясь лишь на одном единственном факторе – количестве загруженных работой процессорных ядер.



То есть в реальности технология AMD Turbo CORE работает так: как только в энергосберегающем состоянии со сниженной в рамках технологии Cool"n"Quiet до 800 МГц частотой оказывается три или более процессорных ядер – процессор поднимает частоту активных ядер на 400 или на 500 МГц (в зависимости от модели процессора). При этом для обеспечения стабильности работы на повышенной частоте напряжение питания процессора поднимается на 0.15 В. Немаловажно, что при таком автоматическом разгоне энергопотребление и тепловыделение процессора не выходит за установленный 125-ваттный предел – рост потребления активных ядер компенсируется тем, что простаивающие ядра работают на 800-мегагерцовой частоте. Но подчеркнём ещё раз, неактивные ядра в AMD Phenom II X6 не отключаются. Несмотря на то, что их частота во время простоя понижается, при включении турбо-режима они вместе с разогнанными ядрами получают повышенное напряжение питания. То есть, технология AMD Turbo CORE в этом смысле наносит определённый ущёрб экономичности процессора в состояниях с его частичной загрузкой.

Для представителей линейки процессоров Thuban технология Turbo CORE выглядит следующим образом.



Пока что AMD анонсировала два процессора из этого списка: 125-ваттные Phenom II X6 1090T и 1055T, остальные же модели будут представлены немного позже – в течение ближайших месяцев. Но технология AMD Turbo CORE и в актуальных, и в перспективных моделях работает совершенно одинаково. Для примера мы посмотрели на её работу у Phenom II X6 1090T. В полном соответствии с теорией при нагрузке на 4 и большее количество ядер их частота равнялась 3.2 ГГц.



Но как только число загруженных работой ядер снижалось до трёх – коэффициент умножения увеличивался, и активные ядра выходили на частоту 3.6 ГГц.



Именно благодаря технологии Turbo CORE новый процессор Phenom II X6 1090T может с полным правом носить звание флагмана в линейке предлагаемых AMD продуктов. Несмотря на то, что выпущенный в августе прошлого года четырёхъядерный Phenom II X4 965 имеет более высокую номинальную тактовую частоту – 3.4 ГГц, старший шестиядерник будет быстрее его в большинстве задач, ведь при загрузке трёх или меньшего количества процессорных ядер Phenom II X6 1090T работает на частоте 3.6 ГГц. Чтобы проиллюстрировать этот факт мы сравнили производительность Phenom II X6 1090T и Phenom II X4 965 в Fritz Chess Benchmark при задействовании для расчётов различного количества потоков.



Как и ожидалось, Phenom II X4 965 оказывается производительнее чем Phenom II X6 1090T со включённой технологией Turbo CORE в единственном случае – когда вычисление производятся четырьмя ядрами. Именно изменением таковой частоты в рамках этой технологии и объясняется тот факт, что прирост быстродействия при переходе от расчётов в три потока к четырём у шестиядерного процессора существенно меньше прироста скорости во всех остальных случаях.

Но, как было сказано выше, за увеличение производительности при неполной загрузке процессора работой приходится платить увеличившимся энергопотреблением. И это не пустые слова – следующий график наглядно показывает, насколько прожорливым становится Phenom II X6 1090T с работающей технологией Turbo CORE. Для снятия показаний мы использовали утилиту Linx 0.6.3 в настройках которой вручную ограничивали количество создаваемых потоков, а измерению подвергалось процессорное энергопотребление по выделенной 12-вольтовой линии питания.



В том случае, если вычислительная нагрузка ложится на одно, два или три из шести процессорных ядер, технология Turbo CORE увеличивает общее энергопотребление процессора на 20-25 Вт. В результате, при трёхпоточной нагрузке Phenom II X6 1090T с активированной технологией Turbo потребляет примерно столько же, сколько расходуется и при загрузке пяти из шести ядер. Очевидно, что столь существенный прирост энергопотребления вызван в первую очередь добавкой к напряжению питания, происходящей при включении турбо-режима.

Таким образом, технология AMD Turbo CORE оказывает положительное влияние на производительность, но при этом не может считаться эффективной с позиции экономии электроэнергии. Однако следует понимать, что её разработчики были существенно ограничены в средствах, ведь Turbo CORE должна быть полностью совместимой с имеющимися Socket AM3 платформами. И здесь уже мы не можем предъявить никаких претензий: данная технология не требует установки никакого программного обеспечения, она прозрачна для операционной системы и вполне нормально работает во всех материнских платах, а для её активации требуется всего лишь поддержка процессоров семейства Thuban в BIOS.



Кстати, параллельно хочется отметить особенность работы Turbo CORE на процессоре Phenom II X6 1090T, который относится к серии Black Edition. Благодаря тому, что этот CPU ориентирован на аудиторию энтузиастов-оверклокеров, он позволяет не только простой разгон через изменение коэффициента умножения, но и более гибкое конфигурирование турбо-режима. В BIOS Setup вместе с настройкой множителя процессора появляется опция для ручного изменения коэффициента умножения, используемого при активации турбо-режима. Такая возможность предлагается всеми системами с поддержкой технологии Turbo CORE, но исключительно для процессоров Black Edition.

Модельный ряд Phenom II X6

Сегодня компания AMD анонсирует только две модели нового семейства: Phenom II X6 1090T Black Edition и Phenom II X6 1055T.



Phenom II X6 1090T


Формальные характеристики этих процессоров мы приводим в следующей таблице.



А вот такие сведения о старшей модели Phenom II X6 1090T выдаёт диагностическая утилита CPU-Z.



Однако двумя моделями AMD не собирается ограничиваться, в ближайшие месяцы количество различных представителей шестиядерных процессоров Phenom II X6 будет увеличиваться, плюс к ним прибавятся и четырёхъядерные процессоры, основанные на аналогичном ядре Thuban с отключенной парой ядер.

Как мы тестировали

Для сравнения с новыми шестиядерными процессорами компании AMD мы в первую очередь выбрали двухъядерные и четырёхъядерные процессоры конкурента, попадающие в ту же ценовую категорию. «Вне конкурса» в тестах принимает участие и шестиядерный процессор Core i7-980X, который, несомненно, является гораздо более быстродействующим решением. Кроме того, на диаграммах мы приводим и результаты старшего четырёхъядерного процессора AMD, преемниками которого в среднем ценовом сегменте должны стать Phenom II X6. В итоге, в состав тестовых систем вошёл следующий набор комплектующих:

Процессоры:

AMD Phenom II X6 1090T (Thuban, 6 ядер/6 потоков, 3.2 ГГц, 6 Мбайт L3);
AMD Phenom II X6 1055T (Thuban, 6 ядер/6 потоков, 2.8 ГГц, 6 Мбайт L3);
AMD Phenom II X4 965 (Deneb, 4 ядра/4 потока, 3.4 ГГц, 6 Мбайт L3);
Intel Core i7-980X (Gulftown, 6 ядер/12 потоков, 3.33 ГГц, 12 Мбайт L3);
Intel Core i7-930 (Bloomfield, 4 ядра/8 потоков, 2.8 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-920 (Bloomfield, 4 ядра/8 потоков, 2.66 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-860 (Lynnfield, 4 ядра/8 потоков, 2.8 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i5-750 (Lynnfield, 4 ядра/4 потока, 2.66 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i5-670 (Clarkdale, 2 ядра/4 потока, 3.46 ГГц, 4 Мбайта L3).

Материнские платы:

ASUS M4A89GTD PRO/USB3 (Socket AM3, AMD 890GX + SB850, DDR3 SDRAM);
ASUS P7P55D Premium (LGA1156, Intel P55 Express);
Gigabyte X58A-UD5 (LGA1366, Intel X58 Express).

Память:

2 x 2 GB, DDR3-1600 SDRAM, 9-9-9-24 (Kingston KHX1600C8D3K2/4GX);
3 x 2 GB, DDR3-1600 SDRAM, 9-9-9-24 (Crucial BL3KIT25664TG1608).

Графическая карта: ATI Radeon HD 5870.
Жёсткий диск: Western Digital VelociRaptor WD3000HLFS.
Блок питания: Tagan TG880-U33II (880 Вт).
Операционная система: Microsoft Windows 7 Ultimate x64.
Драйверы:

Intel Chipset Driver 9.1.1.1025;
ATI Catalyst 10.3 Display Driver.

Производительность

Общая производительность















Тест SYSmark 2007, показывающий производительность систем при обычной комплексной работе в распространённых приложениях, оценивает новые шестиядерные процессоры AMD не слишком высоко. Дело в том, что возможность разложить нагрузку на шесть равнозначных потоков могут далеко не все приложения, и это сильно сказывается в данном случае. Что же касается технологии Turbo CORE, то в данном случае, как показывают результаты, она роль панацеи не выполняет. Да, производительность Phenom II X6 1090T оказывается на уровне Phenom II X4 965, но не более того. В общем же, шестиядерники AMD уступают процессорам Intel, которые можно купить за сумму 200-300 долларов.

В то же время процессоры Phenom II X6 весьма неплохо справляются с работой над видеоконтентом. Их соответствующий результат, формируемый на основании измерения производительности в Adobe After Effects, Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Sony Vegas иWindows Media Encoder, оказывается на одном уровне с показателями быстродействия младших Lynnfield, которые хоть и имеют по четыре процессорных ядра, но попадают в одну ценовую категорию с шестиядерниками AMD и являются их прямыми конкурентами.

Игровая производительность












В том, что современные игры не могут использовать преимущества шестиядерных процессоров, мы убедились ещё во время тестов Gulftown. В данном случае можно лишь подтвердить тот вывод – геймерам шестиядерные процессоры Phenom II X6 пока что явно ни к чему. Phenom II X4 965 слегка опережает оба шестиядерника AMD в большинстве случаев, несмотря на то, что AMD постаралась компенсировать их более низкую тактовую частоту технологией Turbo CORE. А в Colin McRae: DiRT2 оба Phenom II X6 и вовсе демонстрируют подозрительно низкое число fps, что, очевидно, связанно с особенностями оптимизации данной игры. Иными словами, лучшим выбором для геймеров на данный момент представляются четырёхъядерные процессоры Intel - именно их микроархитектура наиболее соответствует нагрузке, создаваемой большинством игр.

Впрочем, справедливости ради следует заметить, что мощности и Phenom II X4, и Phenom II X6 вполне хватает для обеспечения достаточно высокого уровня fps. А это значит, что в реальности в игровых системах узким местом будет не процессор, а видеокарта, к правильному выбору которой геймеры должны относиться со всей ответственностью.

Синтетические тесты



Тест на скорость вычисления 32 миллионов знаков после запятой числа π мы вставили в наше исследование главным образом из-за того, что он использует лишь один вычислительный поток. Это делает его превосходным полигоном для сравнения процессоров, работающих в турбо-режиме, который теперь поддерживается CPU не только производства Intel, но и AMD. И, как видно по диаграммам, технология Turbo CORE, реализованная в Phenom II X6, оказывается вполне эффективной. Старший шестиядерный процессор AMD заметно обгоняет старшего Phenom IIX4, приближаясь по результату к Core i7-860, работающему при однопоточной нагрузке на частоте 3.46 ГГц.






В тесте 3DMark Vantage, процессорная составляющая которого превосходно распараллеливает нагрузку по произвольному числу процессорных ядер, Phenom II X6 своими достижениями не блещут. Максимум, чем они могут похвастать, это – превосходством над четырёхъядерным Core i5-750. Процессоры же Core i7, которые в дополнение к своим четырём ядрам располагают и четырьмя виртуальными ядрами, реализованными на основе технологии Hyper-Threading, оказываются значительно быстрее.

Производительность в приложениях





















Измерив производительность Phenom II X6 в нескольких распространённых приложениях, мы приходим к неутешительному выводу, что новые шестиядерники AMD могут быть достойными конкурентами только четырёхъядерным процессорам конкурента, не поддерживающим технологию Hyper-Threading. Процессоры же семейства Core i7, в которых эта технология имеется, в большинстве случаев будут показывать более высокую скорость. Так что Phenom II X6, видимо, следует рассматривать как альтернативу серии Core i5, но не более того.

Впрочем, описанная картина наблюдается всё-таки не всегда. Существует целый пласт задач, для которых новые процессоры AMD подходят весьма хорошо. Это задачи, связанные с обработкой и перекодированием видео. В таких приложениях относительное быстродействие Phenom II X6 выглядит гораздо лучше, чем во всех остальных случаях, в них они выступают даже успешнее, чем Core i7-860 или i7-930. Так что если сфера ваших интересов достаточно плотно связана с работой с медиа-контентом, мы искренне рекомендуем присмотреться к новым процессорам AMD.

Энергопотребление

Формально увеличение числа ядер в новых процессорах Phenom II X6 не повлекло за собой изменения расчётного тепловыделения. Как и другие старшие представители семейства Phenom II, они имеют расчётное тепловыделение, установленное равным 125 Вт. Это – результат как определённых улучшений в технологическом процессе, так и внедрения нового процессорного степпинга. Кроме того, не следует упускать из вида и пониженное по сравнению с четырёхъядерными процессорами Phenom II X4 напряжение питания, ограниченное в спецификации новинок величиной 1.4 В.

Однако в то, что полуторакратное увеличение сложности полупроводникового кристалла мало сказалось на потреблении, верится всё-таки с трудом. Поэтому, для получения более детальной картины мы провели и практическое тестирование энергопотребления. На следующих ниже графиках приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД же самого блока питания в данном случае не учитывается. Во время измерений нагрузка на процессоры создавалась 64-битной версией утилиты LinX 0.6.3. Кроме того, для правильной оценки энергопотребления в простое мы активировали все имеющиеся энергосберегающие технологии: C1E, AMD Cool"n"Quiet и Enhanced Intel SpeedStep.



Без нагрузки потребление Socket AM3 систем с процессорами Phenom II X6, действительно, лишь немного больше потребления аналогичной системы с Phenom II X4 965.



Такая же картина наблюдается и под нагрузкой. Как и было обещано, потребление новых шестиядерных процессоров AMD не сильно отличается от потребления старшего Phenom II X4. А это значит, что платформы с Phenom II X6 могут похвастать более высокой энергоэффективностью не только чем их предшественники, но и чем системы с LGA1366 процессорами. Однако LGA1156-платформам по этому параметру они всё-таки проигрывают.

Разгон

В отличие от Intel компания AMD для выпуска своего шестиядерника не стала внедрять более современный технологический процесс. Но, несмотря на это, мы ожидаем от новых процессоров некоторого увеличения частотного потенциала, ведь сделанные производственным партнёром AMD, компанией Globalfoundries, изменения в 45-нм техпроцессе всё же позволили снизить удельное тепловыделение каждого ядра даже без внедрения более «тонких» транзисторов.

Для проверки этой гипотезы мы попытались поразгонять предоставленный нам на тесты Phenom II X6 1090T Black Edition. Напомним, особенность этого процессора заключается в разблокированности его коэффициента умножения, что открывает простой путь к увеличению его тактовой частоты, чем мы и воспользовались в процессе экспериментов. Тестирование на стабильность при разгоне проверялась утилитой LinX 0.6.3. Для охлаждения CPU использовался воздушный кулер Thermalright Ultra-120 eXtreme. Технология Turbo CORE в процессе оверклокерских экспериментов деактивировалась.

В первую очередь мы решили взглянуть на то, на какой максимальной частоте сможет работать шестиядерный Phenom II X6 1090T при использовании его штатного напряжения питания, ведь как мы показали в нашем недавнем материале , именно такой разгон является наиболее энергетически эффективным и не приводит к драматическому росту энергопотребления и тепловыделения.

Практические испытания показали, что стабильность работы без поднятия процессорного напряжения не теряется при максимальной частоте 3.7 ГГц.



Забавно, что без увеличения напряжения питания мы добились работы процессора на частоте, превышающей частоту в турбо режиме, в котором напряжение поднимается автоматически. Иными словами, кажется, для работы Turbo CORE прирост напряжения вовсе не обязателен, однако, отключить его не представляется возможным.

Попробовали мы разогнать процессор и с увеличением напряжения. Для проведения второй части испытаний питание CPU было повышено до 1.475 В – напряжения, подающегося на процессор в турбо-режиме. Мы намеренно не стали сильно «задирать» напряжение, так как его чрезмерное повышение для шестиядерного CPU чревато катастрофическим увеличением энергопотребления и тепловыделения. В таком режиме нам удалось добиться прохождения тестов на стабильность на частоте 4.0 ГГц.



При этом хочется отметить, что процессор мог загружать операционную систему и проходить некоторые тесты и на частоте 4.2 ГГц, но полноценного тестирования на стабильность в таком состоянии он всё-таки не выдерживал. Именно поэтому финальным результатом разгонных экспериментов мы считаем достижение частоты 4.0 ГГц. То есть, частотный потенциал Thuban как минимум не уступает частотному потенциалу четырёхъядерных процессоров семейства Phenom II X4. Так что оверклокеры новинкой AMD, безусловно, должны быть довольны.

К сожалению, мы не можем рассказать подробностей о температурном режиме Phenom II X6 1090T в разогнанном состоянии. Данные о собственной температуре, выдаваемые процессором, не соответствуют действительности и показываемые во всех диагностических утилитах значения оказываются явно ниже реальных величин. Возможно, термодатчик первой партии шестиядерных процессоров оказался неправильно откалиброван, либо эта проблема должна быть исправлена в BIOS материнских плат. Оценить же тепловые и электрические параметры разогнанного процессора можно на основании того факта, что его реальное энергопотребление на частоте 4.0 ГГц под нагрузкой составляет порядка 260 Вт.

4.0 ГГц кажется неплохим достижением для Phenom II X6 1090T, эта частота превышает штатную на 25%. Однако производительность разогнанного шестиядерника AMD оказывается ниже желаемого уровня. Об этом говорят результаты экспресс-теста в рамках которого мы сопоставили производительность разогнанного Phenom II X6 1090T с быстродействием процессора Core i7-930, также разогнанного до 4.0 ГГц.



Как это ни удивительно, но разогнанный до частоты 4 ГГц четырёхъядерник с микроархитектурой Intel Nehalem и технологией Hyper-Threading практически всегда обыгрывает шестиядерный процессор AMD. При этом нельзя и сказать, что частотный потенциал Thuban превосходит потенциал процессоров Core i7 на ядрах Lynnfield и Bloomfield. Так что вывод напрашивается вполне однозначный: микроархитектура современных процессоров Intel при одинаковой тактовой частоте позволяет им существенно обгонять процессоры AMD. И AMD не может компенсировать этот разрыв даже полуторакратным увеличением количества вычислительных ядер. Так что мы вновь возвращаемся к выводу о том, что главный рычаг AMD в борьбе за потребителя – это ценовая политика.

Впрочем, несмотря на это весьма интересным объектом для разгона может стать Phenom II X6 1055T. Этот CPU конкурирует с Core i7-750, в котором поддержки технологии Hyper-Threading нет, и если младшая модель шестиядерника AMD сможет также разгоняться до 4.0 ГГц, то она вполне может обойти по быстродействию своего разогнанного соперника.

Выводы

Думается, никто не станет отрицать тот факт, что микроархитектура Stars (K10.5), используемая в современных процессорах компании AMD, изрядно устарела, и проигрывает микроархитектуре Nehalem по многим позициям. Однако это вовсе не означает, что компании AMD не удаётся выпускать вполне актуальные продукты. В лице Phenom II X6 мы видим очередное тому подтверждение. Конечно, этот шестиядерный CPU не хватает звёзд с неба, но производителю удалось приспособить к имеющейся микроархитектуре такую систему подпорок и противовесов, которая сделала Phenom II X6 достаточно любопытным предложением, способным найти немало приверженцев.

По сравнению с флагманскими процессорами серии Phenom II прошлого поколения, шестиядерная новинка может похвастать сразу несколькими преимуществами. Во-первых, Phenom II X6 имеет в полтора раза больше ядер, что значительно увеличивает его производительность при многопоточной нагрузке. Во-вторых, Phenom II X6 обладает вполне приемлемым уровнем энергопотребления, достигнутым за счёт подстройки 45-нм технологического процесса и снижения напряжения питания процессорного ядра. В-третьих, несмотря на увеличение количества ядер, разгонный потенциал новых процессоров отнюдь не ухудшился – они свободно выходят на 4-гигагерцовый рубеж. В-четвёртых, в Phenom II X6 производитель внедрил технологию Turbo CORE, поднимающую быстродействие при слабо распараллеливаемой нагрузке.

Но по-настоящему привлекательным решением Phenom II X6 делает ценовая политика, в построении которой AMD особенно поднаторела в последнее время. Официальная стоимость Phenom II X6 1090T установлена равной 300 долларам, а цена младшей модели, Phenom II X6 1055T, - 200 долларам. Это значит, что шестиядерные процессоры AMD попадают в среднюю ценовую категорию и являются единственными в своём роде доступными по стоимости многоядерными процессорами. Именно этот фактор и будет, по всей видимости, обеспечивать их популярность у покупателей.

Тем более что шесть процессорных ядер, как показали тесты, могут быть очень полезны при работе с видеоконтентом, а такой род деятельности с каждым днём становится всё более популярным. Впрочем, и во многих других приложениях шесть ядер Phenom II X6 могут оказаться небесполезны. Шестиядерные процессоры подняли планку быстродействия Socket AM3 систем, и теперь они вполне могут соперничать по скорости с платформами, основанными на старших процессорах Core i5, обладающих четырьмя ядрами. Однако, к сожалению, шестиядерные Phenom II X6 оказываются всё же медленнее четырёхъядерных процессоров Core i7, поддерживающих технологию Hyper-Threading.

Но в заключение хочется подчеркнуть, что шесть ядер далеко не всегда оказывается лучше чем четыре. Доля программного обеспечения, не оптимизированного под многоядерные архитектуры, остаётся всё ещё весьма значительной. А это значит, что существует целый пласт задач, для которых наилучшим выбором остаются двухъядерные и четырёхъядерные CPU. К таким задачам, в первую очередь, относятся современные игры. Поэтому, если вы подыскиваете основу для геймерской системы, Phenom II X6 будет далеко не самым оптимальным выбором, несмотря на все его сильные стороны.

Уточнить наличие и стоимость 6-ядерных процессоров

Другие материалы по данной теме


Шесть ядер для десктопа: Intel Core i7-980X Extreme Edition
Энергопотребление разогнанных процессоров
Взгляд в будущее: шестиядерный процессор AMD Istanbul в десктопе