Jaký je význam slova ' die ' v designu procesoru?

Nejlepší odpověď

Všechny mikroprocesory jsou obvody leptané na desce z polovodičového materiálu (obvykle křemíku). To je kostka.

Většina lidí si pojem „CPU“ spojuje s něčím podobným:

image: https://www.pcgamesn.com/intel/comet-lake-release-date-performance-specs-price

Ale to není CPU, alespoň ne ve skutečnosti. To, na co se zde díváte, je celý balíček CPU, který obsahuje integrovaný obvod připojený k organickému substrátu s kovovým chladičem, který jej doplňuje.

Pokud však tento chladič odstraníte (ne t, pokud nevíte, co děláte), najdete toto:

obrázek z Gamers Nexus.

Ta obdélníková, stříbřitá věc na zeleném substrátu je skutečná matrice CPU: je to kousek křemíku obsahující téměř vše, co dělá CPU „zatrhnutým“. Jsou tam všechna jádra a mezipaměť.

Matrice procesoru je během výroby vyříznuta ze silikonové destičky a poté připojena k podkladu.

Odpovědět

To je vynikající otázka a já jsem jednou přemýšlel také o tom samém. Je smutné, že to nebude fungovat, protože:

1. Hlavním problémem při rychlejším CPU je energie, kterou spotřebovávají, a teplo, které se vygeneruje jako vedlejší produkt. K dosažení vyšších rychlostí hodin by bylo zapotřebí více než 125 W, což by vedlo k velkému množství tepla (bez ohledu na velikost matrice), což nás přivádí zpět k nepraktickému chlazení. Větší matrice by ve skutečnosti vedla ke složitějšímu chladicímu zařízení, protože nyní musíme zajistit, aby teplota na matrici byla většinou podobná, jinak by nejednotná expanze a kontrakce matrice vedla k rozbití tranzistorů a / nebo mikrotrhlin v CPU.
2. Z praktických důvodů se elektrické signály pohybují rychlostí světla. Pokud je procesor taktován na 3GHz, znamená to 3 miliardy taktovacích cyklů za sekundu, přičemž každý taktovací cyklus trvá 0,33 nanosekundy. Světlo se pohybuje asi 30 cm za nanosekundu, takže velikost zapojených obvodů při takových rychlostech hodin je lepší mnohem menší než (alespoň 1/30) 30 cm. Vaše maximální velikost obvodu je tedy 1 cm. Aktuální jádra CPU jsou menší než 1 cm, takže jsme naprosto v pořádku. Pokud jsme zvětšili velikost matrice a tím zvětšili velikost jádra, narazili byste na funky situaci, kdy části vašeho jádra CPU provádějí další instrukci, zatímco ostatní části jsou stále zaseknuté při provádění poslední instrukce. potřebují nějaké docela složité obvody ke zmírnění tohoto problému a že obvody kromě přidání složitosti budou produkovat teplo a tím zhorší problém zmíněný v posledním bodě.
3. Několik společností hledá zdokonalení asynchronního CPU (nazývaného také design hodinových CPU), pokud vím, nejnovějším úspěšným příkladem je rok 2014, kdy IBM oznámila čip vyvinutý společností SyNAPSE, který běží asynchronním způsobem a má jeden z nejvyšších počtů tranzistorů ze všech vyrobených čipů. Čip IBM spotřebovává na srovnávacích testech rozpoznávání vzorů řádově méně energie než tradiční výpočetní systémy.
4. Vezměte prosím na vědomí, že i když od 50. let existují různé implementace asynchronních procesorů, technologie stále není vyspělá a výroba náklady jsou o velikosti vyšší než náklady na synchronní výrobu CPU.
5. Existuje také problém hranových efektů, protože u tranzistorů ve středu a tranzistorů směrem k hranám jsou kvůli procesu výroby nepatrné rozdíly a větší velikost matrice by tento problém ještě zvýraznila, což by drasticky snížilo výtěžek.

Původně jsem to zveřejnil jako komentář k odpovědi Ali Kazmiho na Mohli bychom dosáhnout 1 THZ procesoru, a pokud ano, existuje omezení rychlosti hodin?

Dodatek:

Nejvyšší počet jader v pokud vím, produkční CPU na jedné matrici je 24. Dotyčný procesor je Intel Xeon E7–8890 V4 ( procesor Intel® Xeon® E7-8890 v4 ):

• Je to hypervlákno to znamená, že procesor má 48 vláken.
• Má 60 MB mezipaměti a podporuje až 3,07 TB RAM.
• Jelikož se jedná o serverový procesor, můžete mít ke stejnému procesoru připojeno více procesorů základní deska (v tomto případě je magické číslo 8, což nám dává celkem 192 jader a 384 vláken).
• Procesor má 165 W TDP, takže pro správnou funkci bude potřebovat speciální chladicí zařízení.
• Velikost matrice je 456,12 mm ² .
• Cena procesoru je ~ 7200 $.

Nyní to porovnejte s procesorem Core i7–6950X ( Intel® Core ™ i7-6950X Processor Extreme Edition ), který také není ničím neohroženým a je extrémně výkonný procesor sám o sobě, ale má pouze 10 jader.

• Je to hypervlákno, takže je to 20 vláken.
• Má mezipaměť 25 MB a podporuje až 128 GB RAM.
• Jedná se o stolní procesor, takže můžete k základní desce připojte pouze jeden procesor.
• Procesor má TDP 91 W.
• Cena procesoru je 1649,99 $.
• Velikost matrice je 246,3 mm ² .

———

Jak vidíte, velikost matrice Xeon E7-8890 v4 je mnohem větší než i7–6950 a má také 14 dalších jader a 28 dalších vláken. Problémem je však cena, ne tolik lidí, kteří budou ochotni zaplatit ~ 7200 $ za procesor. Jsem tvrdý uživatel energie a po dlouhou dobu jsem se necítil omezen procesorem, takže se opravdu nevidím, že bych za procesor platil tolik (pokud se nevrátím zpět k 16 letému věku, který si myslel více výkonný počítač mi dal chvástatá práva (což jsem si myslel, že mi pomůže udělat dojem na dámy, jo, něco o tom, že jsem mladý a naivní ;-))).

V tomto případě jsem si docela jistý, že Intel nebude drahat protože výnosy v těchto velikostech budou hrozné. Pokud vím, celá matrice je vyrobena / vytištěna současně (a to zahrnuje všechna jádra, která má procesor), takže narazíme na problém okrajových efektů, kde jsou tranzistory na okrajích náchylné k chybám.