La mejor respuesta
Todos los microprocesadores son circuitos grabados en una placa de material semiconductor (normalmente silicio). Ese es el dado.
La mayoría de la gente asocia el término «CPU» con algo como esto:
imagen: https://www.pcgamesn.com/intel/comet-lake-release-date-performance-specs-price
Pero eso no es una CPU, al menos no realmente. Lo que está viendo aquí es el paquete completo de la CPU, que contiene un circuito integrado, conectado a un sustrato orgánico, con un disipador de calor metálico para rematar.
Sin embargo, si quita ese disipador de calor (don t, a menos que sepa lo que está haciendo), encontrará esta:
imagen de Gamers Nexus.
Esa cosa rectangular y plateada en el sustrato verde es la CPU real: es una pieza de silicio que contiene casi todo lo que hace que la CPU “funcione”. Todos los núcleos y la memoria caché están allí.
La matriz del procesador se corta de una oblea de silicio durante la fabricación y luego se une al sustrato.
Respuesta
Esa es una excelente pregunta y una vez me pregunté lo mismo. Lamentablemente, no funcionará porque:
- El principal problema de hacer que las CPU sean más rápidas es la energía que consumen y el calor que se genera como un subproducto. Para alcanzar velocidades de reloj más altas, se requerirían más de 125 vatios, lo que resultaría en mucho calor (independientemente del tamaño de la matriz), lo que nos devuelve a un enfriamiento poco práctico. El dado más grande en realidad daría como resultado un equipo de enfriamiento más complejo, ya que ahora debemos asegurarnos de que la temperatura a través del dado sea en su mayoría similar, de lo contrario, la expansión y contracción no uniforme del dado daría como resultado transistores rotos y / o microgrietas en la CPU.
- Para todos los propósitos prácticos, las señales eléctricas viajan a la velocidad de la luz. Si un procesador tiene una frecuencia de 3GHz, significa 3 mil millones de ciclos de reloj por segundo donde cada ciclo de reloj toma 0.33 nanosegundos. La luz viaja unos 30 cm en un nanosegundo, por lo que es mejor que el tamaño de los circuitos involucrados a tales velocidades de reloj sea mucho menor que (al menos 1/30 de) 30 cm. Por lo tanto, el tamaño máximo de su circuito es de 1 cm. Los núcleos de CPU actuales tienen un tamaño inferior a 1 cm, por lo que estamos perfectamente bien. Si aumentamos el tamaño del troquel y, por lo tanto, aumentamos el tamaño del núcleo, se encontrará con la situación extraña en la que partes del núcleo de su CPU están ejecutando la siguiente instrucción mientras que otras partes todavía están atascadas ejecutando la última instrucción. necesita algunos circuitos bastante complejos para mitigar este problema y esos circuitos además de agregar complejidad, van a producir calor, por lo tanto, exacerbarán el problema mencionado en el último punto.
- Varias compañías están buscando perfeccionar una CPU asíncrona (también llamada CPU sin reloj); hasta donde yo sé, el último ejemplo exitoso es de 2014 cuando IBM anunció un chip desarrollado por SyNAPSE que funciona de manera asíncrona y tiene uno de los conteos de transistores más altos de cualquier chip jamás producido. El chip de IBM consume órdenes de magnitud menos de energía que los sistemas informáticos tradicionales en los puntos de referencia de reconocimiento de patrones.
- Sin embargo, tenga en cuenta que, si bien han existido varias implementaciones de CPU asíncronas desde la década de 1950, la tecnología aún no está madura y la producción Los costos son magnitudes más altos que los costos de producción de CPU síncrona.
- También existe el problema de los efectos de borde, ya que hay diferencias mínimas entre los transistores en el centro y los transistores hacia los bordes debido al proceso de fabricación y un tamaño de dado más grande haría que este problema fuera más pronunciado, lo que reduciría drásticamente el rendimiento.
Originalmente publiqué esto como un comentario sobre la respuesta de Ali Kazmi a ¿Podríamos alcanzar un procesador de 1 THZ? y si es así, ¿hay un límite en la velocidad del reloj?
Anexo:
La mayor cantidad de núcleos en hasta donde yo sé, una CPU de producción en un solo dado es 24. El procesador en cuestión es el Intel Xeon E7–8890 V4 ( Procesador Intel® Xeon® E7-8890 v4 ):
- Tiene hiperproceso eso significa que el procesador tiene 48 subprocesos.
- Tiene 60 MB de caché y admite hasta 3.07 TB de RAM.
- Dado que es un procesador de servidor, puede tener varios procesadores conectados al mismo placa base (en este caso, el número mágico es 8 lo que nos da un total de 192 núcleos y 384 subprocesos).
- El procesador tiene un TDP de 165W por lo que necesitará algún equipo de enfriamiento especializado para su correcto funcionamiento.
- El tamaño del troquel es de 456,12 mm ² .
- El precio del procesador es de ~ $ 7200.
Ahora compare esto con un Core i7–6950X ( Intel® Core ™ i7-6950X Processor Extreme Edition ) que tampoco se queda atrás y un procesador extremadamente potente por derecho propio, pero solo tiene 10 núcleos.
- Está hiperproceso, por lo que son 20 subprocesos.
- Tiene 25 MB de caché y admite hasta 128 GB de RAM.
- Es un procesador de escritorio, por lo que puede solo conecte un solo procesador a una placa base.
- El procesador tiene un TDP de 91W.
- El procesador tiene un precio de $ 1649.99.
- El tamaño de la matriz es 246.3 mm ² .
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Como puede ver, el tamaño del dado del Xeon E7-8890 v4 es mucho más grande que el i7-6950 y tiene 14 núcleos más y 28 hilos más también. Sin embargo, el problema es el precio, no muchas personas estarán dispuestas a pagar ~ $ 7200 por un procesador. Soy un usuario avanzado incondicional y no me he sentido limitado por el procesador en mucho tiempo, por lo que realmente no me veo pagando tanto por un procesador (a menos que vuelva a tener 16 años y pensaba en más una computadora poderosa me dio el derecho de fanfarronear (lo que pensé que me ayudaría a impresionar a las mujeres, sí, algo sobre ser joven e ingenua ;-))).
En este caso, estoy bastante seguro de que Intel no está aumentando los precios ya que los rendimientos en esos tamaños serán terribles. Hasta donde yo sé, todo el troquel se fabrica / imprime al mismo tiempo (y eso incluye todos los núcleos que tiene el procesador), por lo que nos encontramos con el problema de los efectos de borde donde los transistores en los bordes son propensos a fallar.