Beste antwoord
Alle microprocessors zijn schakelingen die zijn geëtst op een plaat halfgeleidermateriaal (typisch silicium). Dat is de dobbelsteen.
De meeste mensen associëren de term “CPU” met zoiets als dit:
image: https://www.pcgamesn.com/intel/comet-lake-release-date-performance-specs-price
Maar dat is geen CPU, althans niet echt. Waar je hier naar kijkt, is het hele CPU-pakket, met daarin een geïntegreerd circuit, aangesloten op een organisch substraat, met een metalen heatspreader om het af te maken.
Als je die heatspreader echter verwijdert (don t, tenzij je weet wat je doet), zul je dit vinden:
afbeelding van Gamers Nexus.
Dat rechthoekige, zilverachtige ding op het groene substraat is de werkelijke CPU-chip: het is een stukje silicium dat bijna alles bevat wat de CPU doet “tikken”. Alle cores en cache zitten erin.
De processormatrijs wordt tijdens de fabricage uit een siliciumwafel gesneden en vervolgens aan het substraat bevestigd.
Antwoord
Dat is een uitstekende vraag en ik heb me ooit hetzelfde afgevraagd. Helaas werkt het niet omdat:
- Het grootste probleem bij het sneller maken van CPUs is de energie die ze verbruiken en de warmte die wordt gegenereerd als een bijproduct. Om hogere kloksnelheden te bereiken, zou meer dan 125 watt nodig zijn, wat zou resulteren in veel warmte (ongeacht de grootte van de matrijs), wat ons meteen terugbrengt naar onpraktische koeling. De grotere matrijs zou eigenlijk resulteren in complexere koelapparatuur, aangezien we er nu voor moeten zorgen dat de temperatuur over de matrijs grotendeels gelijk is, anders zou niet-uniforme uitzetting en samentrekking van de matrijs resulteren in gebroken transistors en / of microscheuren in de CPU.
- Voor alle praktische doeleinden reizen elektrische signalen met de snelheid van het licht. Als een processor wordt geklokt op 3GHz, betekent dit 3 miljard klokcycli per seconde waarbij elke klokcyclus 0,33 nanoseconden duurt. Licht reist ongeveer 30 cm in een nanoseconde, dus de grootte van de schakelingen die bij dergelijke kloksnelheden betrokken zijn, is beter veel minder dan (ten minste 1 / 30ste van) 30 cm. Uw maximale circuitgrootte is dus 1 cm. De huidige CPU-kernen zijn minder dan 1 cm groot, dus het gaat prima. Als we de grootte van de dobbelsteen vergrootten en daarmee de grootte van de kern, zou je de funky situatie tegenkomen waarin delen van je CPU-kern de volgende instructie uitvoeren, terwijl andere delen nog steeds vastzitten bij het uitvoeren van de laatste instructie. Je gaat naar hebben een behoorlijk complex circuit nodig om dit probleem te verminderen en dat circuit zal niet alleen complexiteit toevoegen, maar ook warmte produceren, waardoor het in het laatste punt genoemde probleem verergert.
- Verschillende bedrijven zijn bezig met het perfectioneren van een asynchrone CPU (ook wel klokloze CPU); voor zover ik weet, is het laatste succesvolle voorbeeld uit 2014 toen IBM een door SyNAPSE ontwikkelde chip aankondigde die asynchroon werkt en een van de hoogste transistortellingen heeft van alle chips die ooit zijn geproduceerd. De chip van IBM verbruikt orden van grootte minder stroom dan traditionele computersystemen op basis van patroonherkenningsbenchmarks.
- Houd er echter rekening mee dat, hoewel er sinds de jaren vijftig verschillende implementaties van asynchrone CPUs bestaan, de technologie nog steeds niet volwassen is en de productie kosten zijn veel hoger dan synchrone CPU-productiekosten.
- Er is ook het probleem van randeffecten, want er zijn minieme verschillen tussen de transistors in het midden en de transistors naar de randen toe als gevolg van het fabricageproces en een grotere matrijsgrootte zou dit probleem meer uitgesproken maken, wat de opbrengst drastisch zou verminderen.
Ik heb dit oorspronkelijk gepost als een opmerking bij Ali Kazmis antwoord op Kunnen we een processor van 1 THZ bereiken, en zo ja, is er dan een limiet op de kloksnelheid?
Addendum:
Het hoogste aantal cores in een productie-CPU op een enkele chip is 24 voor zover ik weet. De processor in kwestie is de Intel Xeon E7–8890 V4 ( Intel® Xeon® Processor E7-8890 v4 ):
- Het is hyperthreaded dus dat betekent dat de processor 48 threads heeft.
- Het heeft 60 MB cache en ondersteunt tot 3,07 TB RAM.
- Omdat het een serverprocessor is, kun je meerdere processors op dezelfde moederbord (in dit geval is het magische getal 8, wat ons een totaal van 192 cores en 384 threads geeft).
- De processor heeft een TDP van 165 W, dus er is wat gespecialiseerde koelapparatuur nodig voor een goede werking.
- De grootte van de matrijs is 456,12 mm ² .
- De processor kost ~ $ 7200.
Vergelijk dit nu met een Core i7–6950X ( Intel® Core ™ i7-6950X Processor Extreme Edition ) die ook niet traag is en een extreem krachtige processor op zich, maar hij heeft slechts 10 kernen.
- Het is hyperthreaded, dus dat zijn 20 threads.
- Het heeft 25 MB cache en ondersteunt tot 128 GB RAM.
- Het is een desktopprocessor, dus je kunt sluit slechts een enkele processor aan op een moederbord.
- De processor heeft een TDP van 91W.
- De processor kost $ 1649,99.
- De grootte van de matrijs is 246,3 mm ² .
———
Zoals u kunt zien, is de dobbelsteengrootte van de Xeon E7-8890 v4 is veel groter dan de i7–6950 en heeft 14 extra cores en 28 extra threads. Het probleem is echter de prijs, niet veel mensen zullen bereid zijn om ~ $ 7200 te betalen voor een processor. Ik ben een doorgewinterde gebruiker en ik heb me al heel lang niet meer beperkt gevoeld door de processor, dus ik zie mezelf niet echt zoveel betalen voor een processor (tenzij ik terugga naar een 16-jarige die dacht dat meer krachtige computer gaf me opscheppen (waarvan ik dacht dat het me zou helpen om indruk te maken op de dames, ja, iets over jong en naïef zijn ;-))).
In dit geval ben ik er vrij zeker van dat Intel niet duurder is aangezien de opbrengsten bij die maten verschrikkelijk zullen zijn. Voor zover ik weet, wordt de hele dobbelsteen tegelijkertijd gefabriceerd / geprint (en dat omvat alle kernen die de processor heeft), dus we lopen tegen het probleem van randeffecten aan waarbij transistors aan de randen gevoelig zijn voor defecten. / p>