Melhor resposta
Todos os microprocessadores são circuitos gravados em uma placa de material semicondutor (normalmente silício). Esse é o dado.
A maioria das pessoas associa o termo “CPU” com algo assim:
imagem: https://www.pcgamesn.com/intel/comet-lake-release-date-performance-specs-price
Mas isso não é uma CPU, pelo menos não realmente. O que você está vendo aqui é o pacote completo da CPU, contendo um circuito integrado, conectado a um substrato orgânico, com um dissipador de calor de metal para completar.
No entanto, se você remover esse dissipador (don t, a menos que você saiba o que está fazendo), você encontrará o seguinte:
imagem do Nexus do Gamer.
Aquela coisa retangular e prateada no substrato verde é a matriz real da CPU: é um pedaço de silício contendo quase tudo que faz a CPU “funcionar”. Todos os núcleos e cache estão lá.
A matriz do processador é cortada de um wafer de silício durante a fabricação e, em seguida, anexada ao substrato.
Resposta
Essa é uma excelente pergunta e uma vez me perguntei a mesma coisa. Infelizmente, não funcionou porque:
- O principal problema em tornar as CPUs mais rápidas é a energia que elas consomem e o calor que é gerado como um subproduto. Para atingir velocidades de clock mais altas, seriam necessários mais de 125 Watts, o que resultaria em muito calor (independentemente do tamanho da matriz), o que nos leva de volta ao resfriamento impraticável. A matriz maior resultaria em um equipamento de resfriamento mais complexo, pois agora precisamos garantir que a temperatura através da matriz seja muito semelhante, caso contrário, a expansão e contração não uniforme da matriz resultaria em transistores quebrados e / ou microfissuras na CPU.
- Para todos os efeitos práticos, os sinais elétricos viajam à velocidade da luz. Se um processador tem clock de 3GHz, isso significa 3 bilhões de ciclos de clock por segundo, onde cada ciclo de clock leva 0,33 nanossegundos. A luz viaja cerca de 30 cm em um nanossegundo, então o tamanho do circuito envolvido em tais velocidades de relógio deve ser muito menor do que (pelo menos 1/30 de) 30 cm. Portanto, o tamanho máximo do seu circuito é 1 cm. Os núcleos da CPU atuais têm menos de 1 cm de tamanho, então estamos perfeitamente bem. Se aumentássemos o tamanho do dado, aumentando, portanto, o tamanho do núcleo, você enfrentaria a situação desagradável em que partes do núcleo da CPU estão executando a próxima instrução, enquanto outras partes ainda estão paralisadas ao executar a última instrução. precisa de alguns circuitos bem complexos para mitigar este problema e esse circuito, além de adicionar complexidade, vai produzir calor, exacerbando o problema mencionado no último ponto.
- Várias empresas estão procurando aperfeiçoar uma CPU assíncrona (também chamada CPU clockless); pelo que eu sei, o último exemplo de sucesso é de 2014, quando a IBM anunciou um chip desenvolvido pela SyNAPSE que funciona de maneira assíncrona e tem uma das contagens de transistores mais altas de qualquer chip já produzido. O chip da IBM consome ordens de magnitude menos energia do que os sistemas de computação tradicionais em benchmarks de reconhecimento de padrões.
- Observe, entretanto, embora várias implementações de CPUs assíncronas tenham existido desde 1950, a tecnologia ainda não está madura e em produção os custos são magnitudes maiores do que os custos de produção da CPU síncrona.
- Há também a questão dos efeitos de borda, como em, existem diferenças mínimas entre os transistores no centro e os transistores nas bordas devido ao processo de fabricação e um dado maior tornaria este problema mais pronunciado, o que reduziria drasticamente o rendimento.
Originalmente, postei isso como um comentário sobre a resposta de Ali Kazmi para Poderíamos chegar a um processador de 1 THZ, e em caso afirmativo, há um limite na velocidade do clock?
Adendo:
O maior número de núcleos em uma CPU de produção em um único dado é 24, tanto quanto eu sei. O processador em questão é o Intel Xeon E7–8890 V4 ( Processador Intel® Xeon® E7-8890 v4 ):
- É hyperthreaded isso significa que o processador tem 48 threads.
- Ele tem 60 MB de cache e suporta até 3,07 TB de RAM.
- Por ser um processador de servidor, você pode ter vários processadores conectados ao mesmo placa-mãe (neste caso, o número mágico é 8, o que nos dá um total de 192 núcleos e 384 threads).
- O processador tem um TDP de 165W, portanto, precisará de algum equipamento de resfriamento especializado para funcionar corretamente.
- O tamanho do dado é 456,12 mm ² .
- O preço do processador é de aproximadamente $ 7200.
Agora compare isso com um Core i7–6950X ( Processador Intel® Core ™ i7-6950X Extreme Edition ) que também não é desleixado e é um processador extremamente poderoso por si só, mas tem apenas 10 núcleos.
- É hyperthreaded para 20 threads.
- Tem 25 MB de cache e suporta até 128 GB de RAM.
- É um processador de desktop para que você possa conecte apenas um único processador a uma placa-mãe.
- O processador tem um TDP de 91W.
- O preço do processador é de $ 1649,99.
- O tamanho do dado é 246,3 mm ² .
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Como você pode ver, o tamanho do dado do O Xeon E7-8890 v4 é muito maior do que o i7-6950 e tem mais 14 núcleos e mais 28 threads. O problema é o preço, porém, muitas pessoas não estarão dispostas a pagar ~ $ 7200 por um processador. Sou um usuário avançado de hardcore e não me sinto limitado pelo processador há muito tempo, então não me vejo pagando muito por um processador (a menos que eu volte a ter 16 anos de idade que pensou em mais computador poderoso me deu o direito de me gabar (o que achei que me ajudaria a impressionar as garotas, sim, algo sobre ser jovem e ingênuo ;-))).
Nesse caso, tenho quase certeza de que a Intel não está exagerando nos preços já que os rendimentos nesses tamanhos serão terríveis. Até onde eu sei, a matriz inteira é fabricada / impressa ao mesmo tempo (e isso inclui todos os núcleos que o processador possui), então enfrentamos o problema de efeitos de borda em que os transistores nas bordas tendem a apresentar defeitos.