Bästa svaret
Alla mikroprocessorer är kretsar etsade på en platta av halvledarmaterial (vanligtvis kisel). Det är matrisen.
De flesta associerar termen ”CPU” med något så här:
image: https://www.pcgamesn.com/intel/comet-lake-release-date-performance-specs-price
Men det är inte en processor, åtminstone inte riktigt. Vad du tittar på här är hela CPU-paketet, som innehåller en integrerad krets, ansluten till ett organiskt substrat, med en metallvärmespridare för att fylla på den.
Om du tar bort den här spridaren (don t, såvida du inte vet vad du gör) hittar du det här:
bild från Gamers Nexus.
Den rektangulära, silverfärgade saken på det gröna substratet är själva CPU-dörren: det är en bit kisel som innehåller nästan allt som gör att CPU: n ”tickar”. Alla kärnor och cache finns där inne.
Processormunstycket skärs från en kiselskiva under tillverkningen och fästs sedan på substratet.
Svar
Det är en utmärkt fråga och jag undrade en gång samma sak också. Tyvärr fungerar det inte för:
- Det största problemet med att göra processorer snabbare är energin de förbrukar och värmen som blir genererad som en biprodukt. För att uppnå högre klockhastigheter skulle mer än 125 watt krävas vilket skulle resultera i mycket värme (oavsett formstorlek) vilket leder oss tillbaka till opraktisk kylning. Det större munstycket skulle faktiskt resultera i mer komplex kylutrustning eftersom vi nu måste se till att temperaturen över munstycket mestadels liknar annars skulle icke-enhetlig expansion och kontraktion av munstycket resultera i trasiga transistorer och / eller mikrosprickor i CPU: n.
- För alla praktiska ändamål rör sig elektriska signaler med ljusets hastighet. Om en processor klockas på 3GHz betyder det 3 miljarder klockcykler per sekund där varje klockcykel tar 0,33 nanosekunder. Ljus färdas cirka 30 cm i en nanosekund, så storleken på kretsar som är involverade vid sådana klockhastigheter är bättre mycket mindre än (minst 1/30 av) 30 cm. Så din maximala kretsstorlek är 1 cm. De nuvarande CPU-kärnorna är under 1 cm i storlek så vi har det helt bra. Om vi ökade formens storlek och därmed ökade storleken på kärnan skulle du stöta på den funky situationen där delar av din CPU-kärna utför nästa instruktion medan andra delar fortfarande sitter fast och utför den senaste instruktionen. behöver några ganska komplexa kretsar för att mildra detta problem och att kretsar förutom att lägga till komplexitet kommer att producera värme och därmed förvärra problemet som nämns i den sista punkten. Clockless CPU) design, så vitt jag vet är det senaste framgångsrika exemplet från 2014 när IBM tillkännagav ett SyNAPSE-utvecklat chip som körs på ett asynkront sätt och har en av de högsta transistorräkningarna av alla chip som någonsin producerats. IBM: s chip förbrukar storleksordningar mindre effekt än traditionella datorsystem på riktmärken för mönsterigenkänning.
- Observera att medan olika implementeringar av asynkrona processorer har funnits sedan 1950-talet är tekniken fortfarande inte mogen och produktion kostnaderna är större än synkrona CPU-produktionskostnader.
- Det är också frågan om kanteffekter som i, det finns små skillnader mellan transistorerna i mitten och transistorerna mot kanterna på grund av tillverkningsprocessen och en större formstorlek skulle göra detta problem mer uttalat vilket drastiskt skulle minska utbytet.
Jag skrev ursprungligen detta som en kommentar till Ali Kazmis svar på Kan vi nå en 1 THZ-processor, och i så fall är det en gräns för klockhastighet?
Tillägg:
Det högsta antalet kärnor i en produktions-CPU på en enda matris är så vitt jag vet 24. Processorn i fråga är Intel Xeon E7–8890 V4 ( Intel® Xeon® Processor E7-8890 v4 ):
- Den är hypertrådad så det betyder att processorn har 48 trådar.
- Den har 60 MB cache och stöder upp till 3,07 TB RAM.
- Eftersom det är en serverprocessor kan du ha flera processorer anslutna till samma moderkort (i det här fallet är det magiska numret 8 vilket ger oss totalt 192 kärnor och 384 trådar).
- Processorn har en 165 W TDP så det kommer att behöva specialiserad kylutrustning för att fungera korrekt.
- Formstorleken är 456,12 mm ² .
- Processorn är prissatt till ~ $ 7200.
Jämför det nu med en Core i7–6950X ( Intel® Core ™ i7-6950X Processor Extreme Edition ) som inte heller är slum och en extremt kraftfull processor i sig men den har bara 10 kärnor.
- Den är hypertrådad så det är 20 trådar.
- Den har 25 MB cache och stöder upp till 128 GB RAM.
- Det är en stationär processor så att du kan anslut bara en processor till ett moderkort.
- Processorn har en TDP på 91W.
- Processorn kostar 1649,99 $.
- Formstorleken är 246,3 mm ² .
———
Som du ser är formstorleken på Xeon E7-8890 v4 är mycket större än i7–6950 och har 14 fler kärnor och 28 fler trådar också. Problemet är dock priset, inte så många människor är villiga att betala ~ $ 7200 för en processor. Jag är en hardcore kraftanvändare och jag har inte känt mig begränsad av processorn under ganska lång tid så jag ser inte riktigt mig själv betala så mycket för en processor (såvida jag inte går tillbaka till att vara en 16-åring som trodde kraftfull dator gav mig skryta rättigheter (vilket jag trodde skulle hjälpa mig att imponera på damerna, ja något om att vara ung och naiv ;-))).
I det här fallet är jag ganska säker på att Intels inte prissprut eftersom avkastningen i dessa storlekar kommer att bli hemskt. Såvitt jag vet är hela formen tillverkad / tryckt samtidigt (och det inkluderar alla kärnor som processorn har) så vi stöter på problemet med kanteffekter där transistorer vid kanterna är benägna att vara felaktiga. / p>