Frekuensi clock maksimum mikroprosesor

9

Baru-baru ini, saya telah mendengar bahwa AMD telah merilis seri Vishera baru prosesor FX yang berjalan pada 5 GHZ. Pertanyaan saya adalah apakah ada batas atas clock rate prosesor? Apakah kita bisa terus meningkatkan clock rate selamanya? Masalah listrik apa yang akan kita hadapi dengan laju jam yang lebih tinggi?

Torsten Hĕrculĕ Cärlemän
sumber
Mengapa Anda pikir itu akan menjadi apa pun selain 5 GHz?
jippie
@ Jippie saya tidak mengerti.
Torsten Hĕrculĕ Cärlemän
Apakah maksud Anda secara umum atau untuk contoh khusus ini? Anda mungkin ingin memperjelas pertanyaan Anda.
jippie
@ jippie memberikannya sebagai contoh. Pertanyaan saya adalah apakah kita terus meningkatkan clock rate. Saya telah mengedit posting saya.
Torsten Hĕrculĕ Cärlemän

Jawaban:

10

EDIT : Pertanyaan ini mengarah pada diskusi panjang. Sangat penting untuk memahami bahwa fakta bahwa kecepatan CPU belum meningkat selama beberapa tahun terakhir terkait dengan aspek komersial, dan tidak terkait langsung dengan masalah teknis atau teknis apa pun. Anda dapat memeriksa tautan ini untuk frekuensi teratas yang dicapai dengan CPU yang ada dengan overclocking dan pendinginan super.

Dari penemuan PC pertama dan hingga awal 2000-an, parameter utama setiap CPU adalah frekuensinya (frekuensi operasi maksimal). Pabrikan mencoba memunculkan teknologi baru yang akan memungkinkan frekuensi lebih tinggi, dan desainer chip bekerja sangat keras untuk mengembangkan arsitektur mikro yang akan memungkinkan chip untuk berjalan pada frekuensi yang lebih tinggi.

Namun, ketika chip menjadi lebih kecil dan lebih cepat, masalah disipasi panas muncul - ketika seluruh jumlah panas yang dihasilkan oleh switching transistor tidak bisa dihamburkan, chip menjadi rusak. Insinyur mulai memasang heat sink ke prosesor, kemudian kipas, tetapi akhirnya mereka sampai pada kesimpulan bahwa pendekatan peningkatan frekuensi CPU tidak lagi praktis dalam hal kinerja tambahan per biaya tambahan.

Dengan kata lain: Frekuensi CPU dapat dinaikkan, tetapi ini membuat CPU (pada kenyataannya, bukan CPU tetapi mekanisme pendinginan) terlalu mahal. Konsumen tidak akan membeli komputer mahal jika ada alternatif .

Secara umum, proses teknologi saat ini memungkinkan operasi frekuensi yang sangat tinggi (jauh di atas ~ 3GHz yang biasanya digunakan Intel, dan bahkan AMD 5GHz bukanlah langit-langit). Namun, biaya asosiatif perangkat pendingin yang diperlukan pada frekuensi tinggi ini terlalu tinggi.

Saya ingin menekankan ini: tidak ada efek fisik yang mencegah pengembangan prosesor 8-10GHz dengan teknologi saat ini . Namun, Anda harus menyediakan mekanisme pendinginan yang sangat mahal untuk mencegah prosesor seperti terbakar.

Selain itu, prosesor biasanya bekerja dalam "burst" - mereka memiliki periode idle yang sangat lama, diikuti oleh periode pendek, tetapi sangat intensif (dan karenanya mengkonsumsi energi tinggi). Insinyur dapat membangun prosesor 10GHz yang bekerja pada frekuensi tertinggi untuk periode waktu yang singkat (dan tidak diperlukan pendinginan tambahan karena periode ini singkat), tetapi pendekatan ini juga ditolak sebagai tidak berharga (investasi tinggi dalam pengembangan dibandingkan dengan keuntungan yang dipertanyakan) ). Namun, setelah perbaikan mikro-arsitektur di masa depan, pendekatan ini dapat dipertimbangkan kembali. Ini adalah keyakinan saya bahwa prosesor AMD 5GHz ini tidak bekerja secara konstan pada 5GHz, tetapi meningkatkan clock internal hingga maksimum selama ledakan singkat.

BATAS FISIK: Ada batas fisik hingga laju jam maksimum yang dapat dicapai untuk setiap teknologi proses (yang tergantung pada ukuran fitur minimal teknologi), namun saya berpikir bahwa prosesor Intel terakhir yang telah benar-benar didorong ke batas ini adalah Pentium 4. Ini berarti bahwa hari ini, ketika teknologi maju dan ukuran fitur minimal dikurangi (sementara itu sesuai dengan hukum Moore), satu-satunya manfaat dari pengurangan ini adalah Anda dapat memasukkan lebih banyak logika ke area yang sama (insinyur tidak lagi mendorong frekuensi CPU ke batas dari teknologi).

BTW, batas di atas tidak bisa bertambah selamanya. Baca tentang hukum Moore dan masalah yang terkait dengan alat selanjutnya.

Vasiliy
sumber
Jadi, Anda mengatakan bahwa menurut hukum Moore, karena jumlah komponen akan meningkat, kami akan segera kehabisan ruang untuk prosesor yang efisien dan berfungsi secara efisien?
Torsten Hĕrculĕ Cärlemän
@AnuragPallaprolu, saya tidak tahu apa yang Anda maksud dengan "akan segera kehabisan ruang". Kami telah melewati titik di mana peningkatan frekuensi (yang mungkin) tidak menguntungkan secara komersial. Namun, saya tidak percaya bahwa masalah disipasi panas akan mengurangi frekuensi operasi di masa depan - sementara jumlah transistor naik, daya aktif yang dihamburkan oleh masing-masing transistor akan turun. Kita bisa membahas implikasi kenaikan tajam dalam daya bocor, tetapi itu bukan topik pertanyaan ini.
Vasiliy
Tidakkah komponen lain akan terpengaruh oleh frekuensi yang lebih tinggi? Mereka juga harus clock untuk menyinkronkan bukan?
Torsten Hĕrculĕ Cärlemän
Belum tentu. CPU modern menggunakan banyak jam (internal). Beberapa lebih cepat, beberapa lebih lambat. Ada solusi solid untuk masalah sinkronisasi (umumnya dikenal sebagai masalah Clock-Domain-Crossing).
Vasiliy
@AnuragPallaprolu, saya mengedit jawaban saya. Itu jawaban paling lengkap yang bisa saya berikan. Saya bahkan menemukan sesuatu yang baru untuk diri saya sendiri - ada rekor dunia yang dipantau untuk frekuensi CPU. Anda dapat melihat di sana bahwa bahkan prosesor yang tidak dirancang untuk bekerja pada 8GHz dapat mencapai frekuensi ini.
Vasiliy
0

Ada batasan fisik.

Frekuensi prosesor dibatasi oleh:

  • kecepatan arus listrik (misalnya dalam tembaga)
  • kecepatan switching dari transistor
  • ukuran prosesor

Katakanlah Anda memiliki pengali dan register pada CPU. Beberapa variabel input dikalikan dan kemudian disimpan dalam register.

Sinyal listrik memerlukan waktu untuk melakukan perjalanan melalui jalur sinyal dan transistor.

Jika Anda meningkatkan clock rate terlalu banyak maka perkalian belum selesai ketika siklus berikutnya masuk. Dan Anda mungkin ingin menggunakan hasil perkalian dalam instruksi berikutnya!

Jadi jika CPU lebih kecil maka Anda dapat menempatkan frekuensi yang lebih tinggi di atasnya.

Juga lihat: Penundaan propaganda Hambatan interkoneksi

somega
sumber