Apakah kecepatan CPU sudah melanggar hukum Moore?

Saya ingat sekitar tahun 1995 memiliki komputer dengan kecepatan CPU 75 MHz.

Kemudian beberapa tahun kemudian sekitar tahun 1997 memiliki satu yang 211 MHz.

Kemudian beberapa tahun kemudian sekitar 2000 memiliki satu yang seperti 1,8 GHz, kemudian sekitar 2003 memiliki satu yang sekitar 3 GHz.

Sekarang hampir 8 tahun kemudian mereka masih maksimal 3 GHz. Apakah ini karena Hukum Moore?

Hal pertama, ingat bahwa Hukum Moore bukan hukum, itu hanya pengamatan. Dan itu tidak ada hubungannya dengan kecepatan, tidak secara langsung.

Awalnya itu hanya pengamatan bahwa kerapatan komponen cukup banyak berlipat ganda di setiap [periode waktu], itu saja, tidak ada hubungannya dengan kecepatan.
Sebagai efek samping, ini secara efektif membuat segalanya lebih cepat (lebih banyak hal pada chip yang sama, jarak lebih dekat) dan lebih murah (lebih sedikit chip yang dibutuhkan, lebih banyak chip per wafer silikon).

Namun ada batasnya. Karena desain chip mengikuti hukum Moore dan komponennya menjadi lebih kecil, efek baru muncul. Ketika komponen semakin kecil, mereka mendapatkan lebih banyak luas permukaan relatif terhadap ukurannya, dan arus bocor, sehingga itu membuat Anda perlu memompa lebih banyak listrik ke dalam chip. Akhirnya Anda kehilangan cukup jus yang membuat chip panas dan terbuang lebih banyak daripada yang dapat Anda gunakan.

Meskipun saya tidak yakin, ini mungkin batas kecepatan saat ini, bahwa komponennya sangat kecil sehingga sulit untuk dibuat stabil secara elektronik. Ada beberapa bahan baru untuk membantu ini, tetapi sampai beberapa bahan baru muncul (berlian, graphene) kita akan mendekati batas kecepatan MHz mentah.

Yang mengatakan, CPU MHz bukan kecepatan komputer, seperti tenaga kuda bukan kecepatan untuk mobil. Ada banyak cara untuk membuat segalanya lebih cepat tanpa nomor MHz top yang lebih cepat.

EDIT TERAKHIR

Hukum Moore selalu merujuk pada suatu proses, bahwa Anda dapat menggandakan kepadatan pada chip pada beberapa jangka waktu berulang yang teratur. Sekarang sepertinya proses sub-20nm mungkin terhenti. Memori baru sedang dikirim pada proses yang sama dengan memori lama . Ya, ini adalah satu poin, tetapi itu mungkin pertanda masa depan.

LAIN TERLAMBAT EDIT Sebuah Ars Technica Pasal semua tapi menyatakan itu mati . Sangat menyenangkan memiliki Anda selama 50 tahun.

Hukum Moore menggambarkan tren jangka panjang dalam sejarah perangkat keras komputasi. Jumlah transistor yang dapat ditempatkan dengan murah di sirkuit terintegrasi telah berlipat dua kira-kira setiap dua tahun. Ini bukan tentang kecepatan clock.

Selain itu, kecepatan clock CPU bukan merupakan indikator yang dapat diandalkan untuk kekuatan pemrosesannya .

Semakin cepat clock speed semakin besar penurunan tegangan yang dibutuhkan untuk membuat sinyal yang koheren. Semakin besar tegangan yang dibutuhkan untuk lonjakan, semakin banyak daya yang dibutuhkan. Semakin banyak daya yang dibutuhkan, semakin banyak panas yang akan dikeluarkan chip Anda. Ini menurunkan chip lebih cepat dan memperlambatnya.

Pada titik tertentu, sama sekali tidak layak untuk meningkatkan kecepatan clock lagi, karena kenaikan suhu akan lebih dari itu untuk menambahkan inti lain. Inilah sebabnya mengapa ada peningkatan jumlah core.

Dengan menambahkan lebih banyak inti, panas naik secara linear. Yaitu ada rasio konstan antara kecepatan clock dan power draw. Dengan membuat inti lebih cepat, ada hubungan kuadrat antara panas dan silinder jam. Ketika kedua rasio itu sama, saatnya untuk mendapatkan inti yang lain.

Ini independen dari Hukum Moore, tetapi karena pertanyaannya adalah tentang jumlah siklus jam, bukan jumlah transistor, penjelasan ini tampaknya lebih tepat. Perlu dicatat bahwa hukum Moore memang memberikan batasannya sendiri.

EDIT: Lebih banyak transistor berarti lebih banyak pekerjaan dilakukan per siklus clock. Ini kebetulan merupakan metrik yang sangat penting yang kadang-kadang diabaikan (dimungkinkan untuk memiliki CPU 2Ghz mengungguli CPU 3Ghz) dan ini adalah bidang utama inovasi saat ini. Jadi meskipun kecepatan clock telah stabil, prosesor telah semakin cepat dalam arti bahwa mereka dapat melakukan lebih banyak pekerjaan per unit waktu.

EDIT 2: Berikut adalah tautan menarik yang memiliki informasi lebih lanjut tentang topik terkait. Anda mungkin menemukan ini bermanfaat.

EDIT 3: Tidak terkait dengan jumlah total siklus clock (jumlah core * clock cycle per core) adalah masalah paralelisme. Jika sebuah program tidak dapat memparalelkan instruksi itu, fakta bahwa Anda memiliki lebih banyak inti tidak berarti apa-apa. Itu hanya dapat digunakan satu per satu. Ini dulunya merupakan masalah yang jauh lebih besar daripada sekarang. Sebagian besar bahasa saat ini mendukung paralelisme jauh lebih banyak daripada biasanya, dan ada beberapa bahasa (kebanyakan bahasa pemrograman fungsional) yang menjadikannya bagian inti dari bahasa tersebut (lihat Erlang , Ada dan Go sebagai contoh).

Hukum Moore meramalkan bahwa jumlah transistor akan berlipat ganda setiap 18 bulan. Di masa lalu, ini berarti kecepatan jam bisa berlipat ganda. Setelah kami mendapatkan sekitar 3 ghz, pembuat perangkat keras menyadari bahwa mereka menghadapi kecepatan keterbatasan cahaya.

Ingat bagaimana kecepatan cahaya 299.792.458 meter / detik? Itu berarti bahwa pada mesin 3ghz cahaya akan menempuh sekitar sepertiga meter setiap siklus clock. Itu perjalanan ringan melalui udara. Mempertimbangkan bahwa listrik lebih lambat dari itu, dan bahwa gerbang dan transistor bahkan lebih lambat dan tidak banyak yang dapat Anda lakukan dalam waktu sebanyak itu. Akibatnya, kecepatan clock benar-benar turun sedikit dan alih-alih perangkat keras bergerak ke beberapa core.

Herb Sutter membicarakan hal ini dalam artikelnya "Free Lunch is Over" pada 2005:

http://www.gotw.ca/publications/concurrency-ddj.htm

Chip berbasis silikon memiliki batas jam umum 5 GHz atau lebih sebelum mereka benar-benar mulai meleleh. Ada penelitian menggunakan gallium arsenide (GaAs), yang akan memungkinkan chip untuk memiliki clock rate yang lebih tinggi, seperti di ratusan GHz, tapi saya tidak yakin seberapa jauh itu.

Tapi Hukum Moore ada hubungannya dengan transistor pada sebuah chip, bukan kinerja atau kecepatan clock. Dan dalam hal itu, saya kira Anda bisa mengatakan bahwa kami masih mengikuti hukum Moore dengan bercabang menjadi beberapa core pemrosesan masih pada chip yang sama.

Menurut artikel Wikipedia tentang Hukum Moore , itu diperkirakan akan terus berlangsung hingga 2015.

Jika Anda ingin mengetahui cara lain di mana kami dapat memiliki prosesor yang lebih cepat pada kecepatan clock yang sama, itu juga ada hubungannya dengan jumlah instruksi yang dapat dilakukan per pulsa clock. Jumlah itu terus meningkat dari tahun ke tahun.

Garis waktu instruksi per detik adalah grafik yang baik dari jumlah instruksi per siklus jam.

Saya bukan ahli EE atau Fisika tetapi saya TELAH membeli komputer kira-kira setiap tiga hingga empat tahun sejak 1981 (pada '81 saya membeli pertama saya, Sinclair ZX81 dan tiga tahun kemudian Commadore 64, benar-benar mainan, kemudian IBM pertama saya klon pada 1987), jadi saya punya "data lapangan" 30 tahun tentang hal ini.

Bahkan menggunakan klon IBM pertama saya di '87 sebagai titik awal (yang memiliki 640k RAM dan hard drive 32MB), dengan mengalikan semuanya dengan dua setiap 18 bulan, saya mendapatkan 10GB RAM hari ini dan hard drive 1TB. DAMN TUTUP !!!! Hanya sedikit terlalu banyak RAM dan sedikit lebih sedikit HD daripada yang ada di meja saya hari ini.

Mempertimbangkan bahwa "undang-undang" ini jelas dimaksudkan sebagai ekspektasi umum tentang pertumbuhan kekuatan komputer secara eksponensial ke masa depan, saya terus terang kaget pada seberapa akuratnya pada dasarnya selama tiga dekade. Kalau saja "perjalanan ruang angkasa sipil", "robot pribadi" dan "mobil melayang" telah melihat pertumbuhan eksponensial yang serupa. Kasihan.

Tetapi dari sudut pandang pengguna yang SANGAT KUAT, Hukum Moore tampaknya berpegang teguh UNTUK SEKARANG.

moderator mengembun beberapa jawaban:

Meskipun hukum Moore secara eksplisit berurusan dengan jumlah transistor dalam microchip, ini hanyalah tolok ukur SATU TUNGGAL dalam dunia teknologi yang jauh lebih besar, maju dengan kecepatan eksponensial.

Untuk menutup telepon pada kecepatan-jam tidak tepat. Satu hanya perlu melihat benchmark CPU PassMark: http://www.cpubenchmark.net/high_end_cpus.html , untuk melihat bahwa komputer semakin sangat kuat SETIAP HARI.

Jumlah transistor pada sebuah chip hanyalah salah satu komponen dalam meningkatkan daya komputer saat ini.

Meskipun saya bukan Moore dan saya juga tidak mengenalnya, saya menduga bahwa dalam arti yang lebih luas, hukumnya adalah upaya untuk memprediksi peningkatan eksponensial dalam daya komputasi. Dia memilih "jumlah transistor pada sebuah chip" sebagai BETON dan yang paling penting, tolok ukur yang DIUATKAN dibandingkan dengan yang lebih "ambigu dan sulit untuk membuktikan" pernyataan bahwa "kekuatan komputer akan berlipat ganda setiap beberapa tahun". Untuk membuktikan teorinya, jelas sesuatu yang bisa dengan mudah diukur dibutuhkan sebagai tolok ukur. Tapi saya akan mengambil risiko di sini dan menyarankan dia memprediksi tren yang lebih besar berurusan dengan SETIAP aspek komputer.

Kita masih bisa membuat prosesor berjalan lebih cepat dengan silikon (tetapi tidak terlalu cepat), tetapi pada titik ini lebih murah / lebih efisien untuk membuat prosesor (atau inti mereka) lebih kecil, dan memasukkan lebih banyak dari mereka ke cetakan. Bahan-bahan baru seperti graphene meniup silikon keluar dari air dalam hal kecepatan perpindahan transistor, tetapi kami belum menguasai proses pembuatannya. Bersabarlah, lebih banyak kecepatan akan datang, mungkin lebih cepat daripada nanti.