7

Прошлой ночью я размышлял о компьютерах и процессорах и об этом видео о 6-битном цифровом сложении, и я знаю, что 4 ГГц, похоже, является практическим пределом массовых процессоров текущей эпохи. Почему это так? Я пытался представить что-то вроде этого 6-битного сложения * 11 (хорошо, 10,6666 ...), выстроенного в ряд и работающего 4 миллиарда раз в секунду. Это сногсшибательно для меня. XKCD имеет другой взгляд на это.

Итак, для всех вас, имеющих гораздо больший опыт работы в области физики, чем я, я думаю, что есть несколько вопросов в одном: почему 4GHz кажется практическим ограничением для процессоров? Неужели кремний не может переключаться быстрее этого (и поможет ли другой элемент)? Как далеко электроны идут за 1/4 000 000 000 секунд и как долго проходят электрические пути, скажем, на процессоре Core 2 Duo и материнской плате? Является ли 4 ГГц пределом, потому что электроны не могут получать от процессора, скажем, достаточно быстро и быстро из памяти, путешествуя со скоростью света?

2 ответа2

6

Важна не скорость электронов, это действительно медленно, а групповая скорость распространения электрических полей, которые их толкают, что составляет около 1/3 скорости света. Учитывая, что 2,4 ГГц имеет длину волны примерно 12 см, проблема с чипами 4 ГГц заключается в том, что размер кристалла кристалла довольно велик по сравнению с длиной волны тактового генератора, и поэтому он начинает становиться слишком сложным, чтобы иметь дело с перекос часов.

Кроме того, энергопотребление процессора увеличивается очень быстро, так как тактовая частота увеличивается, и в какой-то момент устройство перегревается.

6

Каждый электрон практически не движется за 0,25 нс, даже с десятками ампер, протекающими в таких процессорах.

«Например, в медной проволоке сечением 0,5 мм2, несущей ток 5 А, скорость дрейфа электронов составляет порядка миллиметра в секунду». Википедия

К счастью, нам не нужно, чтобы электроны двигались очень далеко, чтобы нести волну, которая очень быстро перемещается на большие расстояния.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками .