3

Я читал в статье, что более новые ядра ЦП имеют более узкие дорожки, поэтому в ядро может поместиться больше транзисторов. Автор писал, что поскольку транзисторов больше, напряжение снижается.

«Поскольку ширина дорожки уменьшается, в одной и той же области можно разместить больше транзисторов, и, следовательно, напряжение может быть уменьшено».

Почему новые процессоры, как правило, потребляют меньше энергии, когда фактически число транзисторов, которые они содержат, удваивается каждый год, как это предусмотрено законом Мура?

2 ответа2

5

Либо автор написал что-то неправдивое, либо ваше понимание неверно.

Микросхемы (включая процессоры) строятся из более мелких частей. Это имеет несколько результатов.

  1. Запчасти меньше. Таким образом, на том же месте вы можете добавить больше деталей.
  2. Меньшие и короткие пути на чипах означают, что чипы могут работать при более низком напряжении.
  3. Плотность тепла увеличивается.

Первый пункт должен быть очевидным. С меньшими деталями вы либо создаете меньший (и более дешевый) чип. Или вы создаете чип, который может делать больше вещей. (Например, больше ядер, больше кеша и т.д.).

Точку 2 лучше всего объяснить на примере труб

Представьте себе систему с трубами, клапанами и водой. Если я открою клапан, чтобы вода попала в пустую трубу, потребуется некоторое время, прежде чем вода достигнет конца трубы и создаст некоторое давление. Чем больше труба, тем больше воды мне нужно добавить в трубу, чтобы получить такое же давление. Чем длиннее труба, тем больше времени требуется, чтобы вода достигла другого конца. Меньшие и короткие трубы будут более эффективными.

Теперь замените воду электронами, а давление воды - напряжением.

С более короткими путями на чипе вы можете сделать с более низким напряжением. При меньших путях требуется меньше электронов, а чип потребляет меньше энергии. Это также позволяет сигналам приходить быстрее и, таким образом, позволяет большему количеству изменений во включенном и выключенном давлении. (Читай: больше МГц).

В результате происходит корреляция между большим количеством деталей на чипе и более низким напряжением, необходимым для чипа. Но одно не вызывает другого. Корролация - это не причинно-следственная связь.



Что касается того, почему новые процессоры, как правило, потребляют меньше энергии, тогда как на самом деле количество транзисторов в них удваивается каждый год: это связано с несколькими причинами. Например:

  1. Более быстрые фишки имеют тенденцию продавать. Больше компонентов позволяет больше ядер, больше кеша. Вы могли бы построить чип так же быстро, как и в предыдущем поколении, и позволить ему потреблять меньше энергии. Или вы можете построить более быстрый чип. Люди покупают более быстрые фишки, даже если им не нужна скорость. Так быстрее создаются чипы.
  2. Больше задач переносится на процессор. В старые времена у вас были процессор, внешний кэш и несколько (2 или 3) чипов. Все они использовали власть. Кэш второго уровня перенесен на процессор. Контроллер памяти перенесен в ЦП, графический процессор перенесен в ЦП, внешняя связь (например, линии PCIe) перемещена в ЦП. Больше деталей означает больше энергии, необходимой для новых массивных процессоров. Но меньше энергии, чем процессор старого стиля и все остальные внешние чипы.
2

Вы концентрируетесь на неправильной метрике. Это не больше транзисторов, что приводит к меньшему напряжению. Это "более узкие дорожки", которые называются размерами матрицы. Чем меньше размер кристалла, тем меньше падение напряжения от одного соединения к другому. Поэтому более низкое напряжение может быть использовано для того же эффекта.

Тот факт, что производители могут разместить больше транзисторов в одном и том же пространстве, поскольку размер кристалла меньше, является еще одним эффектом уменьшения размера кристалла. Но падение напряжения снижает рассеиваемую мощность больше, чем увеличение количества транзисторов увеличивает рассеиваемую мощность. Это приводит к снижению энергопотребления.

Эти ребята объясняют это немного лучше и более подробно, чем я могу:

http://www.tomshardware.com/forum/293657-33-smaller-size-heat-production

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками .