İşlemciler neden daha büyük değil? [kapalı]

İşlemciler nispeten küçüktür ve mühendisler sürekli olarak daha küçük hale getirmeye ve aynı yüzeyde daha fazla transistör elde etmeye çalışıyor.

İşlemciler neden daha büyük değil? Yaklaşık 260mm ise ² kalıp 758 milyon transistörü (AMD Phenom II X4 955) tutabilir. O zaman bir 520mm ² , transistör miktarını iki kat tutabilir ve teknik olarak saat hızını veya çekirdeği iki katına çıkarabilir. Bu neden yapılmadı?

Genel olarak haklısın: Kısa vadede, paralelleşmeyi arttırmak sadece uygulanabilir değil aynı zamanda tek yoldur. Aslında, çoklu çekirdeklerin yanı sıra önbelleklerin yanı sıra, boru hattı ve hiper iş parçacığı tam olarak önerdiğiniz şeydir: artan talaş alanı kullanımıyla hız kazancı. Elbette, daralma geometrileri artan kalıp alanı kullanımıyla çakışmaz. Bununla birlikte, kalıp verimi büyük bir sınırlayıcı faktördür.

Kalıp verimi, kalıp boyutuyla ters orantılı olarak büyür: büyük kalıpların gofret hatalarını "yakalaması" daha olasıdır. Bir gofret hatası ölüme isabet ederse, onu atabilirsiniz. Die verimi açıkça die maliyetini etkiler. Dolayısıyla, maliyet başına kalıp başına kar cinsinden optimum bir kalıp boyutu vardır.

Önemli ölçüde daha büyük kalıplar üretmenin tek yolu, hataya dayanıklı ve fazlalık yapıları entegre etmektir. Intel, Terra-Scale projesinde yapmaya çalıştığı şey budur (UPDATE: ve Dan'in işaret ettiği gibi her gün ürünlerinde zaten uygulanmış olan).

Çok fazla teknik kaygı var (yol uzunlukları çok uzun sürüyor ve verimliliği kaybediyorsunuz, elektriksel parazit gürültüye neden oluyor), ancak temel sebep, çoğu transistörün yeterince soğulamayacak kadar sıcak olmasıydı . Kalıp boyutunu küçültmek için çok istekli olmalarının nedeni budur - aynı termal seviyelerde performans artışı sağlar.

Burada verilen cevapların birkaçı iyi cevaplardır. İşlemcinin boyutunu arttırmada teknik sorunlar var ve başa çıkmak için daha fazla ısıya yol açacak. Ancak, yeterince güçlü teşvikler verildiğinde bunların tümü üstlenilebilir.

Temel bir mesele olduğuna inandığım şeyi eklemek isterim: ekonomi . CPU'lar bu gofretlerde , gofret başına çok sayıda CPU ile yapılır . Gerçek üretim maliyeti gofret başınadır, bu nedenle bir CPU alanını iki katına çıkarırsanız, bir gofretin yarısına kadar sığabilirsiniz, böylece CPU başına fiyat iki katına çıkar. Ayrıca, gofretlerin tümü her zaman mükemmel çıkmaz, hatalar olabilir. Bu nedenle, alanı iki katına çıkarmak, herhangi bir CPU'da kusur şansını ikiye katlar.

Bu nedenle ekonomik açıdan her zaman işleri küçültmelerinin nedeni, daha iyi performans elde etmek / mm ^ 2'dir, bu da fiyat / performansta belirleyici faktördür.

TL; DR: Bir CPU alanının iki katına çıkarılmasının maliyeti iki katına çıkarması, belirtilen diğer nedenlere ek olarak;

Bir işlemciye daha fazla transistör eklemek, onu otomatik olarak hızlandırmaz.

Artan yol uzunluğu == daha yavaş saat hızı.
Daha fazla transistör eklemek, yol uzunluğunu artıracaktır. Herhangi bir artışın değerli kullanılması gerekir, aksi takdirde maliyette, ısıda, enerjide bir artışa, ancak performansta bir düşüşe neden olur.

Elbette her zaman daha fazla çekirdek ekleyebilirsiniz. Neden bunu yapmıyorlar? Eh, onlar.

Genel varsayımın yanlış. Çift boyutlu bir kalıba sahip bir CPU, çift hızlı çalışabileceği anlamına gelmez. Bu, yalnızca daha fazla çekirdek eklemek için daha fazla alan ekler (32 veya 64 çekirdekli Intel çok çekirdekli yongalara bakın) veya daha büyük önbellekler. Ancak mevcut yazılımın çoğu 2'den fazla çekirdek kullanamaz.

Bu nedenle, artan kalıp ebadı, aynı yükseklikte bir kazanç olmadan fiyatı toplu olarak artırır. İşlemcilerin olduğu gibi (basitleştirilmiş) sebeplerden biri de budur.

Elektronik'te SMALLER = FASTER 3GHz'in 20 MHz'den çok daha küçük olması gerekir.

Transistörlerin miktarını iki katına çıkarmak saat hızını iki katına çıkarmaz.

Ham gofret üretme maliyeti bir faktördür. Monokristal silikon serbest değildir ve rafine etme işlemi biraz pahalıdır. Bu nedenle, ham maddelerinizin daha fazla kullanılması maliyeti arttırır.

Dinazorlar gibi yapay olsun ya da olmasın büyük canlılar daha gevşektir. Alan / hacim oranı hayatta kalmaları için adil değil: enerji ile ilgili çok fazla kısıtlama - her form - içeri ve dışarı.

Bir CPU'yu bağlı düğümlerin (transistörler) ağı olarak düşünün. Daha fazla yetenek sağlamak için, düğümlerin sayısı ve aralarındaki yollar bir dereceye kadar artar, ancak bu artış doğrusaldır. Yani bir CPU neslinin bir milyon düğümü olabilir, bir sonraki 1,5 milyon olabilir. Devrenin minyatürleştirilmesiyle, düğüm ve yolların sayısı daha küçük bir ayakizinde yoğunlaştırılır. Mevcut imalat işlemleri 30 nanometreye düştü.

Diyelim ki her düğüm için beş ünite ve iki düğüm arasında beş ünite mesafe gerekir. Uçtan uca, düz bir çizgide, 1 CM uzayda 22222 düğüm otobüsü oluşturabilirsiniz. Kare bir CM içinde 493 milyon düğüm matris yapabilirsiniz. Devrenin tasarımı CPU'nun mantığını içeren şeydir. Boşluğun iki katına çıkarılması hızı artıran bir şey değildir, sadece devrenin daha mantıksal operatörlere sahip olmasını sağlar. Veya çok çekirdekli CPU'larda devre paralel olarak daha fazla iş yapmasına izin vermek için. Ayak izini arttırmak aslında saat hızını düşürür çünkü elektronların devre boyunca daha uzun mesafeler kat etmesi gerekir.