Почему процессоры не делают большими, часть 2

В прошлой статье мы вспоминали, что процессор состоит из транзисторов. Чем меньше размер транзистора, тем выше его скорость работы и меньше энергопотребление.

Следующий барьер — ограничение максимальной скорости распространения тока.

Скорость света в вакууме составляет примерно 300 000 000 м/с. С такой же скоростью распространяется электрический ток. Казалось бы, при чём здесь это? Как понятия между собой связаны?

Вспоминаем прошлую статью. Процессоры состоят из транзисторов. Транзистору для работы нужен ток. В зависимости от входного напряжения происходит открытие/закрытие затвора транзистора. Частота процессора является показателем того, сколько раз транзистор может изменять своё состояние.

Для простоты, возьмём процессор с частотой 3 ГГц, что составляет 3 000 000 000 импульсов в секунду. Исходя из скорости распространения электричества, можем узнать максимальное расстояние между «источником тока» и транзистором. Для этого просто разделим скорость распространения тока на число импульсов, что даст значение 0,1 м (10 см).

Фактически, мы нашли предел физического размера процессора при частоте 3 ГГц. На деле, «транзисторный путь» не является прямым, а происходит по довольно сложной траектории. Плюс к этому, транзистор «отзывается» не мгновенно, а с некоторой задержкой.

Эта статья позволяет сделать одно интересное наблюдение.

Микроархитектура серверных процессоров повторяет «настольные». Это же справедливо и для техпроцесса. Основное отличие серверных CPU (помимо маркетинговых, вроде поддержка ECC и многопроцессорности) — наличие большего числа ядер. При этом, частоты домашних компьютеров оказываются выше. Не в последнюю очередь подобное происходит из-за большей площади кристалла серверных CPU.

Статьи по теме:

—

—