预测CPU何时会达到5GHz?
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2021-01-20 04:11 更新 蝈蝈 •  220
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很早以前。有人已经设法将Celeron D从2010年超频到8.2 GHz:Overclocker将Intel的Celeron D推到8.20 GHz

Hz值实际上并没有显示速度。那只是一个时钟频率。它没有说明任何特定程序可以运行多快,每秒可以发送多少条指令,没有说明每条指令要完成多少个这样的周期。

无论如何,它以这种时钟频率开始遇到物理障碍。电流通过金属的速度是有限的。大约是光速的一半。因此,时钟速率太高意味着电力无法足够快地到达其目的地-导致损坏,因为读取的值将是错误的。

这与热量和干扰是否还没有引起这种损坏无关。即使它是一种超导电材料,并且没有损耗或跨信号干扰,这仍然是一个限制因素。

那么,理论上它能达到多高呢?好吧,让我们假设绝对最佳的情况是,电流只必须沿一条直线从CPU的一侧流到另一侧。没有曲折,回送等。一根直的“电缆”中的另一侧仅是一侧:

典型的CPU(例如Intel的一些Core-i)在10毫米至20毫米之间:

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平均取15毫米。这意味着每个时钟滴答需要流至少15毫米的电流。该速度非常接近C的50%(光速=每秒300兆米[Mm])。意思是(300/2)x 1000000(Mm→m)x 1000(m→mm)= 150000000000000 mm / s。

然后,找出在一秒钟内可以走15毫米多少次?1500亿/ 15 = 10000赫兹= 10 GHz。

因此,从理论上讲,如果所有通道都从一侧直通到另一侧,则这样的CPU绝对可以达到10 GHz的绝对最大值。但这不是事实。如果它只是将电流从一侧流向另一侧,那将是一个非常无用的处理器。

因此,为什么你会看到较低的时钟频率。此限制变得越高,越简单(实际工作组件越少)并且CPU越小。

这就是为什么那个古老,非常小巧且非常简单的赛扬仅能达到8.2 GHz的原因。但是它需要极高的冷却能力,并且在这些速度下并不稳定。

这些其他因素甚至在你达到此限制之前都会引起一些严重的问题。最初关闭的信号太靠近会开始相互干扰,从而使晶体管从关闭读取导通的难度降低。导致腐败。因此,通过施加更高的电压来使开和关之间的差异更大。反过来,这意味着更多的电流流动。而这又意味着电阻会产生更高的热量。因此,为什么只能使用诸如液氮之类的冷却系统来完成这些操作(没有空气或水冷却,热量太多,会熔化CPU中的金属)。

如今,对于大多数东西来说,几乎不可能进一步推进。并非没有像将LN2倒入芯片那样的严重冷却。

然后,往往从一批中选择“入门级”的东西。将晶圆上有缺陷的小芯片放在一旁以降低性能。由于它们不符合较高时钟频率的测试。因此,i3已经无法与i9保持相同的时钟频率。如果你发现入门级的测试仍然不错,这可能是一个幸运的硅彩票活动,但这是一个例外。

如果他们仅使用常规冷却系统就能获得许多入门级产品来读取5 GHz,我会感到怀疑。而且无论如何,Hz只是实际速度的一小部分。它已经开始达到顶峰,通过对电路本身进行重新设计,可能需要更大的速度提高,而需要更少的周期来完成一条指令。即所谓的IPC(每个周期的指令)。这些事情已经表明,即使在更低的Hz上也可以进行巨大的改进。

本回答来自**Irné Barnard**, Been using and programming for computers since the mid 80s

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2021-01-20 04:11 更新 我爱喝牛奶G •  1967