在处理器频率方面卡住 3-3.5 GHz 范围已经好几年,什么原因呢?
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2021-01-27 17:38 更新 星陨光 •  132
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首先,英特尔核心i7 7700K的时钟频率为4.2至4.5 GHz,AMD的 Ryzen 1800X的时钟频率为3.6至 4 GHz。在过去的几年里:

物理定律和我们目前制造处理器的方式阻碍频率的提升。

由于处理器的当前制造方式,处理器依赖于在一个时钟周期中完成的每个指令,以及由于当前 x86 和 ARM 处理器的时分性质,直到之前指令完成才能开始的下一个指令。

由于电以几乎光速传输,时钟处理器导致处理器内核对于任何特定频率的大小有限制

对于最大速度为3GHz 的内核,此尺寸为 1cm。 对于最大速度为4GHz 的内核,此尺寸为 0.75 厘米(7.5 毫米)。 对于最大速度为5GHz 的内核,此尺寸为 0.6cm。

因为如果内核在物理上大于此,则指令会重叠,从而导致当前 x86 和 ARM 处理器出现故障。引入此限制的原因是时钟周期在一秒内(30 亿时钟周期表示 3GHz,40 亿时钟周期表示 5GHz,5GHz 为 50 亿时钟周期),并且距离光在一纳秒(30 厘米)内传输)。目前已经低于每核 1 厘米, 所以没有那么多的空间。为了让内核变小,提高频率包络, 必须转向更小的制造工艺,而英特尔、TMC、Globalfoundries 和三星都在试图想出一个在 10nm 成功制造的手段,但还没有人成功。

此外,更高的时钟速度需要更多的功率,这反过来又会导致处理器变热。处理器要以持续的高时钟速度运行,故必须使用专门的冷却设备。

这是为什么所有的公司都将注意力转向同时制造多核处理器的主要原因。

除非切换到通用处理器的无时钟处理器设计,否则在不久的将来,我们将看不到处理器的时钟速度有任何显著增加。

虽然无时钟处理器已经存在很长时间了,但由于设计和制造的复杂性,这些处理器非常昂贵(这并不是说时钟处理器并不复杂,只是无时钟处理器要复杂得多)。

我们很可能看到处理器中的核心数量继续增加,而不是转向无时钟设计。这种趋势已经可以观察到与英特尔的至尊系列 i7 处理器, 与 AMD 的锐龙7系处理器, 估计随着下一代 i7 处理器,英特尔的基本 i7 型号将至少有 6 个内核(和 12个线程),而不是 4 个内核(和8个线程)。

虽然技术突破时有时有地发生,这改变了设备制造的方式,故在可预见的未来,处理器频率增长得非常慢,越来越强调增加内核数量,提高多核处理器的效率,提高各种应用的多线程性能。

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2021-01-27 17:45 更新 雨后,云处霁 •  567