Tốc độ CPU đã vi phạm luật Moore chưa?

Tôi nhớ khoảng năm 1995 có một máy tính có tốc độ CPU là 75 MHz.

Sau đó, một vài năm sau đó, khoảng năm 1997, có một tần số là 211 MHz.

Sau đó vài năm, khoảng năm 2000 có một cái giống như 1,8 GHz, rồi khoảng năm 2003 có một cái có tốc độ khoảng 3 GHz.

Bây giờ gần 8 năm sau họ vẫn đạt tối đa 3 GHz. Đây có phải là vì Định luật Moore?

Điều đầu tiên, hãy nhớ rằng Định luật Moore không phải là luật, nó chỉ là một quan sát. Và nó không phải làm với tốc độ, không trực tiếp.

Ban đầu nó chỉ là một quan sát rằng mật độ thành phần tăng gấp đôi trong mỗi [khoảng thời gian], đó là, không liên quan gì đến tốc độ.
Là một tác dụng phụ, nó có hiệu quả làm cho mọi thứ nhanh hơn (nhiều thứ hơn trên cùng một chip, khoảng cách gần hơn) và rẻ hơn (cần ít chip hơn, nhiều chip hơn trên mỗi wafer silicon).

Có những giới hạn mặc dù. Khi thiết kế chip tuân theo định luật Moore và các thành phần trở nên nhỏ hơn, các hiệu ứng mới xuất hiện. Khi các thành phần trở nên nhỏ hơn, chúng có diện tích bề mặt lớn hơn so với kích thước của chúng và rò rỉ hiện tại, do đó nó khiến bạn cần phải bơm thêm điện vào chip. Cuối cùng, bạn mất đủ nước trái cây mà bạn làm cho chip nóng và lãng phí nhiều hơn hiện tại bạn có thể sử dụng.

Mặc dù tôi không chắc chắn, đây có lẽ là giới hạn tốc độ hiện tại, vì các thành phần quá nhỏ nên chúng khó ổn định hơn về mặt điện tử. Có một số vật liệu mới để giúp một số thứ này, nhưng cho đến khi một số vật liệu mới cực kỳ xuất hiện (kim cương, graphene), chúng ta sẽ tiến gần đến giới hạn tốc độ MHz thô.

Điều đó nói rằng, CPU MHz không phải là tốc độ máy tính, giống như mã lực không phải là tốc độ cho một chiếc xe hơi. Có rất nhiều cách để làm cho mọi thứ nhanh hơn mà không cần số MHz hàng đầu nhanh hơn.

CHỈNH SỬA

Định luật Moore luôn đề cập đến một quy trình, rằng bạn có thể tăng gấp đôi mật độ trên chip tại một số khung thời gian lặp lại thông thường. Bây giờ có vẻ như quá trình dưới 20nm có thể bị đình trệ. Bộ nhớ mới đang được vận chuyển trên cùng một quy trình với bộ nhớ cũ . Vâng, đây là một điểm duy nhất, nhưng nó có thể là điềm báo cho tương lai.

KHÁC CHỈNH SỬA EDIT Một điều Ars Technica Điều tất cả nhưng tuyên bố nó đã chết . Rất vui khi có bạn trong khoảng 50 năm.

Định luật Moore mô tả một xu hướng dài hạn trong lịch sử phần cứng máy tính. Số lượng bóng bán dẫn có thể được đặt rẻ trên một mạch tích hợp đã tăng gấp đôi khoảng hai năm một lần. Đó không phải là về tốc độ đồng hồ.

Ngoài ra, tốc độ xung nhịp của CPU không phải là một chỉ số đáng tin cậy về sức mạnh xử lý của nó .

Tốc độ xung nhịp càng nhanh thì điện áp rơi càng lớn cần phải tạo tín hiệu mạch lạc. Điện áp càng lớn cần tăng đột biến thì càng cần nhiều năng lượng. Càng nhiều năng lượng được yêu cầu, chip của bạn sẽ tỏa nhiệt càng nhiều. Điều này làm suy giảm các chip nhanh hơn và làm chậm chúng.

Tại một thời điểm nhất định, đơn giản là không đáng để tăng tốc độ xung nhịp nữa, vì nhiệt độ tăng sẽ nhiều hơn so với việc thêm lõi khác. Đây là lý do tại sao có sự gia tăng số lượng lõi.

Bằng cách thêm nhiều lõi, nhiệt tăng tuyến tính. Tức là có một tỷ lệ không đổi giữa tốc độ đồng hồ và sức mạnh. Bằng cách làm cho lõi nhanh hơn, có một mối quan hệ bậc hai giữa nhiệt và xi lanh đồng hồ. Khi hai tỷ lệ bằng nhau, đã đến lúc lấy lõi khác.

Điều này độc lập với Định luật Moore, nhưng vì câu hỏi là về số chu kỳ đồng hồ, không phải số lượng bóng bán dẫn, nên lời giải thích này có vẻ thích hợp hơn. Cần lưu ý rằng luật của Moore mặc dù có những hạn chế của chính nó.

EDIT: Nhiều bóng bán dẫn hơn có nghĩa là nhiều công việc được thực hiện trên mỗi chu kỳ đồng hồ. Đây có thể là một số liệu rất quan trọng đôi khi bị bỏ qua (có thể có CPU 2Ghz vượt trội hơn CPU 3Ghz) và đây là một lĩnh vực đổi mới chính hiện nay. Vì vậy, mặc dù tốc độ đồng hồ đã ổn định, bộ xử lý đã trở nên nhanh hơn theo nghĩa là chúng có thể thực hiện nhiều công việc hơn trên mỗi đơn vị thời gian.

EDIT 2: Đây là một liên kết thú vị có nhiều thông tin hơn về các chủ đề liên quan. Bạn sẽ thấy cái này hữu ích.

EDIT 3: Không liên quan đến số lượng tổng số chu kỳ đồng hồ (số lõi * chu kỳ đồng hồ trên mỗi lõi) là vấn đề song song. Nếu một chương trình không thể song song hóa các hướng dẫn của nó, thì thực tế là bạn có nhiều lõi hơn có nghĩa là không có gì. Nó chỉ có thể sử dụng một lần. Điều này từng là một vấn đề lớn hơn nhiều so với ngày nay. Hầu hết các ngôn ngữ ngày nay hỗ trợ song song nhiều hơn so với trước đây và có một số ngôn ngữ (chủ yếu là ngôn ngữ lập trình chức năng) đã biến nó thành một phần cốt lõi của ngôn ngữ (xem Erlang , Ada và Go làm ví dụ).

Định luật Moore dự đoán rằng số lượng bóng bán dẫn sẽ tăng gấp đôi cứ sau 18 tháng. Trong quá khứ, điều này có nghĩa là tốc độ đồng hồ có thể tăng gấp đôi. Khi chúng tôi có khoảng 3 ghz, các nhà sản xuất phần cứng nhận ra rằng họ đang chống lại tốc độ giới hạn ánh sáng.

Hãy nhớ tốc độ của ánh sáng là 299.792.458 mét / giây? Điều đó có nghĩa là trên một đèn máy 3ghz sẽ đi được khoảng một phần ba mét mỗi chu kỳ đồng hồ. Đó là ánh sáng truyền qua không khí. Hãy tính đến việc điện chậm hơn thế, và cổng và bóng bán dẫn thậm chí còn chậm hơn và bạn không thể làm được gì nhiều trong thời gian đó. Kết quả là, tốc độ xung nhịp thực sự giảm xuống một chút và thay vào đó phần cứng chuyển sang nhiều lõi.

Herb Sutter đã nói về điều này trong bài viết "Bữa trưa miễn phí kết thúc" năm 2005:

http://www.gotw.ca/publications/concurrency-ddj.htm

Các chip dựa trên silicon có giới hạn xung nhịp chung là 5 GHz hoặc lâu hơn trước khi chúng thực sự bắt đầu tan chảy. Đã có nghiên cứu sử dụng gallium arsenide (GaAs), cho phép các chip có tốc độ xung nhịp cao hơn, lên đến hàng trăm GHz, nhưng tôi không chắc là nó đã đi được bao xa.

Nhưng Định luật Moore phải làm với các bóng bán dẫn trên chip, không phải hiệu năng hay tốc độ xung nhịp. Và về mặt đó, tôi đoán bạn có thể nói rằng chúng tôi vẫn theo kịp luật của Moore bằng cách phân nhánh thành nhiều lõi xử lý vẫn trên cùng một con chip.

Theo bài viết trên Wikipedia về Định luật Moore , dự kiến ​​sẽ duy trì đến năm 2015.

Nếu bạn muốn biết một cách khác để chúng ta có thể có bộ xử lý nhanh hơn ở cùng tốc độ xung nhịp, thì cũng phải thực hiện với số lượng hướng dẫn có thể được thực hiện trên mỗi xung đồng hồ. Con số đó đã tăng đều đặn trong những năm qua.

Dòng thời gian của hướng dẫn mỗi giây là một biểu đồ tốt về số lượng hướng dẫn trên mỗi chu kỳ đồng hồ.

Tôi không phải là chuyên gia về Vật lý hay Kinh tế nhưng tôi đã mua máy tính khoảng ba đến bốn năm kể từ năm 1981 (vào năm 81 tôi đã mua chiếc máy đầu tiên của tôi, một chiếc máy tính xách tay ZX81 và ba năm sau đó là Commadore 64, đồ chơi thực sự, và sau đó là IBM đầu tiên của tôi nhân bản vào năm 1987), vì vậy tôi có 30 năm "dữ liệu thực địa" về chủ đề này.

Ngay cả khi sử dụng bản sao IBM đầu tiên của tôi vào năm 87 làm điểm khởi đầu (có 640k RAM và ổ cứng 32 MB), bằng cách nhân mọi thứ với hai cứ sau 18 tháng tôi nhận được 10GB RAM ngày hôm nay và ổ cứng 1TB. ĐỪNG ĐÓNG !!!! Chỉ cần một chút RAM quá nhiều và ít HD hơn một chút so với những gì ngồi trên bàn của tôi ngày hôm nay.

Xét rằng "luật" này rõ ràng được dự định là một kỳ vọng chung về sự tăng trưởng theo cấp số nhân của sức mạnh máy tính trong tương lai, tôi đã thẳng thắn sốc về mức độ chính xác của nó trong hơn ba thập kỷ. Nếu chỉ có "du hành không gian dân sự", "robot cá nhân" và "ô tô bay lượn" đã chứng kiến ​​sự tăng trưởng theo cấp số nhân tương tự. Lòng thương hại.

Nhưng từ góc độ người dùng NGHIÊM TÚC, Luật Moore dường như đang giữ vững NGAY BÂY GIỜ.

người điều hành ngưng tụ nhiều câu trả lời:

Mặc dù luật của Moore liên quan rõ ràng đến số lượng bóng bán dẫn trong một vi mạch, nhưng đây là điểm chuẩn MỘT SINGLE trong một thế giới công nghệ lớn hơn nhiều, tiến bộ với tốc độ theo cấp số nhân.

Để bị treo lên tốc độ đồng hồ bỏ lỡ điểm. Bạn chỉ cần nhìn vào điểm chuẩn CPU của PassMark: http://www.cpubenchmark.net/high_end_cpus.html , để thấy rằng các máy tính đang trở nên mạnh mẽ hơn MERYI NGÀY.

Số lượng bóng bán dẫn trên chip chỉ đơn giản là một thành phần trong việc tăng cường sức mạnh máy tính ngày nay.

Mặc dù tôi không phải Moore cũng không biết anh ta, tôi đoán rằng theo nghĩa rộng hơn, luật của anh ta là một nỗ lực để dự đoán sự gia tăng theo cấp số nhân của sức mạnh tính toán. Anh ta chọn "số lượng bóng bán dẫn trên một con chip" làm BÊ TÔNG và quan trọng nhất, thước đo QUANTIFIABLE trái ngược với "sự mơ hồ và khó chứng minh" hơn nhiều của việc khẳng định rằng "sức mạnh máy tính sẽ tăng gấp đôi sau mỗi năm". Để chứng minh lý thuyết của mình, rõ ràng một cái gì đó có thể dễ dàng đo được là cần thiết. Nhưng tôi sẽ đi ra ngoài ở đây và đề nghị anh ta dự đoán một xu hướng lớn hơn liên quan đến MỌI khía cạnh của máy tính.

Chúng ta vẫn có thể làm cho bộ xử lý đi nhanh hơn bằng silicon (nhưng không quá nhanh hơn), nhưng tại thời điểm này, nó rẻ hơn / hiệu quả hơn khi chỉ làm cho bộ xử lý (hoặc lõi của chúng) nhỏ hơn và nhét nhiều hơn vào khuôn. Các vật liệu mới hơn như graphene thổi silicon ra khỏi nước về tốc độ chuyển đổi bóng bán dẫn, nhưng chúng tôi vẫn chưa làm chủ được quy trình sản xuất. Hãy kiên nhẫn, nhiều tốc độ sẽ đến, có thể sớm hơn sau này.