Почему процессоры не больше? [закрыто]

Процессоры относительно невелики, и инженеры постоянно стараются сделать их меньше и получить больше транзисторов на одной поверхности.

Почему процессоры не больше? Если приблизительно 260 мм ² умирает, может вместить 758 миллионов транзисторов (AMD Phenom II x4 955). Тогда 520 мм ² должен выдерживать удвоенное количество транзисторов и технически удваивать тактовую частоту или ядра. Почему это не сделано?

В целом, вы правы: в краткосрочной перспективе увеличение параллелизма не только жизнеспособно, но и является единственным выходом. На самом деле, многоядерные процессоры, а также кэши, конвейерная обработка и гиперпоточность - это именно то, что вы предлагаете: увеличение скорости за счет увеличения использования микросхем. Конечно, геометрия сжатия не вступает в противоречие с увеличением площади использования матрицы. Тем не менее, урожайность является большим ограничивающим фактором.

Выход штампов увеличивается обратно пропорционально размеру кристаллов: большие штампы с большей вероятностью «ловят» ошибки пластин. Если ошибка матрицы попадает в кристалл, вы можете выбросить ее. Урожай явно влияет на стоимость. Таким образом, существует оптимальный размер кристалла с точки зрения затрат и прибыли на кристалл.

Единственный способ произвести значительно большие матрицы - это объединить отказоустойчивые и избыточные структуры. Это то, что Intel пытается сделать в своем проекте Terra-Scale (ОБНОВЛЕНИЕ: и то, что уже практикуется в повседневных продуктах, как указывает Дэн).

Есть много технических проблем (длина пути становится слишком большой, и вы теряете эффективность, электрические помехи вызывают шум), но основная причина заключается просто в том, что многие транзисторы будут слишком горячими для адекватного охлаждения . Вот почему они так стремятся уменьшить размер матрицы - это позволяет увеличить производительность при тех же тепловых уровнях.

Некоторые из приведенных здесь ответов являются хорошими ответами. Существуют технические проблемы с увеличением размера процессора, и это приведет к гораздо большему нагреву. Однако все они преодолимы при достаточно сильных стимулах.

Я хотел бы добавить то, что я считаю главной проблемой: экономика . Процессоры сделаны в таких пластинах , с большим количеством процессоров на пластину. Реальная стоимость изготовления зависит от платы, поэтому, если вы удвоите площадь ЦП, вы сможете разместить на пластине только половину, так что цена за ЦП удваивается. Кроме того, не вся пластина всегда получается идеальной, могут быть ошибки. Таким образом, удвоение площади удваивает вероятность дефекта в любом конкретном процессоре.

Поэтому с экономической точки зрения причина, по которой они всегда делают вещи меньше, состоит в том, чтобы получить лучшую производительность / мм ^ 2, которая является определяющим фактором в соотношении цена / производительность.

TL; DR: В дополнение к другим упомянутым причинам удвоение площади ЦП более чем удваивает стоимость.

Добавление большего количества транзисторов к процессору не делает его быстрее.

Увеличенная длина пути == более низкая тактовая частота.
Добавление большего количества транзисторов увеличит длину пути. Любое увеличение должно быть использовано ценно, иначе оно приведет к увеличению затрат, тепла, энергии, но уменьшит производительность.

Конечно, вы всегда можете добавить больше ядер. Почему они этого не делают? Ну, они делают.

Ваше общее предположение неверно. Процессор с кристаллом двойного размера не означает, что он может работать с двойной скоростью. Это только добавило бы больше места для добавления большего количества ядер (см. Некоторые многоядерные чипы Intel с 32 или 64 ядрами) или больших кешей. Но большая часть современного программного обеспечения не может использовать более 2 ядер.

Следовательно, увеличенный размер кристалла значительно увеличивает цену без увеличения его высоты. Это одна из (упрощенных) причин, по которым процессоры такие, какие они есть.

В электронике SMALLER = FASTER 3GHz должно быть намного меньше, чем 20MHz. Чем больше межсоединений, тем выше ESR и медленнее скорость.

Удвоение количества транзисторов не удваивает тактовую частоту.

Стоимость производства сырых вафель является фактором. Монокристаллический кремний не свободен , а процесс рафинирования несколько дорог. Поэтому использование большего количества вашего сырья увеличивает стоимость.

Большие живые существа, искусственные или нет, как динозавры, являются неудачниками. Соотношение площадь / объем несправедливо для их выживания: слишком много ограничений по энергии - каждая форма - внутри и снаружи.

Думайте о ЦП как о сети связанных узлов (транзисторов). Чтобы обеспечить больше возможностей, количество узлов и путей между ними увеличивается до некоторой степени, но это увеличение является линейным. Таким образом, одно поколение ЦП может иметь миллион узлов, а следующее - 1,5 миллиона. С миниатюризацией схемы число узлов и путей сокращается в меньшую площадь. Текущие процессы изготовления до 30 нанометров.

Допустим, вам нужно пять единиц на узел и пять единиц расстояния между двумя узлами. Сквозная линия, по прямой линии вы можете создать шину из 22222 узлов в 1 СМ пространства. Вы можете сделать матрицу из 493 миллионов узлов в квадратном CM. Конструкция схемы - это то, что содержит логику процессора. Удвоение пространства - это не то, что увеличивает скорость, это просто позволило бы схеме иметь больше логических операторов. Или в случае многоядерных процессоров, чтобы схема могла обрабатывать больше работы параллельно. Увеличение занимаемой площади фактически уменьшит тактовую частоту, потому что электронам придется преодолевать большие расстояния в цепи.