Ræset mod 1 GHz var kun begyndelsen på en gigahertz-krig mellem Intel og AMD, og inden længe havde processorer fordoblet, tredoblet og endda firedoblet deres frekvens. Det virkede som om vi var bestemt til at bruge 10 GHz-processorer nu, så hvorfor gør vi det ikke?
Som du måske kan forestille dig, er varme et problem. Højere frekvenser genererer mere varme, hvilket er grunden til, at man ser professionelle overclockere bruge flydende nitrogen, når de forsøger at skubbe clockhastighederne til nye højder. Det er selvfølgelig ikke praktisk muligt at bruge LN2.
I et blogindlæg på Intels Developer Zone kommer Intels Victoria Zhislina ind på den tekniske karakter af CPU-design, og hvorfor frekvenser ikke længere presses stadig højere, som de gjorde engang. “Den største begrænsning findes i transportniveauet, som er en integreret del af superskalær struktur. Funktionelt set er hver udførelse af en processorinstruktion opdelt i flere trin … Disse trin følger hinanden sekventielt, og hvert trin udføres på en separat computerenhed,” forklarer Zhislina.
Overstående diagram skitserer en forenklet serie af trin, opdelt af urets tikke. Ved begyndelsen af den anden tick-periode (t2) er det første trin afsluttet, og det andet trin kan begynde på den anden enhed.
“Hvad har det med frekvens at gøre? Faktisk kan de forskellige trin variere i udførelsestid. Samtidig udføres forskellige trin af den samme instruktion i løbet af forskellige clockticks. Længden af clocktikken (og også frekvensen) i processoren bør passe til det længste trin,” siger Zhislina.
Her er et andet diagram, der viser dette:
Med denne opsætning er der ingen fordel ved at indstille klokkeslagslængden kortere end det længste trin – det er teknisk muligt at gøre det, men det vil ikke resultere i nogen processoracceleration.
“Antag, at det længste trin kræver 500 ps (picosekunder) til udførelse. Dette er længden af et clocktikket, når computerens frekvens er 2 GHz. Så indstiller vi et to gange kortere clocktick, hvilket ville være 250 ps, og alt andet end frekvensen forbliver uændret. Nu udføres det, der blev identificeret som det længste trin, i løbet af to clockticks, som tilsammen også tager 500 ps. Der er intet vundet ved at foretage denne ændring, mens det bliver meget mere kompliceret at designe en sådan ændring, og varmeafgivelsen stiger”, forklarer Zhislina.
En hurtigere frekvens vil fremskynde den indledende udførelse. Det vil dog medføre forsinkelser længere nede ad vejen, så der er ikke rigtig noget vundet. Ifølge Zhislina er den eneste måde at hæve frekvensen på at forkorte det længste trin.
Det er der desværre ikke mange måder at gøre det på lige nu. En måde er at udvikle en mere avanceret teknologisk proces, der reducerer den fysiske størrelse af komponenterne. Det gør processoren hurtigere, da de elektriske impulser tilbagelægger kortere strækninger, og også fordi der ville være en reduktion i transistorernes skiftetider.
“Simpelthen sagt, alting bliver hurtigere ensartet. Alle trin forkortes ensartet, også det længste, og frekvensen kan øges som følge heraf. Det lyder ganske simpelt, men vejen ned på nanometerskalaen er meget kompliceret. Øget frekvens afhænger i høj grad af det nuværende teknologiske niveau, og fremskridt kan ikke bevæge sig ud over disse fysiske begrænsninger,” siger Zhislina.
Så er der alligevel en konstant indsats for at opnå netop dette, og som følge heraf ser vi en gradvis stigning i core CPU-frekvenserne.
Der er meget mere at fordøje. Hvis du har lidt tid tilovers, så gå ind på bloggen og læs det hele.
Sidste nyt