Recientemente, he oído que AMD ha lanzado la nueva serie Vishera de procesadores FX que funcionan a 5 GHZ. Mi pregunta es si existe un límite máximo de velocidad de reloj de un procesador. Es decir, ¿podemos seguir aumentando la velocidad de reloj para siempre? ¿Qué problemas eléctricos tendremos que afrontar con velocidades de reloj más altas?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
EDITAR : Esta pregunta dio lugar a un largo debate. Es crucial entender que el hecho de que las velocidades de las CPU no hayan aumentado en los últimos años está relacionado con aspectos comerciales, y no directamente con ningún problema de ingeniería o físico. Se puede comprobar este enlace para las frecuencias máximas alcanzadas con las CPUs existentes mediante overclocking y superenfriamiento.
Desde la invención del primer PC y hasta principios de los años 2000, el principal parámetro de cada CPU era su frecuencia (frecuencia máxima de funcionamiento). Los fabricantes trataron de idear nuevas tecnologías que permitieran frecuencias más altas, y los diseñadores de chips trabajaron muy duro para desarrollar microarquitecturas que permitieran al chip funcionar a una frecuencia más alta.
Sin embargo, a medida que los chips se hacían más pequeños y rápidos, surgía el problema de la disipación del calor: cuando no se podía disipar toda la cantidad de calor generada por los transistores de conmutación, los chips se dañaban. Los ingenieros empezaron a acoplar disipadores de calor a los procesadores, luego ventiladores, pero finalmente llegaron a la conclusión de que el enfoque de aumentar la frecuencia de la CPU ya no es práctico en términos de rendimiento añadido por coste añadido.
En otras palabras: Las frecuencias de las CPU pueden aumentarse, pero esto encarece demasiado las CPU (de hecho, no las CPU, sino los mecanismos de refrigeración). Los consumidores no comprarán ordenadores caros si hay una alternativa .
En general, los procesos tecnológicos actuales permiten un funcionamiento a muy alta frecuencia (muy por encima de los ~3GHz que suele utilizar Intel, e incluso los 5GHz de AMD no son el techo). Sin embargo, el coste asociado de los dispositivos de refrigeración que se requieren a estas altas frecuencias es demasiado elevado.
Me gustaría hacer hincapié en esto: no hay ningún efecto físico que impida el desarrollo de procesadores de 8-10GHz con la tecnología actual . Sin embargo, tendrá que proporcionar un mecanismo de refrigeración muy costoso para evitar que dicho procesador se queme.
Además, los procesadores suelen trabajar en "ráfaga": tienen periodos de inactividad muy largos, seguidos de periodos cortos pero muy intensos (y, por tanto, de alto consumo energético). Los ingenieros podrían construir un procesador de 10 GHz que funcionara a las frecuencias más altas durante cortos periodos de tiempo (y que no requiriera refrigeración adicional porque los periodos son cortos), pero este enfoque también fue rechazado por considerarlo inútil (altas inversiones en desarrollo en comparación con ganancias cuestionables). Sin embargo, tras futuras mejoras de la microarquitectura, este enfoque podría reconsiderarse. Creo que este procesador AMD de 5 GHz no trabaja constantemente a 5 GHz, sino que eleva su reloj interno al máximo durante breves ráfagas.
LÍMITE FÍSICO: Existe un límite físico a la velocidad de reloj máxima alcanzable para cada tecnología de proceso (que depende del tamaño mínimo de las características de la tecnología), pero creo que el último procesador de Intel que se llevó realmente a este límite fue el Pentium 4. Esto significa que hoy en día, cuando la tecnología avanza y el tamaño mínimo de las características se reduce (mientras tanto, de acuerdo con la ley de Moore), el único beneficio de esta reducción es que se puede meter más lógica en la misma área (los ingenieros ya no llevan la frecuencia de la CPU al límite de la tecnología).
Por cierto, el límite anterior no puede aumentar eternamente. Lea sobre la ley de Moore y los problemas asociados a su aplicación posterior.
Jolley71717
Puntos
1
Hay límites físicos.
La frecuencia del procesador está limitada por:
- la velocidad de la corriente eléctrica (por ejemplo, en el cobre)
- la velocidad de conmutación de los transistores
- el tamaño del procesador
Digamos que tienes un multiplicador y un registro en la CPU. Algunas variables de entrada se multiplican y luego se almacenan en el registro.
La señal eléctrica necesita tiempo para recorrer las líneas de señal y los transistores.
Si se aumenta demasiado la velocidad de reloj, la multiplicación no ha terminado cuando se inicia el siguiente ciclo. Y es posible que quieras utilizar el resultado de la multiplicación en la siguiente instrucción.
Así que si la CPU es más pequeña, puedes ponerle una frecuencia más alta.
Vea también: Retraso de propagación Cuello de botella de interconexión
