Vaikuttaako transistorien tiheys prosessorin suorituskykyyn?

CPU: ista on tiettyjä myyttejä tai legendoja, jotka eivät useinkaan vastaa todellisuutta, kun taas toisissa ne voivat olla melko samanlaisia. Yksi näistä myytteistä on tunnettu suhde transistoreiden tiheyden ja a: n suorituskyvyn välillä prosessori ja ennen kaikkea IPC: tä vastaan. Mikä on totuus ja kuinka paljon siinä valheita?

On käyttäjiä, jotka eri syistä ylläpitävät tätä melkein kognitiivista assosiaatiota puhuessaan suorituskyvystä ydinkohtaisesti. Tämä ekstrapoloidaan yksinkertaisemmin yhtä kuumasta aiheesta kuin nanometrien vertailu Intel ja AMDtai jopa itse yrityksissä.

Loppujen lopuksi keskivertokäyttäjä keskittyy tarkasti nanometreihin ikään kuin ne olisivat todellisia mittauksia, jotka vaikuttavat suorittimen suorituskykyyn. Katsotaanpa ja perustellaan, jos tämä on totta.

CPU-transistori

Nanometrit vs. transistorin tiheys vs. suorituskyky

7nm prosessorit

Suorittimen litografia liittyy suoraan niiden transistorien lukumäärään, joihin kukin siru kykenee sovittamaan, mutta kuten me kaikki tiedämme, tähän koko prosessiin on lisätty joukko suhteita.

Suurempi määrä transistoreita vaatii tietyntyyppisissä kiekkoissa ja litografisissa prosesseissa uusittavan tai jopa uudentyyppisen transistorin. Olemme tällä hetkellä kokeneet sen siirtyessä Minä V ja niin on tulevaisuudessa muiden hyppyjen kanssa.

Transistoreiden ja niiden evoluution paradigman muutos merkitsee väistämättä muutosta ohjeissa jaksoa kohti, että ne pystyvät toimimaan, avaamaan tai sulkeutumaan saman arkkitehtuurin mukaisesti. Mutta vaikka kaikki tähän mennessä sanottu on totta, prosessorin suorituskyky sinänsä, käsitteen puhuminen ja yleistäminen, ei johdu vain siitä.

Parhaan testin on tarjonnut Intel, jossa sen 14 nm: n tiheys, joka on paljon pienempi kuin AMD: n 7 nm, saavuttaa hyvin samanlaiset tulokset suorituskyvyn suhteen. Lisäksi ja jatkamalla yllä olevaa esimerkkiä, sen 14 nm: n sisällä löydämme Broadwell-E arkkitehtuuri Komeetta Lake-H ja lopuksi Rakettijärvi-S vuoden lopussa.

Ovatko he suoraan riippuvaisia? mitä vaikuttaa?

Intel

Siksi, ja vaikka on olemassa väistämätön suhde, transistoreiden tiheys ei ole suoraan verrannollinen suorituskykyyn eikä vaikuta siihen sellaisenaan. Suuremman transistoreiden määrän sisällyttäminen neliösenttimetriä kohti tarkoittaa erittäin korkeaa teknistä edistystä ja monissa tapauksissa useita ongelmia, jotka johtavat huonompaan ylikellotukseen, huonompaan sarjataajuuteen tai suurempaan kulutukseen.

Jatkamalla yleisen ja ylemmän tason käsitteitä, emme voi vahvistaa, että näiden kahden suhde on suoraan riippuvainen. Suurin suorituskykyhyppy johtuu pääasiassa suorittimen arkkitehtuurin parannuksista, jotka yhdessä edistyneimpien litografisten prosessien tavallista korkeamman taajuuden kanssa voivat saada ne laukaisemaan.

Mutta loogisesti tämä ei tarkoita sitä, että suurempi suorituskyky (ei IPC) saadaan tiheydellä, vaan koska litografinen prosessi pystyy tarjoamaan enemmän vähemmän tilassa, vähemmän kulutusta ja suuremmalla nopeudella, mutta ennen kaikkea korkeampi suorituskyky saavutetaan parannuksia arkkitehtuurissa.

Termit on erotettava hyvin, koska tiheys / suorituskyky-ansaan on helppo pudota, kun arkkitehtuurin erittäin suuret parannukset osuvat litografisen prosessin vähenemiseen. Jotain samanlaista kuin mitä Zen 2: ssä tapahtui AMD: n kanssa: ohittaa 7 nm: ssä ( 95 MTr / mm2 ) tärkeät rakennemuutokset arkkitehtuurissa, korkeammat taajuudet ja sama kulutus.