A densidade de transistores influencia o desempenho de uma CPU?

Existem certos mitos ou lendas sobre CPUs que em muitas ocasiões não correspondem à realidade, enquanto em outras podem ser bastante semelhantes. Um desses mitos é a conhecida relação entre a densidade dos transistores e o desempenho de um CPU e, acima de tudo, contra o IPC. O que é verdade e quanta mentira nisso?

Existem usuários que por motivos diversos mantêm essa associação quase cognitiva quando se trata de desempenho por núcleo. Isso é extrapolado mais simplesmente em um tópico tão quente quanto a comparação nanométrica entre Intel e AMD, ou mesmo dentro das próprias empresas.

No final, o usuário médio se concentra precisamente nos nanômetros como se fossem uma medida de medição real que afeta o desempenho da CPU. Vamos ver e raciocinar se isso é verdade.

Transistor da CPU

Nanômetros vs. Densidade do Transistor vs. Desempenho

Processadores de 7 nm

A litografia de um processador está diretamente relacionada ao número de transistores que cada chip é capaz de acomodar, mas como todos sabemos, há várias relações adicionadas a todo esse processo.

Um número maior de transistores requer em certos tipos de wafers e processos litográficos uma remodelação ou mesmo um novo tipo de transistor. No momento, estamos experimentando com a mudança para EUV e será assim no futuro com outros saltos.

A mudança de paradigma com os transistores e suas evoluções marca inevitavelmente uma mudança nas instruções por ciclo que eles são capazes de trabalhar, abrindo ou fechando de acordo com a arquitetura dos mesmos. Mas embora tudo o que foi dito até agora seja verdade, o desempenho de uma CPU como tal, falando e generalizando o conceito, não se deve apenas a ele.

O melhor teste foi oferecido pela Intel, onde seus 14 nm com uma densidade muito menor que os 7 nm da AMD alcançaram resultados muito semelhantes em termos de desempenho. Além disso e continuando com o exemplo acima, dentro de seus 14 nm encontramos a partir do Broadwell-E arquitetura para Cometa Lake-H e finalmente Lago Foguete-S no fim do ano.

Eles são diretamente dependentes? quais influências?

Intel

Portanto, e embora haja uma relação inevitável, a densidade dos transistores não é diretamente proporcional ao desempenho e não o influencia como tal. Incluir um maior número de transistores por centímetro quadrado supõe um avanço tecnológico muito alto e em muitas ocasiões diversos problemas que levam a pior overclocking, piores frequências de série ou maior consumo.

Continuando com o conceito geral e de nível superior, não podemos afirmar que a relação entre os dois é diretamente dependente. O maior salto de desempenho deve-se principalmente a melhorias na arquitetura da CPU, que, juntamente com uma frequência mais alta do que normalmente fornecida pelos processos litográficos mais avançados, podem fazer com que eles sejam acionados.

Mas, logicamente, isso não significa que um desempenho mais alto (e não IPC) seja obtido por densidade, mas porque o processo litográfico é capaz de oferecer mais em menos espaço, com menos consumo e em velocidades mais altas, mas, acima de tudo, um desempenho mais alto é obtido por melhorias na arquitetura.

É necessário separar bem os termos, porque é fácil cair na armadilha da densidade versus desempenho quando grandes melhorias na arquitetura coincidem com uma redução no processo litográfico. Algo semelhante ao que aconteceu no Zen 2 com AMD: passando a 7 nm ( 95 MTr / mm2 ) mudanças estruturais importantes na arquitetura, frequências mais altas e consumo igual.