माइक्रोप्रोसेसरों की अधिकतम घड़ी आवृत्ति


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हाल ही में, मैंने सुना है कि एएमडी ने एफएक्स प्रोसेसर की नई विसरा श्रृंखला जारी की है जो 5 जीएचजेड पर चलती है। मेरा सवाल यह है कि क्या किसी प्रोसेसर की क्लॉक रेट की कोई ऊपरी सीमा है? क्या हम हमेशा के लिए घड़ी की दर को बनाए रख सकते हैं? घड़ी की उच्च दरों पर हमें किन विद्युत समस्याओं का सामना करना पड़ेगा?


आपको क्यों लगता है कि यह 5 गीगाहर्ट्ज से ज्यादा कुछ और होगा?
जिप्पी

@ जिप्पी मुझे समझ नहीं आ रहा है।
टॉर्स्टन Hĕrculĕ Cärlemän

क्या आप सामान्य रूप से या इस विशिष्ट उदाहरण के लिए हैं? आप अपने प्रश्न को स्पष्ट करना चाह सकते हैं।
जिप्पी

@ जिप्पी ने इसे एक उदाहरण के रूप में दिया। मेरा सवाल था कि क्या हम घड़ी की दर को बढ़ाते रहें। मैंने अपनी पोस्ट संपादित की है।
टॉरस्टेन हर्कुलो कॉर्मेलन

जवाबों:


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EDIT : यह सवाल एक लंबी चर्चा का कारण बना। यह समझना महत्वपूर्ण है कि पिछले वर्षों में सीपीयू की गति में वृद्धि नहीं हुई है, यह वाणिज्यिक पहलुओं से संबंधित है, और सीधे किसी इंजीनियरिंग या शारीरिक समस्या से संबंधित नहीं है। आप ओवरक्लॉकिंग और सुपरकोलिंग द्वारा मौजूदा सीपीयू के साथ हासिल की गई सबसे ऊपरी आवृत्तियों के लिए इस लिंक की जांच कर सकते हैं ।

पहले पीसी के आविष्कार से और 2000 के प्रारंभ तक प्रत्येक सीपीयू का मुख्य पैरामीटर इसकी आवृत्ति (ऑपरेशन की अधिकतम आवृत्ति) था। निर्माताओं ने नई तकनीकों के साथ आने की कोशिश की, जो उच्च आवृत्तियों के लिए अनुमति देगा, और चिप डिजाइनरों ने सूक्ष्म आर्किटेक्चर को विकसित करने के लिए बहुत मेहनत की जो कि उच्च आवृत्ति पर चिप को चलाने की अनुमति देगा।

हालांकि, जैसे-जैसे चिप्स छोटे और तेज होते गए, हीट डिसऑर्डर की समस्या उत्पन्न होती गई - जब ट्रांजिस्टर को स्विच करके उत्पन्न गर्मी की पूरी मात्रा को नष्ट नहीं किया जा सका, तो चिप्स खराब हो गए। इंजीनियरों ने प्रोसेसर के लिए हीट सिंक को संलग्न करना शुरू कर दिया, फिर प्रशंसक, लेकिन आखिरकार वे एक निष्कर्ष पर पहुंचे कि सीपीयू की आवृत्ति में वृद्धि का दृष्टिकोण अब प्रति जोड़ा लागत के अनुसार प्रदर्शन में व्यावहारिक नहीं है।

दूसरे शब्दों में: CPU आवृत्तियों को उभारा जा सकता है, लेकिन यह CPU (वास्तव में, CPU नहीं बल्कि शीतलन तंत्र) को बहुत महंगा बनाता है। अगर कोई विकल्प है तो उपभोक्ता महंगे कंप्यूटर नहीं खरीदेंगे

सामान्य तौर पर, वर्तमान तकनीकी प्रक्रियाएं बहुत उच्च आवृत्ति ऑपरेशन (~ 3GHz से ऊपर का रास्ता जो इंटेल आमतौर पर उपयोग करते हैं, और यहां तक ​​कि एएमडी के 5 गीगाहर्ट्ज़ छत नहीं है) की अनुमति देता है। हालांकि, इन उच्च आवृत्तियों पर आवश्यक शीतलन उपकरणों की साहचर्य लागत बहुत अधिक है।

मैं इस पर जोर देना चाहता हूं: कोई भी भौतिक प्रभाव नहीं है जो वर्तमान प्रौद्योगिकी के साथ 8-10GHz प्रोसेसर के विकास को रोकता है । हालाँकि, ऐसे प्रोसेसर को जलने से रोकने के लिए आपको बहुत महंगा शीतलन तंत्र उपलब्ध कराना होगा।

इसके अलावा, प्रोसेसर आमतौर पर "फट" में काम करते हैं - उनके पास बहुत लंबे समय तक निष्क्रिय अवधि होती है, इसके बाद छोटी, लेकिन बहुत गहन (और इसलिए उच्च ऊर्जा खपत अवधि) होती है। इंजीनियर 10GHz प्रोसेसर का निर्माण कर सकते हैं जो कम समय के लिए उच्चतम आवृत्तियों पर काम करता है (और अतिरिक्त ठंडा करने की आवश्यकता नहीं है क्योंकि यह अवधि कम है), लेकिन यह दृष्टिकोण भी बेकार के रूप में अस्वीकार कर दिया गया था (विकास में उच्च निवेश संदिग्ध लाभ की तुलना में )। हालांकि, भविष्य के माइक्रो-आर्किटेक्चरल सुधारों के बाद, इस दृष्टिकोण पर पुनर्विचार किया जा सकता है। यह मेरा विश्वास है कि यह 5GHz एएमडी प्रोसेसर 5GHz पर लगातार काम नहीं करता है, लेकिन शॉर्ट फटने के दौरान इसकी आंतरिक घड़ी को अधिकतम तक बढ़ा देता है।

भौतिक सीमा: प्रत्येक प्रक्रिया प्रौद्योगिकी (जो प्रौद्योगिकी की न्यूनतम सुविधा आकार पर निर्भर करती है) के लिए एक अधिकतम प्राप्त करने योग्य घड़ी की दर के लिए एक भौतिक सीमा है, हालांकि मुझे लगता है कि पिछले इंटेल का प्रोसेसर जो वास्तव में इस सीमा तक धकेल दिया गया था, वह पेंटियम 4. का मतलब है। आज, जब प्रौद्योगिकी प्रगति और न्यूनतम सुविधा का आकार कम हो गया है (इस बीच मूर के नियम के अनुसार), इस कमी का एकमात्र लाभ यह है कि आप एक ही क्षेत्र में अधिक तर्क फिट कर सकते हैं (इंजीनियर अब सीपीयू आवृत्ति को सीमाओं तक नहीं धकेल सकते हैं प्रौद्योगिकी के)।

BTW, उपरोक्त सीमा हमेशा के लिए नहीं बढ़ सकती। मूर के कानून और इसके आगे के उपकरण से जुड़ी समस्याओं के बारे में पढ़ें।


तो, आप कहते हैं कि मूर के कानून के अनुसार, चूंकि घटकों की संख्या में वृद्धि होगी, हम जल्द ही एक कुशलतापूर्वक शांत और कामकाजी प्रोसेसर के लिए अंतरिक्ष से बाहर निकल जाएंगे?
टॉर्स्टन H 21rculĕ Cärlemän

@AnuragPallaprolu, मुझे नहीं पता कि आपके द्वारा क्या मतलब है "जल्द ही अंतरिक्ष से बाहर चला जाएगा"। हम पहले ही उस बिंदु को पार कर चुके हैं जहां आवृत्ति में वृद्धि (जो संभव है) व्यावसायिक रूप से फायदेमंद नहीं है। हालांकि, मुझे विश्वास नहीं है कि गर्मी लंपटता का मुद्दा भविष्य में ऑपरेटिंग आवृत्तियों को कम करेगा - जबकि ट्रांजिस्टर की संख्या बढ़ रही है, प्रत्येक ट्रांजिस्टर द्वारा विघटित सक्रिय शक्ति नीचे जा रही है। हम रिसाव शक्ति में तेज वृद्धि के निहितार्थ पर चर्चा कर सकते हैं, लेकिन यह इस सवाल का विषय नहीं है।
वासिली

क्या अन्य घटक उच्च आवृत्तियों से प्रभावित नहीं होंगे? उन्हें भी सही सिंक्रनाइज़ करने के लिए घड़ी चाहिए?
टॉर्स्टन Hĕrculĕ Cärlemän

जरुरी नहीं। आधुनिक सीपीयू कई घड़ियों (आंतरिक रूप से) का उपयोग करते हैं। कुछ तेज होते हैं, कुछ धीमे होते हैं। सिंक्रनाइज़ेशन समस्याओं के लिए ठोस समाधान हैं (आमतौर पर क्लॉक-डोमेन-क्रॉसिंग समस्याओं के रूप में जाना जाता है)।
वासिली

@AnuragPallaprolu, मैंने अपना उत्तर संपादित किया। यह सबसे पूर्ण उत्तर है जो मैं दे सकता हूं। मैंने खुद को कुछ नया भी पाया - सीपीयू आवृत्तियों के लिए विश्व रिकॉर्ड की निगरानी की जाती है। आप देख सकते हैं कि प्रोसेसर भी जो 8GHz में काम करने के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए थे, इन आवृत्तियों तक पहुंच सकते हैं।
वासिली

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फिजिकल लिमिट्स हैं।

प्रोसेसर आवृत्ति द्वारा सीमित है:

  • विद्युत प्रवाह की गति (उदाहरण के लिए तांबे में)
  • ट्रांजिस्टर की स्विचिंग गति
  • प्रोसेसर का आकार

मान लीजिए कि आपके पास एक गुणक है और सीपीयू पर एक रजिस्टर है। कुछ इनपुट चर गुणा किए जाते हैं और फिर रजिस्टर में संग्रहीत किए जाते हैं।

विद्युत सिग्नल को सिग्नल लाइनों और ट्रांजिस्टर के माध्यम से यात्रा करने के लिए समय की आवश्यकता होती है।

यदि आप घड़ी की दर को बहुत अधिक बढ़ाते हैं, तो अगला चक्र सेट होने पर गुणा समाप्त नहीं हुआ है। और आप अगले निर्देश में गुणा के परिणाम का उपयोग करना चाह सकते हैं!

इसलिए यदि सीपीयू छोटा है तो आप उस पर उच्च आवृत्ति डाल सकते हैं।

इसे भी देखें: प्रसार में देरी इंटरकनेक्ट टोंटी

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