[閒聊] 為何CPU時脈已經停滯不前好幾年了?

因應隔壁棟一篇『[閒聊] 家用電腦未來有可能打敗2015年超級電腦嗎? 』文章

突然想到一個關於CPU的時脈運算停滯不前的疑問,懇請前輩解答一下!!

回顧Intel和AMD的競爭史,末約2004年以前的CPU產品,幾乎都是時脈當道,誰先衝第一就是校能之王

在1GHz的領域時還記得是AMD搶先推出Athlon 1000MHz,反觀Intel可能因為太急想追上,反而在Pentium III 1.13GHz栽了個大跟斗,甚至還要市場回收。(對這類的新聞有興趣可以請自行Google。)

之後到了2003~2004年時,還記得Intel可是一路被AMD壓著打(AMD K8的時代),直到2004年某月Intel甚至推出了市場最高時脈Pentium 4 HT 3.8GHz,據說本來Intel曾想再出4GHz版本,但因為電源Layout問題可能Motherboard無法供應足夠的電量支撐4GHz,所以無疾而終。

(以上僅是本人聽說,有錯請大大指證)

後來Intel邁進了Core 2 Duo的時代後,好像就稱王到現在了,但時脈也沒再超過4GHz過,反而都往Multi-Core、L2/L3 cache、指令集等等發展,直到去年2014年的i7-4790k開始又有預設時脈4GHz起跳的產品。

小弟不禁想問,2004~2014這10年間,儘管時脈已不是主要校能的重點指標,而核心也發展越來越多,是否未來10~20年不會再像已往90年代時的市場時脈競爭那樣?

又或者也有可能會有10GHz、50GHz、100GHz的產品出現?



================2015/8/7 更新====================




j155697 wrote:
從這張圖就可以看出...(恕刪)


J大您好

按照您所說的,所以目前應該只是卡在材料受限導致時脈無法在研展嗎?

小弟我對於半導體IC這類並不熟,但還記得以前DX386 or 486時代,當時的CPU其實滿大顆的,後來逐年才越做越小顆

在x86的發展史中,印象最深刻的應該是Pentium4 HT的時代,也就是s478腳位的時候,當時CPU的體積應該是歷年來最小的

爾後邁入775時代後才又開始越來越大顆,甚至還大到像是LGA2011那樣的體積,如果是因為發展多核心而導致體積越做越大這無可厚非

那我也想問一下,請問時脈的提升和體積的大小有絕對因素嗎? 還是只是因為材料製程的產生的廢熱無法降低,所以才無法提升時脈?



當個卡王 wrote:
架構跟指令集才是重...(恕刪)


卡王您好

不好意思,其實從AMD K8後期我就沒在關注了,因為型號太多太複雜‧‧‧

其實我也知道AMD也出過5GHz,然後耗電量甚至高達200W以上‧‧‧‧

我對AMD架構不熟,但我舉個例您聽聽就好,Intel Pentium III時代從550MHz~1GHz,這中間時脈提升了不少,但耗電量卻沒有因為時脈的提升而變多,所以AMD這顆CPU姑且我就當作是用加壓超頻的方式硬超上去‧‧‧‧‧




tanchihhisn wrote:
很簡單~~去多看一...(恕刪)


tanchihhisn 您好

不好意思,我非工科出身,也沒學過電子電路,請見諒。

只是有點好奇,還記得當初Pentium 4的Northwood改版到Prescott系列的廢熱問題Intel也是傷透腦筋,甚至溫度的確用預設時脈去跑就是60度以上。

如果如您所說,頻率越高所產生的熱能就越多,那當時Northwood的3GHz和Prescott的3GHz相同條件下,為何Prescott的溫度會高出這麼多?

還是這是單純因為架構和製程精進的關係嗎?



Newman.Chen wrote:
時脈不等於效能幾年...(恕刪)



Newman 您好

我知道『時脈不等於效能』,只是單純好奇10年過去,為何時脈還是停滯不前而討論,謝謝。



香濃黑咖啡 wrote:
要高時脈找AMD就...(恕刪)


黑咖啡 您好

言重了,我只是好奇時脈為何沒有繼續發展而以。

不過AMD不知為何一直興致缺缺,我也明白AMD的問題,曾經用過的AMD大概只有K6系列與K8系列的過渡期,其餘都是使用Intel來做高端設備。


hsm wrote:
時脈不等於性能,就...(恕刪)


hsm 您好

拿車來比其實有失公平,而且好像也沒甚麼意義。

首先市售車價可以差到100倍以上,然而一般市售的CPU了不起頂多10倍的價差,如果真的要講引擎輸出的話,不妨納入火箭車的選項‧‧‧‧

印象中火箭車好像可以達到音速了!!!

恩,僅是題外話,只是希望純粹做與主題有關的討論,謝謝。



黃金300秒 wrote:
因為人生自古誰無死...(恕刪)



300秒 您好

您真幽默!!






文章關鍵字
人生自古誰無死 wrote:
因應隔壁棟一篇『[...(恕刪)


個人淺見,不一定對,反正閒聊嘛

我覺得中至中長期時間U不會有這種10GHz以上高時脈的產品
因為工作頻率一高,很容易產生熱,那散熱就麻煩了
現在也慢慢流行小機台的東西,殼那麼小怎麼散熱?

也許也因如此,所以在同樣的核心同樣的頻率之下
U的研發就只能往體積更小以便塞更多電晶體或者靠
指令集之類的東西來提升效能,並拉開與之前同社
的且接近頻率的U差距


從這張圖就可以看出時脈無法提升的原因
功耗會隨著頻率開始飆高
就算有液態氮 你也超不到10G以上....

pentium 4時期intel確實想用提高時脈來增加效能
結果就是功耗大增 注定失敗
所以現在才會往架構改良、多核心的方向發展

摩爾定律也快到極限了(理論約7nm)
製程越小就越省電 CPU的時脈也可以跟著提高
但這還是有限的....

當製程無法再繼續微縮時
應會往材料與電晶體結構改良的方向做發展






架構跟指令集才是重點...

AMD FX系列 整個大悲劇 回到P4時代的狀況(但沒P4慘)FX系列拉時脈效能也會上升許多 但廢熱也更多...
很簡單~~去多看一些電子電路學就知道了

因為電路有電阻~~所以電子傳送的時候會產生熱能~~熱能就是關鍵~~頻率越高~產生的熱能越多~~

而CPU晶片能正常承受的溫度約在80度上下~~溫度再上去只會減少壽命跟不穩定


要減少發熱~~ 除了加強散熱之外~~就是減少電阻~~

如果未來能減少線寬(8nm?16nm?)~或減低電阻(超導體?)

就有可能讓頻率再升上去

人生自古誰無死 wrote:
因應隔壁棟一篇『[...(恕刪)


光拱時脈來作效能是失敗的路徑

10 年前的 P4 產品證明了這點
依照這種理論

車子現在應可以時速能破千KM/HR無誤

高時脈提升效能是土法煉鋼的方法,逼不得以才一直拉時脈(類似現在AMD的FX架構)

新架構和指令集的出現才是能大幅提高CPU運算效率的方法

你可以比較看看現在的小羊Celeron G1840 2.8GHz 和10年前的噴火龍Pentium D 960 3.6GHz 兩者的運算效能就知道了

很簡單 2個原因

1.對手太嫩 拿不出我認同的產品

2.效能過剩.軟體跟不上硬體 INTEL不相信你用I7..24H使用率都在100% 嚴重LAG 就算少數是吧 那請你買伺服器主機版 看你要裝雙CPU 還是4CPU

時脈不等於效能
幾年前提出這理論
就不再玩
把握當下、愛要即時;勿以惡小而為之、勿以善小而不為。
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