마이크로 프로세서의 최대 클록 주파수

최근에 AMD가 5GHZ에서 실행되는 새로운 Vishera FX 프로세서 시리즈를 출시했다고 들었습니다. 내 질문은 프로세서의 클럭 속도 상한이 있는지 여부입니다. 즉, 클럭 속도를 계속 증가시킬 수 있습니까? 더 높은 클럭 속도에서 어떤 전기 문제가 발생합니까?

편집 :이 질문은 긴 토론으로 이어졌습니다. 지난 몇 년 동안 CPU 속도가 증가하지 않았다는 사실은 상업적 측면과 관련이 있으며 엔지니어링이나 물리적 문제와 직접 관련이 없다는 것을 이해하는 것이 중요합니다. 오버 클로킹 및 과냉각을 통해 기존 CPU에서 달성 한 최고 주파수에 대해이 링크 를 확인할 수 있습니다 .

첫 번째 PC의 발명부터 2000 년대 초까지 각 CPU의 주요 매개 변수는 해당 주파수 (최대 작동 주파수)였습니다. 제조업체는 더 높은 주파수를 허용하는 새로운 기술을 개발하려고 시도했으며 칩 설계자는 칩을 더 높은 주파수에서 실행할 수있는 마이크로 아키텍처를 개발하기 위해 열심히 노력했습니다.

그러나 칩이 점점 작아짐에 따라 방열 문제가 발생했습니다. 스위칭 트랜지스터에서 발생하는 전체 열을 소실 할 수 없을 때 칩이 손상되었습니다. 엔지니어는 방열판을 프로세서에 연결 한 다음 팬에 연결하기 시작했지만 결국 CPU 주파수를 높이는 접근 방식이 추가 비용 당 추가 성능 측면에서 실용적이지 않다는 결론에 도달했습니다.

즉, CPU 주파수가 상승 할 수 있지만 CPU (실제로는 CPU가 아니라 냉각 메커니즘)가 너무 비쌉니다. 대안이 있다면 소비자들은 비싼 컴퓨터를 사지 않을 것이다 .

일반적으로 현재의 기술 프로세스는 매우 높은 주파수 작동을 허용합니다 (인텔이 일반적으로 사용하는 ~ 3GHz 이상이며 AMD의 5GHz조차도 상한선이 아닙니다). 그러나, 이러한 고주파수에서 요구되는 냉각 장치의 관련 비용이 너무 높다.

나는 이것을 강조하고 싶다 : 현재 기술을 가진 8-10GHz 프로세서의 개발을 막는 물리적 효과는 없다 . 그러나 이러한 프로세서가 고장 나지 않도록하려면 고가의 냉각 메커니즘을 제공해야합니다.

또한 프로세서는 일반적으로 "버스트 (burst)"상태에서 작동합니다. 유휴 기간이 매우 길고 짧지 만 집중적 인 (따라서 높은 에너지 소비) 기간이 있습니다. 엔지니어는 짧은 시간 동안 최고 주파수에서 작동하는 10GHz 프로세서를 구축 할 수 있었으며 (기간이 짧기 때문에 추가 냉각이 필요하지 않음)이 접근 방식도 무가치 한 수준으로 떨어졌습니다 (의심 한 이익에 비해 개발에 대한 높은 투자) ). 그러나, 미래의 마이크로 아키텍처 개선에 따라이 접근법은 재고 될 수 있습니다. 이 5GHz AMD 프로세서는 5GHz에서 지속적으로 작동하지 않지만 짧은 버스트 동안 내부 클럭을 최대로 올릴 수 있다고 생각합니다.

물리적 한계 : 각 프로세스 기술 (기술의 최소 기능 크기에 따라 다름)에 대해 최대 달성 가능한 클럭 속도에는 물리적 한계가 있지만 실제로이 한계에 도달 한 마지막 인텔 프로세서는 Pentium 4라고 생각합니다. 오늘날 기술이 발전하고 최소 기능 크기가 줄어들면 (무어의 법칙에 따라)이 감소의 유일한 이점은 더 많은 논리를 동일한 영역에 맞출 수 있다는 것입니다. 기술).

BTW, 위의 한도는 영원히 증가 할 수 없습니다. 무어의 법칙과 추가 기기와 관련된 문제에 대해 읽으십시오.

물리적 한계가 있습니다.

프로세서 주파수는 다음에 의해 제한됩니다.

• 전류 속도 (예 : 구리)
• 트랜지스터의 스위칭 속도
• 프로세서의 크기

CPU에 승수와 레지스터가 있다고 가정 해 봅시다. 일부 입력 변수는 곱한 다음 레지스터에 저장됩니다.

전기 신호는 신호선과 트랜지스터를 통과하는 데 시간이 필요합니다.

클럭 속도를 너무 높이면 다음 사이클이 시작될 때 곱셈이 완료되지 않습니다. 그리고 다음 명령에서 곱셈 결과를 사용할 수 있습니다!

따라서 CPU가 작 으면 더 높은 주파수를 설정할 수 있습니다.

참고 : 전파 지연 인터커넥트 병목