2015年12月21日 星期一

以光速來估計CPU理論最高頻率

假設CPU中最長兩個點的距離是1.5cm(大約就是一個CPU die的大小),所以當從A點發出一個訊息給B點,然後B點處理完馬上回應訊息給A點這種情況下,訊息必須要走的路徑長度是A-->B-->A,也就是1.5 cm * 2 = 3cm。

因為電子在電路上面傳遞訊息的速度最大值是光速(≈3*10^8 m/s = 3*10^10 cm/s),所以上述訊息傳遞鍊 A-->B-->A情況將會耗掉 3cm / (3*10^10 cm/s) = 10 ^ (-10) sec。

1/[10 ^ (-10) sec] = 10^10 1/s = 10 GHz

換句話說,依靠電子在線路上面做A-->B-->A傳送最快一秒也只能夠做 10^10次。假設A的下一步必須要仰賴B給的結果,所以當CPU頻率超過10GHz的時候,A就必須要在不知道B處理結果的情況下進行下一步,但是A無法這樣運作(CPU工作方式可以參考這段影片)。因此推估CPU頻率的上限約莫會在10GHz左右。

目前查到CPU頻率的世界紀錄是8.794GHz,已經很接近上述理論的上限了

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