IT天空

 找回密码
 加入我们

手机号码,快捷登录

搜索

[新资讯] 做一个性能超强的单核CPU在技术上可行吗?

[复制链接]
Lacy 发表于 2019-3-28 11:56:48 | 显示全部楼层 |阅读模式

IT天空 定制版高速U盘 64G/128G/256G | 固态U盘 256G Pro/512G Pro

  CPU的的单核性能有多重要,这个不用再重复了,但是CPU的单核性能可以无限增加下去吗?回答这个问题之前,先说一个小故事吧。很多年前VIA威盛还可以跟英特尔硬刚,那时候是Pentium 4时代,英特尔在CPU频率不断突破1GHz、2GHz、3GHz之后要做更高频率的CPU,放言称奔4频率上4GHz,后来就有了英特尔前任CEO巴瑞特下跪的一幕,因为英特尔在奔4时代并没有如承诺的那样推出4GHz高频的产品。

  但是很多人不知道的是,4GHz并不是英特尔当时的最终目标,2001年的IDF会议上英特尔曾经表示奔4处理器可以上10GHz频率。如今18年过去了,这个目标一直都没实现,(硅基时代)可能永远都无法实现了。


1aa54aed7acfefe.png


  这件事就能说明CPU频率不是想提升就提升的,奔4时代过去这么多年了,其实CPU的主流频率依然在4GHz左右,英特尔虽然在酷睿i7-8086K上首次实现官方5GHz频率,但绝大多数处理器日常使用的频率都没这么高,高负载下频率在4GHz出头就不错了。

  制约单核性能超强的CPU出现的第一个问题就是频率无法大幅提升,而这个因素也跟现在的制程工艺有关,实质上是摩尔定律已经失效了,这个影响了半导体行业50年的金科玉律随着硅基芯片物理极限的到来已经失效了,从28nm节点之后其实就没有带来很大的性能改进了,而且功耗问题也越来越严重。

  大家都知道理论上制程工艺越先进(制程数字越小),CPU性能会更高,功耗、发热会更低,但是实际上这个问题很复杂,CPU的功耗可以分为静态功耗(Static Power)及动态功耗(Dynamic Power),前者主要是漏电流引起的,制程越先进,漏电流又有增加的趋势,而动态功耗可以用1/2*CV2F这个公式来计算,F频率越高,动态功耗就越高。

  为了上更高的频率,电压增加不可避免,但电压高了功耗也高了,总之静态功耗、动态功耗的存在就决定了CPU频率越高,功耗就会极速增加,将会严重影响处理器的性能表现,因为要降频。


f1d5e528143e79e.jpg


  说到这一点,英特尔的14nm工艺虽然被人调侃挤牙膏,但从技术上来说真的很牛了,从Skylake架构的第一代14nm到现在Coffee Lake的14nm++工艺,性能提升26%,或者功耗降低52%,在不改变基本结构的情况下这个成绩很难得。

  制程工艺的放缓导致CPU频率不可能大幅提升,有很多人会想到那么有没有非常牛的CPU架构让IPC性能大幅提升呢?理论上这种思路是可以的,但是现实很残酷,CPU架构还是要服从半导体工艺物理定律的,没有先进的工艺,再好的CPU架构也不可能实现。


86158e360927b1d.jpg


  此外,即便不考虑工艺对CPU架构的影响,单纯说CPU架构的话,不论是X86还是ARM架构,在64位时代CPU单元不外乎就是ALU单元、缓存、I/O等子单元,但是不论提升那部分单元,归根到底还是要算到晶体管数量上来,还要考虑提升导致的成本——这个成本不只是钱的问题,比如提升L1/L2/L3缓存可以提高性能,但是缓存占用的核心面积很大,而且还有命中率及命中惩罚的问题,不是随便加加单元就行的。

  此外,CPU的内部还可以分为整数部分、浮点部分,前者对日常使用很重要,浮点性能对计算更重要,但CPU的浮点性能并不是日常所需的,所以大家普遍感觉不到这部分的提升。

  支持AVX512的酷睿i9-7900X浮点性能提升很大

  公平地说,近年来CPU浮点单元的进步是符合题目所说的单核超强的要求的,因为从SSE到AVX到AVX2再到最新的AVX-512,CPU浮点性能是有大幅提升的。如英特尔所说:"借助多达两个512位融合乘加 (FMA) 单元,应用程序在512位矢量内的每个时钟周期每秒可打包32次双精度和64次单精度浮点运算,以及八个64位和十六个32位整数。因此,与英特尔高级矢量扩展 2.0(英特尔 AVX2)相比,数据寄存器的宽度、数量以及FMA单元的宽度都增加了一倍。"

  但是前面也说了,CPU的浮点性能不是日常所需的,整数性能更加重要一些,但是整数单元性能提升就没这么明显了,导致很多人以为CPU架构多年来挤牙膏。














原文链接:https://www.cnbeta.com/articles/tech/831567.htm
最近访问 头像模式 列表模式
大到小雨 发表于 2019-3-29 02:09:48 | 显示全部楼层

活跃 8718| 技术 2| 互助 4| 钻石 0

好文章 ,学习了
奔跑的蜗牛! 发表于 2019-3-30 22:07:50 | 显示全部楼层

活跃 3249| 技术 0| 互助 0| 钻石 0

看的老夫云里雾里
奔跑的蜗牛! 发表于 2019-3-30 22:08:27 | 显示全部楼层

活跃 3249| 技术 0| 互助 0| 钻石 0

看的老夫云里雾里
您需要登录后才可以回帖 登录 | 加入我们

本版积分规则

Lacy

48107

活跃

2

技术

9

互助
签到任务
最火的业界新闻
  • 小米1亿美元收购紫米,后者负责研发小米移
  • [图]微软重发安全更新KB4497165 更新英特尔
  • 华为是否放弃海思将其拆分 成为下一个“阿
  • 英伟达第一季度营收30.8亿美元 净利同比增1
  • Redmi 10X真机现身:首发联发科天玑820 还
  • 是谁把头盔推上了“风口浪尖”?一夜竟涨上
  • 雷蛇发布17.3寸灵刃专业版游戏本:可选300H
  • 16寸新款RedmiBook笔记本亮屏照曝光:15寸
  • 京东:5月以来,摩托车及电动车头盔成交额
  • 联想成绩单:PC独大移动业务亏损收窄 不确
炫酷的硬件Show
  • 振华SUPER FLOWER 铜皇450W 铜牌电源
  • 比小更小,Mini-STX装机
  • 华擎X99E-ITX + 银欣ML06 装机记
  • 最强双路泰坦硬管水冷 制作流程
  • 银欣FT02,双路E5工作站
  • 迟到的定制机箱小钢炮清理灰尘
  • 乔思伯UMX1 Plus,小巧的家用综合主机
  • 分体水冷第二弹-Inwin 805 infinity
  • 第一次DIY硬管水冷~~
  • 樱桃MX6.0 青轴 机械键盘 开箱
有趣的美图分享
  • 无奈的屏蔽了钉钉的铃声
  • 神奇的基因杂交
  • 好像是这样的
  • 终于体会到了
  • 用上这装备,秃的肯定快
  • 不同口径的子弹内部
  • 萌物遇水现原形
  • 这个就叫专业!
  • 电子游戏三十年的进步
  • 失忆少年
关注官方微信
快速回复 返回顶部 返回列表