※ 引述《cpt (Obstacle 1)》之铭言： : ※ 引述《papayamilk (木瓜牛奶)》之铭言： : : 为什麽现在CPU要作成多核心 : : 是因为单核频率接近物理极限 上不去了吗 : : 谢谢 : 其实不尽然 : CPU 时脉要更快也不是办不到 (虽然技术上是个大挑战) : 但影响电脑速度的瓶颈已不是 CPU clock : 而是记忆体的时脉, 和印刷电路板层级的排线频宽 : 当 CPU 外部频宽成为瓶颈时, 与其加快 CPU 时脉 : 不如维持适当的时脉, 但在单位时间内做更多的运算 : "直接拿几颗现有的 CPU 接起来做平行运算" 就是多核 CPU 的构想之一 : 另外一个行销上的好处是 : 消费者早已有 "时脉又快一倍, 该升级 CPU 了" 这种观念 : 把这种观念改成 "核心数又多一倍, 该升级 CPU 了" : 心理上的效果是一样的 : "时脉"或"核心数"这类具体指标的存在, 在行销上是非常重要的 这个问题很复杂，几乎任何简单的答案都是不精确的。 1. 单核频率并未达到物理极限，前面有人提到的奈米极限， 指的是一个电子通道需要的最小大小，那是制程的极限，不是时脉的极限。 只要加更大的电压，就算导线电阻很大，一样可以缩短充电的时间。 所以时脉可不可以继续往上冲，可以，但会造成其它问题。 2. 为了要达到更高的时脉，需要做的是把管线(pipeline)切得更细， 但每一个 pipeline stage 仍可以完成部份的工作。 切系 pipeline 虽然可以拉高时脉，提升指令层的平行度 (Instruction level parallelism ， ILP)，但同时会让整体设计更加复杂。 导致更多的耗电。 3. 单纯提高时脉对效能的提升有限， cpt 提到的记忆体过慢是一个问题， 记忆体的问题可以用 cache 或 on-chip memory 来解， 但即使如此，时脉对效能的帮助是 sub-linear 的。 因此单纯提升时脉对效能的好处，还不够多。 但，时脉的限制其实不是导向多核心的关键。 单纯只是把旧的 cpu 拉高时脉，是可以做的， 但这样显然不是一种「进步」。 过去的 cpu 效能在进步，除了时脉以外，制程进步导致可以放入更多电晶体， 才是最大的进步。包括 on-chip cache (过去的 cache 还有 off-chip 的)， TLB 、 branch predictor 、 issue window 、 reservation stations 等等， 这些机制可以让处理器找到更多的事做，并让事情更早做完。 过去当制程在进步，一个晶片可以放入更多电晶体的时候， 都是拿去做这些东西。但这些东西的复杂度通常是和量的平方成正比， 耗电也和平方呈正比，因此继续拿电晶体去做这些事，耗电会控制不住。 当 cpu 的耗电过高，主机板无法给那麽多的电，散热器带不走热， 整台电脑就爆了。 所以，为了降低单个核心的复杂度与耗电，设计处理器时已经不愿在「加大」单一核心， 但对於生产一个晶片而言，仍有多余的电晶体可以使用，所以，就做多个核心。 事实上多个核心并不是「想要去做」而是「不得不做」。因为没有其它选择了。 更强的单核心可以加快所有的运算，但更多的核心只能加快平行运算 (某个层面上来说，事实上也有多核心加快 single-thread app 的研究)， 对效能来说，多核心显然是一个比较差的电晶体使用法。 但同时考虑耗电与散热的问题，强大的单核心根本是不可行的。 -- 活着的目的是为主活 然後为主死 死亡的目的是为主死 然後为主活 --

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