Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 37
А можно про последний абзац поподробней?
За счет чего происходит такое сильное падение частоты?
За счет чего происходит такое сильное падение частоты?
Эм… Ну процессор же не состоит из одного слоя транзисторов. Грубо говоря, нужно, чтобы несколько транзисторов сработали последовательно, что естественно уменьшает частоту всей последовательности.
Поправьте, если не прав.
Поправьте, если не прав.
У процессора есть много блоков, частота определяется максимальной частотой самого медленного. Допустим это АЛУ, у него есть несколько стадий конвеера, частота определяется самой медленной, допустим это исполнение инструкции, частота определяется самое медленной одно-тактной инструкцией, допустим это умножение — смотрим сколько транзисторов будет соединено последовательно для реализации умножения, делим на это число максимальную частоту работы транзистора, получаем частоту работы проца.
Для этого и делают длиннющие конвееры на мощных процах, чтобы было проще разгонять.
Это все без учета времени срабатывания триггеров и запас на разное время распространения сигнала внутри микросхемы и тд.
Для этого и делают длиннющие конвееры на мощных процах, чтобы было проще разгонять.
Это все без учета времени срабатывания триггеров и запас на разное время распространения сигнала внутри микросхемы и тд.
Все эти большие цифры — это всё про аналоговые частоты. Т.е. частоты, на которых транзистор может пропускать синусоиду.
А в цифровой технике используются меандры (прямоугольные импульсы). Меандр можно разложить в сумму синусоид (см. картинку), вот только частоты этих синусоид будут кратны частоте меандра (в 2,3,4,...100, 1000,… раз выше), причем амплитуды этих высоких гармоник снижаются довольно медленно. Если транзистор срезает высокие гармоники, фронт прямоугольного сигнала размывается и становится всё менее «прямоугольным». Соответственно длина горизонтальных «полок» становится все меньше и собранный из транзисторов элемент (например, триггер) не успевает сработать.
Это если с точки зрения математики.
С точки зрения физики, в реальном кристалле есть куча емкостей (конденсаторов), как полезных, так и паразитных. Ну банально, рядом на кристалле расположены два элемента, на одном высокий уровень напряжения, на другом низкий, а между ними очень тонкий слой диэлектрика, всего сотни атомов. Вот вам конденсатор, который хочешь-не хочешь будет заряжаться и разряжаться, причем делать это не мгновенно. И если мы переключаем наш элемент с одного уровня на другой, то пока все эти конденсаторы не разрядятся/зарядятся — они будут стараться поддерживать старый уровень потенциала, опять же срезая фронты прямоугольного сигнала своими переходными процессами.
Ещё момент: тепловыделение. Оно растёт как вторая-четвертая степень от частоты, в зависимости от конкретного способа потерь, а параметры полупроводников очень быстро ухудшаются с ростом температуры. Локальный перегрев внутри чипа выводит транзисторы из строя, поэтому в современных процессорах реальная частота блоков плавает в зависимости от температуры (turbo boost и т.п.).
Третий момент: длина проводников. При частоте 1 ГГц «полка» прямоугольного сигнала успевает пройти в проводнике чуть больше 10 см за всё время своей жизни. Соответственно, если нужно обработать (например, сложить) два сигнала, пришедших из разных блоков, разница в длине линий не должна превышать несколько мм, иначе возникнет «гонка сигналов» (результат сложения будет сначала один, а потом, когда придет запаздывающий сигнал, другой. Из-за переходных процессов вместо нормального результата получится непредсказуемая каша). На частоте 100 Ггц всё станет в 100 раз хуже. Из-за этого современные процессоры уже давно несихронны (т.е. у каждого блока собственный «тактовый сигнал» и собственное «время», а между блоками стоят специальные синхронизирующие схемы), но при дальнейшем повышении частот нужно делать асинхронными всё более и более мелкие блоки, что сложно схемотехнически.
Вот как-то так.
А в цифровой технике используются меандры (прямоугольные импульсы). Меандр можно разложить в сумму синусоид (см. картинку), вот только частоты этих синусоид будут кратны частоте меандра (в 2,3,4,...100, 1000,… раз выше), причем амплитуды этих высоких гармоник снижаются довольно медленно. Если транзистор срезает высокие гармоники, фронт прямоугольного сигнала размывается и становится всё менее «прямоугольным». Соответственно длина горизонтальных «полок» становится все меньше и собранный из транзисторов элемент (например, триггер) не успевает сработать.
Это если с точки зрения математики.
С точки зрения физики, в реальном кристалле есть куча емкостей (конденсаторов), как полезных, так и паразитных. Ну банально, рядом на кристалле расположены два элемента, на одном высокий уровень напряжения, на другом низкий, а между ними очень тонкий слой диэлектрика, всего сотни атомов. Вот вам конденсатор, который хочешь-не хочешь будет заряжаться и разряжаться, причем делать это не мгновенно. И если мы переключаем наш элемент с одного уровня на другой, то пока все эти конденсаторы не разрядятся/зарядятся — они будут стараться поддерживать старый уровень потенциала, опять же срезая фронты прямоугольного сигнала своими переходными процессами.
Ещё момент: тепловыделение. Оно растёт как вторая-четвертая степень от частоты, в зависимости от конкретного способа потерь, а параметры полупроводников очень быстро ухудшаются с ростом температуры. Локальный перегрев внутри чипа выводит транзисторы из строя, поэтому в современных процессорах реальная частота блоков плавает в зависимости от температуры (turbo boost и т.п.).
Третий момент: длина проводников. При частоте 1 ГГц «полка» прямоугольного сигнала успевает пройти в проводнике чуть больше 10 см за всё время своей жизни. Соответственно, если нужно обработать (например, сложить) два сигнала, пришедших из разных блоков, разница в длине линий не должна превышать несколько мм, иначе возникнет «гонка сигналов» (результат сложения будет сначала один, а потом, когда придет запаздывающий сигнал, другой. Из-за переходных процессов вместо нормального результата получится непредсказуемая каша). На частоте 100 Ггц всё станет в 100 раз хуже. Из-за этого современные процессоры уже давно несихронны (т.е. у каждого блока собственный «тактовый сигнал» и собственное «время», а между блоками стоят специальные синхронизирующие схемы), но при дальнейшем повышении частот нужно делать асинхронными всё более и более мелкие блоки, что сложно схемотехнически.
Вот как-то так.
джиттер, рассинхрон работы ключей, среда передачи сигнала. Транзисторами всё не ограничивается же, и законы природы никто не отменял. Нельзя мгновенно увеличить ток — все имеет сопротивление и индуктивность. пусть даже сверхмалых значений. Это все вносит погрешность каждого прибора, отсюда и суммарный рассинхрон работы.
Как говорил наш препод по мат. моделированию — с увеличением частоты наступает момент, когда система превращается в стохастическую. Видимо сейчас мы и наблюдаем этот порог на нынешних процессорах.
А то, о чем uSasha говорит — это частота исполнения инструкций. немного другое.
Как говорил наш препод по мат. моделированию — с увеличением частоты наступает момент, когда система превращается в стохастическую. Видимо сейчас мы и наблюдаем этот порог на нынешних процессорах.
А то, о чем uSasha говорит — это частота исполнения инструкций. немного другое.
Оглянуться не успеешь как в продаже появяться телефоны на графеновых процессорах :)
Выдыхаем! Закон Мура продолжает работать, можно снова писать какой попало код.
Ага а энергопотребление вас не волнует?
У вас все еще нет атомной батарейки? А вот у менеджеров продающих ультраплоские аппараты она есть!
атомная батарейка дает слишком маленький ток, недостаточный даже чтобы включить ультрамалопотребляющие микроконтроллеры в активном режиме :(
Заебали со свои быдлокодом! Вот уже 20 лет матерюсь, а кули толку. =((
Замучился покупать каждые 3 года новое железо.
Извини накипело.
Замучился покупать каждые 3 года новое железо.
Извини накипело.
Может все же не у атома графена, а у молекулы?
Если говорить о нескольких грефеновых транзисторах в одной схеме, то пока что можно говорить только о единицах ГГц.
765 ГГц — страшно представить :--)
Инетресный ник для автора новостей. )
Во главе научной группы вообще-то стоит А. Баландин, а не Лю — тот лишь студент/исследователь.
Если я верно понимаю, плюшки даже не сколько в частоте транзистора, сколько в количестве необходимых транзисторов на 1 логический элемент.
3 транзистора по 400ГГц кажется мне лучшим вариантом, чем 8 по 765ГГц. Поправьте, если не прав.
3 транзистора по 400ГГц кажется мне лучшим вариантом, чем 8 по 765ГГц. Поправьте, если не прав.
Была такая технология — ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика), где транзисторы работают не в предельных режимах (вкл-выкл), а в линейном.
Опережала по скорости ТТЛ и МОП, но жрала электричество как бегемот веники.
Опережала по скорости ТТЛ и МОП, но жрала электричество как бегемот веники.
Забавно, «полутЕрагерцовый» и «полутОрагерцовый». Разница в одной букве и в 333 раза )
Зашел на соседний научно-популярный сайт и читаю статью «Карбин — новая форма углерода, превосходящая по прочности графен и углеродные нанотрубки» (кому надо в гугле найдут). Выдержка из текста:
и чуть ниже:
Все, вопрос с получением полупроводников из углерода решен и далеко не средствами «нашумевшего» графена? Карбин в отличие от графена имеет ярко выраженный полупроводниковые свойства.
Карбин, известный еще как аллотропная форма углерода, представляет собой цепь атомов углерода, соединенных последовательными двойными связями или чередованием тройной и одиночной связи.
и чуть ниже:
Изгиб цепочки карбина приводит к возникновению дополнительного напряжения между атомами углерода, что смещает электрическую запрещенную зону этого материала, придавая ему ярко выраженные полупроводниковые свойства. Такая особенность может использоваться в различных микроэлектромеханических системах в качестве своеобразного датчика и регулятора положения. Добавляя молекулы различных веществ, к примеру, метилена (CH2), к концам молекулы карбина, можно вызвать искусственное искривление молекулы и даже сформировать ее в виде спирали, подобной спирали молекулы ДНК.
Все, вопрос с получением полупроводников из углерода решен и далеко не средствами «нашумевшего» графена? Карбин в отличие от графена имеет ярко выраженный полупроводниковые свойства.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Учёные создали графеновый транзистор с частотой работы 427 ГГц