چرا در افزایش سرعت پردازشگر (CPU) با محدودیت مواجه هستیم؟

صفحه نمایش های لمسی چگونه کار می کنند؟
شهریور ۶, ۱۳۹۴
چه چیزی شیشه را شفاف می سازد؟
شهریور ۸, ۱۳۹۴

[iconbox title=”درحال ویرایش!” title_align=”center” content_align=”center” title_color=”#dd3333″ align=”center” type=”vector” icon=”momizat-icon-pencil2″ icon_align_to=”box” size=”24″ icon_color=”#dd3333″ icon_color_hover=”#dd9933″ ]این مطلب هنوز ویرایش نهایی نشده است! لطفا شکیبا باشید.[/iconbox]

[divide style=”dots” width=”short” color=”#81d742″]

وقتی شما یک سی پی یو می خرید روی آن یک سرعت بیشینه حک شده است برای مثال ممکن است ۳ GHz زده شده باشد . این بدین  معنی است که سی پی یو در آن سرعت یا سرعت های کمتر از آن (در محدوده ی دمای معمولی ) بدون هیچ خطایی کار خواهد کرد . دو چیز است که سرعت یک آی سی یا پردازنده را محدود می کند :

  1. تاخیر ارسال روی چیپ (Transmission Delays)
  2. گرمایی که چیپ تولید می کند.

تاخیر ارسال روی سیمهایی که قسمت های مختلف آی سی را به هم وصل می کند رخ می دهد . سیمهای درون یک آی سی از جنس نوارهای آلومینیمی یا مسی فوق العاده نازک بوده و روی سیلیکون حک شده اند.

یک آی سی چیزی نیست به جز مجموعه ای از ترانزیستورها و سیم ها که به هم متصل شده اند و یک ترانزیستور هم چیزی جز یک کلید روشن و خاموش نیست.

وقتی یک کلید حالتش را تغییر می دهد و از روشن به خاموش و یا بلعکس می رود ، مجبور است سیمی را شارژ کند و یا آن را تخلیه کند که آن هم به ترانزیستور بعدی وصل است و الی آخر . فرض کنید که ترانزیستور روشن است در این صورت ، سیم متصل به آن پر از الکترون است. وقتی کلید خاموش می شود مجبور است الکترون های سیم را تخلیه کند و این کار زمان می گیرد . هرچه سیم بزرگتر باشد زمان بیشتری می برد . هرچه اندازه سیم ها طی سالیان کوتاه تر شده است ، زمان لازم برای تغییر حالت هم کوتاه شده است اما محدودیت هایی هم وجود دارد . پر و خالی کردن سیم ها با الکترون زمان می برد . این محدودیت ها سبب محدودیت سرعت روی آی سی می شود .

همچنین یک زمان برای تغییر حالت ترانزیستور لازم است . ترانزیستور ها به طور زنجیره وار به هم وصل هستند بنابر این تاخیر ترانزیستور ها با هم جمع می شوند . در یک آی سی پیچیده مثل G5 ، زنجیره های طولانی تری وجود دارد و بنابراین طول بزرگترین زنجیر ، حداکثر سرعت کل چیپ را محدود خواهد کرد .

cpu heat flir

گرما هم یکی از عوامل کندی سرعت  پردازنده هاست:

هر زمان که یک ترانزیستور تغییر حالت می دهد (روشن و یا خاموش می شود ) ، مقداری جریان نشت می کند . این جریان برق سبب حرارت می شود ، هرچه اندازه ی ترانزیستور کوچکتر شود جریان تلف شده و (بنابر این ) گرما کاهش پیدا می کند ، اما هنوز حرارت تولید می شود . هرچه سرعت یک چیپ بالاتر رود گرمای بیشتری ایجاد خواهد شد.

تولید حرارت محدودیت دیگر روی سرعت ایجاد می کند . شما می توانید آی سی خود را در یک سرعت بالاتر بکار اندازید که به این کار (اور کلاکینگ) گفته می شود .

در بسیاری از آی سی ها خصوصاً مدل های خاصی از سلرون (Celeron) این کار به خوبی جواب می دهد . در بعضی موارد شما بایستی آی سی را به طور مصنوعی خنک کنید تا بتوانید آن را اورکلاک کنید.

در مواردی هم شما نمی توانید اورکلاک کنید چون بلافاصله شما با تاخیر انتقال مواجه می شوید.

[iconbox title=”” title_align=”center” content_align=”center” content_color=”#59d600″ align=”center” type=”vector” icon=”enotype-icon-cc” icon_align_to=”box” size=”32″ icon_color=”#81d742″ icon_color_hover=”#ffffff” ]ترجمه و گردآوری: جعفرصادق خورشیدی بنام و علی خورشیدی بنام | این مطلب در مجله «دانشمند» نیز منتشر شده است | انتشار با ذکر منبع و نام نویسنده مجاز است![/iconbox]

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *