局域網SDN技術硬核內幕 - 前傳 多核技術爲摩爾定律延壽

前面提到了,CPU的功率與主頻成正比,同時也與更加精良的設計工藝有關。那麼,如果我們不斷改進設計工藝,同時無限制地提高主頻,是不是就可以無限制地提高CPU的計算能力呢?
然而,事實並非如此。

讓我們看一看Intel主流消費級CPU主頻的演進歷史:

100MHz 1996年 Pentium
200MHz 1997年 Pentium MMX
400MHz 1999年 Pentium II
800MHz 2001年 Pentium III
1.6GHz 2003年 Pentium 4
3.2GHz 2013年 四代Core i5
6.4GHz ……………………遙遙無期

這是爲什麼呢?

原來,理想和現實是有差距的。
在這裏插入圖片描述
正如直播平臺的網紅小姐姐在現實中有可能是資深美女一樣,數字電路教科書上橫平豎直的波形,在實際電路中並非如此:
在這裏插入圖片描述
示波器看到的卻是下面這樣:
在這裏插入圖片描述
可見,頻率越高,數字信號越容易被幹擾。爲了抵抗干擾,需要提升數字電路的電壓。但,提升電壓帶來的後果卻是——
在這裏插入圖片描述
如果電壓提升10%,那麼將導致功率增加20%。這種平方正比關係,是讓使用者無法接受的。
這也就是CPU主頻遲遲沒有突破4GHz大關的原因。
那麼,既然主頻停滯不前,戈登·摩爾指出的,每18個月,計算機的計算能力翻倍,又是如何實現的呢?
我們可以使用另一種方式解決問題:
既然頻率不能提升,我們可以在一臺計算機中安裝多個CPU,甚至將多個CPU內核封裝在一顆處理器中。
這就是在21世紀初進入消費級市場的多核技術。
目前,Intel 酷睿處理器支持的核數已經達到8個,而服務器使用的XEON白金處理器更是達到28個之多。其他廠商也有基於ARM、MIPS的多核處理器進入市場,並統治特定細分市場領域。
採用多核處理器的本質是利用並行計算技術,在主頻提升遇到物理瓶頸時,爲摩爾定律延壽。

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