CPU-Aufbau/Funktionsweise

[Commander93]

Hallo, da ich mich zurzeit näher mit CPU's/Microchips beschäftige kommt mir immer wieder eine Frage: Wieso macht man den Chip nicht größer aber benutzt trotzdem die z.B. kleine 22-nm-Haswell-Architektur? So wäre doch noch mehr platz für die Transistoren, was wiederum mehr Rechenleistung heißen würde.

Ich weiß die Herstellungskosten wären höher da man mehr Silizium braucht usw bla bla bla
Blenden wir mal den Kosten-Nutzenfaktor komplett aus.

Ich würde also einen doppelt so großen Chip herstellen mit der gleichen 22-nm-Architektur, der dann wiederum doppelt so viel Platz für Transistoren bieten würde.
Funktioniert das rein von der Technischen Seite oder wär hier schon ein hacken? Und hätte er dann mehr Leistung?

Ich selber hab mir schon überlegt das der größere Chip längere Leiterbahnen bedeuted und somit der Wiederstand größer ist wodurch man insgesamt mehr Strom bräuchte was wiederum bei der 22-nm-Architektur heißt das der höhere Strom über die Leiterbahnen übergreift und es somit nicht Funktioniert?
Heißt es gibt eine maximale Größe für die verschiedenen nm-Architekturen?
Ich hoffe ihr versteht was ich meine

Wie ihr seht hab ich da noch nich so ne richtige Ahnung von dem vll könnt ihr mir ja helfen dies besser zu verstehen in der Hoffnung ihr versteht was ich meine

Lg Dominik

 

[shootme55]

Sowas gibts schon, nennt sich Haswell-E und kostet bei mehr Leistung ach mehr Geld.

 

[DeathCracker]

Oder ein neuer Xeon mit 18 cores und 36 Threads

 

[Joker_54]

Mehr Größe = Mehr Widerstand = Höhere Temps. (Mal die Transistor Menge aussen vor gelassen)
Ab einer bestimmten Größe wird der Chip einfach nicht mehr Kühlbar, da kannst du dir auch mal die Haswell-E Chips zu anschauen

 

[Commander93]

Danke Joker_54 das wenigstens ne vernünftige Antwort

Ok die höheren Temperaturen sind aber dann nur für ich sag mal herkömmliche PC's ein Problem. Wenn man sich Quantencomputer ansieht die werden teils auf 0 Kelvin gekühlt also technisch machbar bei so einer Kühlleistung aber nich für den Privatanwender.

Also sind die Temperaturen das einzige Hindernis daran?

 

[Turbo1993]

Der Herstellungsprozess ist auch nicht ganz unkritisch. Wenn man größere Prozessoren herstellt, hat man auch mehr Fläche für Fehler. Das könnte man höchstens mit einem Design kompenssieren, wo man bestimmte Teile der CPU abschaltet. Ist aber auch nicht ganz so einfach, da eine CPU viele verschiedene "spezielle" Funktionseinheiten hat, entgegen zum Beispiel einer recht "einfach" aufgebauten GPU.
Dadruch würden die Kosten pro Prozessor steigen (ich weis, war nicht gefragt) und natürlich die Verfügbarkeit sinken, da man aus einem Waver einfach weniger Prozessoren bekommt.

Ein weiteres Problem ist auch die interne Kommunikationgeschwindigkeit. Die nimmt mit steigenden Abstand der Funktionseinheiten rasant ab. So besitzt zum Beispiel ein AMD FX-8xxx zwar 8 MB L3-Cache, dieser ist aber in 4 2MB-Teile Teilspeicheraufgeteilt und jeweils möglichst nahe an ein Modul platziert. Dadruch entstehen unterschiedliche Zugriffszeiten auf den L3.

Was bestimmt auch ziemlich aufwendig ist, ist überhaupt das Layout für so einen Prozessor errechnen zu lassen. Immerhin will man kurze Kommunikationswege erreichen, ohne Hotspots zu kreieren.

 

[Commander93]

Hm das die Kommunikationsgeschwindigkein abnimmt war mir garnich bewusst aber nur logisch stimmt...

Also wenn man jetz eine Spezialanfertigung eines Waver machen würde und daraus einen sagen wir mal übertrieben DIN A 4 großen Prozessor anfertigen würde hätte er ne theoretische immense Rechenleistung die er aber nur sehr langsam und mit einer extremen Hitzeentwicklung abarbeiten kann?

Sry für die Fragen aber das Thema interessiert mich zurzeit extrem

 

[Joker_54]

Danke Joker_54 das wenigstens ne vernünftige Antwort
Ok die höheren Temperaturen sind aber dann nur für ich sag mal herkömmliche PC's ein Problem. Wenn man sich Quantencomputer ansieht die werden teils auf 0 Kelvin gekühlt also technisch machbar bei so einer Kühlleistung aber nich für den Privatanwender.
Also sind die Temperaturen das einzige Hindernis daran?

Nein, bei Silizium spielen noch andere Effekte eine Rolle, die Temps sind aber momentan eines der größten Probleme.
Bei Quantencomputern ist das ne andere Sache, da werden einzelne Atom fixiert. Da Temperatur aber uA von der Bewegung der Atome abhängt (MODELL!!!), sind diese Atome 0K "kalt".
Das System dahinter sind Laser, die auf die Atome schiessen und deren Impuls zu nahzu 0 werden lassen. Ich empfehle hierzu das Video "Quantenphysik von Dr. Rainer Blatt" von der Uni Innsbruck. Dort werden auch die Basics vom Quantencomputer beschrieben.

 

[Turbo1993]

Ein Punkt, der mir gerade noch einfällt, ist auch die Ausfallsicherheit. Theoretischt reicht schon ein Transistor, der nicht mehr Funktioniert um den ganzen Prozessor lahm zu legen. Man könnte einiges redundant auslegen, jedoch nicht alles (zumindest nicht im vertretbaren Umfang).
Das ist übrigens mittlerweile auch bei aktuellen Prozessoren ein nicht zu unterschätzendes Problem. Statistisch gesehen steigt ja die Ausfallwahrscheinlichkeit der ganzen Schaltung mit jedem neu hinzukommenden Transistor.

 

[Commander93]

Nein, bei Silizium spielen noch andere Effekte eine Rolle, die Temps sind aber momentan eines der größten Probleme.
Bei Quantencomputern ist das ne andere Sache, da werden einzelne Atom fixiert. Da Temperatur aber uA von der Bewegung der Atome abhängt (MODELL!!!), sind diese Atome 0K "kalt".
Das System dahinter sind Laser, die auf die Atome schiessen und deren Impuls zu nahzu 0 werden lassen. Ich empfehle hierzu das Video "Quantenphysik von Dr. Rainer Blatt" von der Uni Innsbruck. Dort werden auch die Basics vom Quantencomputer beschrieben.

Das Wärme mit der Bewegung von Atomen zusammenhängt versteh ich ja, bin ja nich umsonst Chemikant

Danke werd mir das Video mal anschauen

 

[Commander93]

Ein Punkt, der mir gerade noch einfällt, ist auch die Ausfallsicherheit. Theoretischt reicht schon ein Transistor, der nicht mehr Funktioniert um den ganzen Prozessor lahm zu legen. Man könnte einiges redundant auslegen, jedoch nicht alles (zumindest nicht im vertretbaren Umfang).
Das ist übrigens mittlerweile auch bei aktuellen Prozessoren ein nicht zu unterschätzendes Problem. Statistisch gesehen steigt ja die Ausfallwahrscheinlichkeit der ganzen Schaltung mit jedem neu hinzukommenden Transistor.

Auch danke für den Hinweis