從4004到core i7——處理器的進(jìn)化史-CPU構(gòu)成零件-4

　　這種增長(zhǎng)太可怕了。盡管我們可以通過比例縮小來(lái)減小CL，但仍不足以抵擋為了追求性能提升頻率而帶來(lái)的非線性增長(zhǎng)!

　　所以你應(yīng)該明白為什么CPU上要加個(gè)大大的散熱器，并且為什么現(xiàn)在主流的發(fā)展方向是多核，而不是高主頻了吧。我再貼一張著名的圖，你就對(duì)CPU功率密度的增長(zhǎng)有概念了：

　　注意8086到80286到80386的功耗不升反降。其中286->386主要是由于比例縮小，8086->80286的進(jìn)步我們后面還會(huì)講到。

　　講到這里你也明白了：

　　設(shè)計(jì)上的低功耗很多時(shí)候并不是為了節(jié)約能源，而僅僅是保證芯片不要熔化罷了。

　　(看看上面這張圖，你就明白煎雞蛋神馬的簡(jiǎn)直是太正常了。)

　　電池供電的攜帶全尺寸CPU的設(shè)備也是很最近才有的事情呢。

　　好了，我終于講到最后一個(gè)基本的概念了：比例縮小(scaling down)。

　　為什么我們總是在一塊小小的硅片上集成越來(lái)越多的晶體管?一般來(lái)說(shuō)主要有2個(gè)原因：

　　1.我們需要更多的晶體管。對(duì)于CPU，更多的核，更大的緩存，這些無(wú)疑比以往任何時(shí)候都多得晶體管。現(xiàn)在的處理器最多可以達(dá)到40億只晶體管，還不包括緩存。

　　2.我們需要更快的速度。正如你要在下面看到的那樣，比例縮小可以提高器件的反應(yīng)速度。在IC的世界里，快就是好。在速度面前，面積和功耗統(tǒng)統(tǒng)靠邊站。我們可以忍受液氮冷卻和億美元數(shù)量級(jí)的流片費(fèi)用，但不能忍受脫離摩爾定律的CPU性能。(聽起來(lái)是不是很黑暗...)

　　看看下面這張表格，你就會(huì)明白比例縮小究竟為我們帶來(lái)了什么。注意，這張表中仍然以上面的反相器為例：

　　表中的S=Scaling Factor>1，為了便于理解可以想象成S是將原有器件完全按比例壓縮的比例值。

　　注意用紅圈全出的項(xiàng)。intrinsic delay代表的是反相器不接任何負(fù)載時(shí)的延時(shí)，power density代表的是將器件緊密排列后整體的功率密度。

　　現(xiàn)在你應(yīng)該明白了，比例縮小在讓CPU變得越來(lái)越快的同時(shí)也讓它變得越來(lái)越燙。