摩爾定律與基辛格規則

2021-08-30 18:38:35 字數 1664 閱讀 1144

一、摩爾定律

摩爾定律是指ic上可容納的電晶體數目,約每隔18個月便會增加一倍,效能也將提公升一倍。摩爾定律是由英特爾(intel)名譽董事長戈登·摩爾(gordon moore)經過長期觀察發現得之。

到底什麼是"摩爾定律'"?歸納起來,主要有以下三種"版本":

1、積體電路晶元上所整合的電路的數目,每隔18個月就翻一番。

2、微處理器的效能每隔18個月提高一倍,而**下降一半。

3、用乙個美元所能買到的電腦效能,每隔18個月翻兩番。

以上幾種說法中,以第一種說法最為普遍,第

二、三兩種說法涉及到**因素,其實質是一樣的。三種說法雖然各有千秋,但在一點上是共同的,即"翻番"的週期都是18個月,至於"翻一番"(或兩番)的是"積體電路晶元上所整合的電路的數目",是整個"計算機的效能",還是"乙個美元所能買到的效能"就見仁見智了。

二、基辛格規則

「基辛格規則」 是相對於「摩爾定律」而來的,同樣這個規則也是以處理器業界聞名的英特爾首席技術官帕特·基辛格名字命名的。這個規則內容如下:

今後處理器的發展方向將是研究如何提高處理器效能,並使得計算機使用者能夠充分利用多工處理、安全性、可靠性、可管理性和無線計算方面的優勢,而使用多核心的處理器。多核心處理器不僅僅是通過提公升處理器的頻率來提公升效能,更通過提公升電晶體的效能來再次帶動處理器效能的提高。」

簡單說就是「摩爾定律」是以追求處理效能為目標,而「基辛格規則」則是追求處理器的效能,雖然只有一字之差,可是卻相差甚遠。效能強調的是處理器的每單位功耗發揮的效能,即效能除以功耗。

補充知識一:微處理器衡量的新標準

微處理器效能=頻率×每個時鐘週期的指令數,即performance = f*ipc(f為頻率,i為高階語言程式編譯後在機器上執行的機器指令數目,c為執行每條機器指令所需的平均機器週期)。要提高微處理器的效能,可以通過提高其執行頻率和提高每個時鐘週期處理的指令數目。

微處理器功率=頻率×寄生電容×工作電壓的平方,即power = f*c*v2(f是開關頻率,c是電容負載,v是電源電壓)。要減少微處理器的功耗,可以通過減少其執行頻率、減少工作電壓和寄生電容。

對於相同製造工藝的處理器來說,提高執行頻率可以提高其效能,但頻率越高所消耗的功率也越高。顯然,不斷提高主頻的做法會遇到瓶頸。處理器的主頻越來越高,其帶來的功耗和散熱問題,讓晶元設計師很難比較圓滿地解決。為減少功耗,就要降低執行頻率、工作電壓和寄生電容。

如果把微處理器看做乙個能量轉換器,那麼就會很自然地提出衡量它的乙個主要指標—轉換效率問題,導致出現了業界對微處理器評價的新標準:微處理器效能=每指令耗能(energy per instruction,epi)和每瓦效能p/w的概念。epi值越大,處理器的能源效率就越差,後者則剛好相反。一顆微處理器的epi決定因素有三個方面:設計(包括微架構、邏輯、電路、佈線等等)、加工工藝和供電電壓。

補充知識二:電晶體數目提公升遭遇的瓶頸——隧道效應

所謂隧道效應,是指在兩片金屬間夾有極薄的絕緣層(厚度大約為1nm(1e9m),如氧化薄膜),當兩端施加勢能形成勢壘v時,導體中有動能e的部分微粒子在e補充知識三:處理器頻率提公升遭遇的瓶頸——能耗

英特爾從p4開始採用增加管線長度的方法來提公升工作頻率,但前進至3ghz以上後,遭遇到因漏電流問題導致產生大量廢熱,限制晶元頻率提公升的瓶頸,通過增加管線長度來提公升工作頻率的技術已經走到盡頭。

摩爾定律失效否?

第一,什麼是摩爾定律 一般有三個說法 1.積體電路晶元上所整合的電路的數目,每隔18個月就翻一倍。2.微處理器的效能每隔18個月提高一倍,或 下降一半。3.用乙個美元所能買到的電腦效能,每隔18個月翻兩倍。在最初提出的週期是一年後來改為兩年,最後人們預設為18個月。第二,摩爾定律曾帶來了什麼 可以說...

摩爾定律還有效嗎

摩爾定律是由英特爾 intel 創始人之一戈登 摩爾 gordon moore 提出來的。其內容為 當 不變時,積體電路上可容納的元器件的數目,約每隔18 24個月便會增加一倍,效能也將提公升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦效能,將每隔18 24個月翻一倍以上。這一定律揭示了資訊科技進步的速度。...

摩爾定律還有效嗎?

什麼是摩爾定律?摩爾定律是由英特爾 intel 創始人之一戈登 摩爾 gordon moore 提出來的。其內容為 當 不變時,積體電路上可容納的元器件的數目,約每隔18 24個月便會增加一倍,效能也將提公升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦效能,將每隔18 24個月翻一倍以上。這一定律揭示了資訊...