CPU的主频,即CPU内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)。通常所说的某某CPU是多少兆赫的,而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度,其实不然。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度,与CPU实际的运算能力并没有直接关系。主频和实际的运算速度存在一定的关系,但目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系,因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标(缓存、指令集,CPU的位数等等)。由于主频并不直接代表运算速度,所以在一定情况下,很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以较低的主频,达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能,所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。
CPU的主频不代表CPU的速度,但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说,假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令,那么当CPU运行在100MHz主频时,将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半,也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半,自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度,还与其它各分系统的运行情况有关,只有在提高主频的同时,各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后,电脑整体的运行速度才能真正得到提高。
提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求导线越细越短越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制,是CPU主频发展的最大障碍之一。
生产一个2克重的计算机芯片,需要32公斤水资源,也就是0.032吨水。在晶圆上烧刻电路图案需要用大量的超纯水冲洗,一个硅片需要3到4个月的时间才能加工为成品。
一项研究结论指出:“与硬件使用和能源消耗相比,芯片制造是碳排放的主要来源。”最先进的芯片制造商比一些传统的重污染行业的碳排放量更大。
在晶圆上烧刻电路图案需要用大量的超纯水冲洗,一个硅片需要3到4个月的时间才能加工为成品,每做出一批硅片都要消耗大量的电力和水,排出更多的温室气体。
台积电一年的耗水量在160亿到170亿吨之间。其耗水量差不多达到半个三峡大坝的总蓄水量。同时在芯片半导体的生产加工过程中,对于水质的要求越来越高。为了保证生产出超大规模的集成电路,除高纯原材料、高纯气体、高纯化学药品外,超纯水也是其中最关键的因素之一。
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