[Enomine]

Hallo,

früher, in den 90ern und Anfang der 2000er dümpelten wir mit 1-Core-CPUs mit 200 Mhz bis 1.5 Ghz rum. Jedes Jahr kamen neue CPUs raus, die ein Stück besser waren.
Hatte sich da die Kühltechnik verbessert oder warum wurde damals das "nur" Stück für Stück schneller gemacht?

Irgendwann sind wir dann an die "magische" Grenze von 4 Ghz gestoßen, ab der es kaum mehr CPUs gibt, die mit Standardtakt so zu kaufen sind. Ich rede hier nicht von Overclocking.

Als wir dort ankamen ging die Entwicklung in Richtung Mehrkerner, anstatt die Taktrate zu erhöhen. Statt einem Pentium mit 1x 4.0 Ghz gab es dann einen Core-2-Duo mit 2x 2,5 Ghz.

Warum ist es denn einfacher einen Core-2-Duo mit 2 Prozessorkernen mit "Gesamttakt von 5Ghz" zu kühlen, anstatt einen einzelnen Prozessorkern mit einmal 5Ghz zu kühlen?

Danke - Enomine

Dieser Beitrag wurde von Enomine bearbeitet: 03. Mai 2019 - 11:35

[Gispelmob]

Weil du einen Denkfehler hast. Es gibt keinen Gesamttakt. Der Prozessor taktet nur mit 2,5 Ghz, egal wieviel Kerne vorhanden sind und 2,5 Ghz werden nicht so warm wie 5 GHz.

[IXS]

Dass die Prozessoren nur "Stück für Stück" schneller gemacht wurden, hat rein physikalische Aspekte im Hintergrund.
Das hängt unter Anderem damit zusammen, dass für die Funktion der Prozessoren elektrischer Strom benutzt wird.
Schon einmal auf eine Herdplatte gefasst? Sofern es keine Induktionsplatte ist, wird mit dem Innenwiderstand der Heizspirale direkt Hitze erzeugt
Im Gegensatz dazu werden immer neue Lösungen gesucht, die Hitze durch neue Entwicklungen zu reduzieren.
So wurde die Fertigung von 1990 ( ca. 0,35 Mikrometer) bis heute ( kleiner al 320 Nanomenter oder 0,032 Mikrometer ) deutlich verkleinert.
Das bedeutet vor allem Kürzere Wege, somit weniger Spannung an der Elektronik bei gleichem Stromfluss. Hinzu kommen Mechanismen, die den Strom im Prozessor regeln... usw...

Die verwendeten Materialien, also die Isolationsschicht um die Elektronik, sowie die Sperrschichten gehen ab einer bestimmten Temperatur anderer Wege. Um es genauer zu sagen verändern sie ihre physikalische Eigenschaft, weil sie sich chemisch verändern: Man spricht dann vom (Prozessortod)
Wobei es auch Elektronische Bausteine gibt, die mehrere Hundert Grad vertragen. Das ist aber nur "speziellen" ... Unternehmen vorbehalten.

[RalphS]

Nicht Äpfel mit Tomaten vergleichen.

Das sind verschiedene Dimensionen, die man entsprechend auch nicht individuell vergleichen kann, ebenso wie man nicht sagen kann, daß 50cm hoch dasselbe sind wie 50cm breit (oder tief).

Weitere Wärmequellen in derselben Konfiguration generieren nicht doppelt soviel Abwärme. Nur der betroffene Bereich wird größer.

Anders formuliert, wenn eine Kerze 100°C Abwärme produziert, dann kriegt man nicht 200°C dadurch, daß man eine zweite dazustellt.

Zwei CPU-Kerne leisten zunächst auch nicht mehr als einer. Daß sie es doch tun, liegt daran, daß sie *zusammen* arbeiten: Zwei PCs laufen nicht schneller als einer, auch dann nicht, wenn sie dieselbe CPU verbaut haben; nimmt man hingegen die beiden CPUs her und steckt die in einen einzelnen PC, dann ist dieser leistungsfähiger, weil er nun die eine CPU für Aufgabe A hernehmen kann und die andere für Aufgabe B: mit nur einer CPU hätte er sonst beide Aufgaben nacheinander ausführen können.

Hingegen, gäbe es nur die Aufgabe A, dann wäre dieser Computer mit den zwei CPUs nur so schnell wie ursprüngliche mit der einen.


Vor diesem Hintergrund gibt es die sogenannten Core Wars. Da es mit dem "hochfrequenter" nur noch sehr eingeschränkt funktioniert, muß man nun statt "hoch" eher "breit" bauen und hoffen, daß es ausreichend viele zu erledigende Aufgaben gibt, daß jeder der verfügbaren Kerne(CPUs) etwas zu tun bekommt.

Ein gutes Analogon findet sich da an der Stelle, wo man sich fragt, wieviele Mitarbeiter man denn jetzt anstellen soll. Einer ist womöglich zuwenig. Aber endlos viele bringt auch nichts. Stattdessen gibt es je nach Arbeitsauftrag ein Optimum (neudeutsch sweet spot), wo weniger Arbeiter (CPUs) weniger leisten würden, aber mehr Arbeiter nichts zu tun bekämen.

Im Sinne von Prozessoren wäre das dann je nach Einsatzgebiet das momentan bestmögliche Optimum. Schneller geht nicht, und mehr Kerne bringen nichts.

Wenn das erreicht ist, muß wieder überlegt werden, wie wir denn jetzt nach Höhe und Breite noch in die Tiefe bauen können.

[IXS]

Zitat (RalphS: 04. Mai 2019 - 13:10)

Anders formuliert, wenn eine Kerze 100°C Abwärme produziert, dann kriegt man nicht 200°C dadurch, daß man eine zweite dazustellt.

Oh je. Total falsches Beispiel Mehrere Kerzen erhöhen natürlich die maximale Temperatur, weil die Luft zunächst deutlich kühler ist, dabei eine einzelne Kerze deutlich abkühlt. Je mehr Kerzen, desto weniger kann abgekühlt werden.
Die Taktfrequenz eines Prozessors kann man sogar direkt mit der Anzahl Kerzen vergleichen. Je mehr Kerzen (je höher die Taktung) desto schlechter kann die Wärme abgeleitet werden.

[RalphS]

Aber nicht linear. Zwei Kerne und Kerzen heizen natürlich mehr als eine, aber eben nicht doppelt so warm.

Stichwort Wärmedichte. Aber das führt glaub ich etwas weit.