另外,为什么不把CPU做大一点来提高性能呢?即使要增加缓存存储容量,也只能增加缓存级数,否则缓存地址映射会非常复杂,访问地址会逐渐变慢,最后会和内存一样。如果CPU的速度被缓存拖慢了,CPU的速度就真的上不去了。如果有一种技术可以制造出一个记忆单元,不仅速度极快,还能在不消耗能量的情况下保存信息。不需要任何一级缓存或者二级缓存闪存盘,计算机架构会更简单高效。

为什么CPU的缓存不做大点?

这个涉及到缓存的地址映射逻辑。缓存越大,虽然存的东西会变多,但是地址检索会变慢,想要取到需要的东西需要更长的时间,相较之下,缓存的作用就不是加速而是减速了,所以缓存的容量被严格限制,而且都很小。即便想要提高缓存存储容量,也只能通过增加缓存级数的方式,不然就会导致缓存地址映射十分复杂,存取地址逐渐变慢,最后就跟内存一样了,如果CPU的速度被缓存拖慢的话,那这个CPU的速度就真的上不去了。

对比显卡,为什么CPU不将体积做大来提高性能?

先纠正一下,题主你说的显卡其实包括很多组件,如PCB、显存、输入输出电路等,和CPU对应的GPU也就邮票那么大一点,有些更少,算上封装,CPU和GPU的面积是很接近的。再说问题,为什么不把CPU做大些来提升性能呢?实际上,厂商们也会适当增加CPU的面积的,比如英特尔的Corei3处理器核心面积大约是126mm²,性能更好的六核Corei5或Corei7它们的核心面积近150mm²,更高端的Corei9-7980X核心大小更是484mm²,所以说,为了性能,厂商们还是会一定程度地牺牲面积的。

Corei7-8700K的核心Corei9-7920X的核心像这样通过增大面积,堆积更多的晶体管,可以简单粗暴增加CPU的核心数量、缓存容量以及更多的功能和指令集,从而达到提升性能的目的,但是,它的缺点也很明显,也就是大大地提高了成本。我们知道晶圆的尺寸是固定的,如果芯片面积越小,切割出来的芯片就越多,单个成本也就越低,另一方面,面积越大的芯片,它出现的坏点可能性就越大,不良率也远比小芯片要高,这样成本就会进一步提升。

所以,不是厂商不想能增大芯片面积来提升性能,主要原因就是成本会高出很多,可能你现在买一个CPU要1000块,而通过增加大面积让CPU性能高20%,成本可能会增加100%。因此更好的方法就是想法在更小的芯片里堆放更多的晶体管,也就是升级制造工艺。Intel不同制程工艺的成本、核心面积更先进半导体工艺一方面能降低生产成本,我们常说的多少nm指的芯片上门电路宽度,缩小这个宽度意味着可以得到更小更密集的芯片,成本于是降低了;另一方面能让CPU的频率更高电压更低,芯片内元间间距缩短后,晶体管间的电容也降低,需要的电压也就低了,这可以提高晶体管的开关频率,于是整个芯片的工作频率就上去了,CPU的性能因此得以提升。

CPUGPU等处理器二级缓存是干嘛的干嘛做那么小,为什么不做大?

简单来说,是因为成本。半导体工艺生产的东西,扣除厂房与设备折旧、开发成本外,就是晶圆材料成本(当然了,还有行政管理、营销等费用,这里就不说那么细了)。意思就是,一块晶圆的成本假设是X元,能切成100颗,每一颗芯片的成本就是X/100(不包含芯片封装,假设良率=100%)。所以,尽可能缩小芯片面积并塞进更多的晶体管,就能生产出效能更高成本更低的芯片,这就是为什么半导体生产工艺从100nm以上不断进步到如今的7nm,越先进的半导体生产工艺能制造出效能更高、成本更低的芯片。

就是昂贵的研发成本和生产设备成本。投入这么多研发升级半导体技术是有利可图的,这也是现在很难买到80486处理器的原因之一。生产80486的成本不会低于最新的i9(芯片尺寸差不多),所以80486处理器不可能卖得更便宜。这样一来,有多少人会花差不多的价钱去买一个效率只有五十分之一的芯片呢?既然很少有人会买某样东西,那么把它投入生产就是亏本买卖。


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