Γιατί υπάρχει όριο ταχύτητας στους επεξεργαστές CPU;

Όταν αγοράζετε έναν επεξεργαστή - cpu για τον υπολογιστή σας, υπάρχει μια μέγιστη ταχύτητα που αναγράφεται πάνω στο κύκλωμα.

Για παράδειγμα, ένας επεξεργαστής μπορεί να γράφει ότι έχει ταχύτητα 3GHz (3 γιγάκυκλοι).

Αυτό σημαίνει ότι ο επεξεργαστής μπορεί να δουλέψει χωρίς σφάλματα μέχρι αυτή την ταχύτητα, δεδομένου ότι οι θερμοκρασίες του επεξεργαστή κυμαίνονται σε αποδεκτά όρια.

Υπάρχουν λοιπόν 2 πράγματα που οριοθετούν την ταχύτητα των επεξεργαστών:

1) Η καθυστέρηση στην μετάδοση
2) Η συσσώρευση θερμότητας

Η καθυστέρηση στη μετάδοση προκαλείται από τα ”καλώδια” που συνδέουν τα διάφορα εξαρτήματα του επεξεργαστή. Τα ”καλώδια” αυτά, είναι πολύ μικρές λωρίδες από αλουμίνιο ή χαλκό χαραγμένα πάνω σε πυρίτιο.

Αλλά για αρχή ας δούμε τι είναι ένας επεξεργαστής (ή αλλιώς cpu) στον υπολογιστή μας.

Η λογική λειτουγίας του επεξεργαστή:

Ένας επεξεργαστής δεν είναι τίποτε παραπάνω από μια συλλογή από καλώδια και τρανζίστορ που συνδέονται μεταξύ τους, ενώ ένα τρανζίστορ στην ουσία είναι ένας διακόπτης on/off!

Όταν η κατάσταση ενός διακόπτη αλλάζει από on σε off ή το ανάποδο, πρέπει να δώσει ρεύμα στο καλώδιο που συνδέεται για να συνεχίσει στο επόμενο τρανζίστορ.

Αν η κατάσταση του διακόπτη αλλάξει σε off, τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο καλώδιο πρέπει να φύγουν, και αυτό χρειάζεται χρόνο.

Τώρα, όσο πιο μεγάλο το καλώδιο, τόσο πιο πολύς χρόνος απαιτείται.
Όσο το μέγεθος των συνδέσεων - καλωδίων μικραίνει, τόσο ο χρόνος που χρειάζεται για να αλλάξει η κατάσταση των διακοπτών μικραίνει.

Όμως υπάρχει ένα όριο, αφού πάντα απαιτείται χρόνος για να φορτιστούν και να αποφορτιστούν τα καλώδια. Αυτό το όριο καθορίζει την ταχύτητα του επεξεργαστή.

Υπάρχει επίσης κάποιος ελάχιστος χρόνος που χρειάζεται το τρανζίστορ για να αλλάξει την κατάστασή του.

Τα τρανζίστορ που λέτε, ενώνονται μεταξύ τους με κάποιες συνδέσεις.

Ένας περίπλοκος επεξεργαστής (όπως για παράδειγμα ο G5) έχει μεγαλύτερες συνδέσεις και το μέγεθος της μεγαλύτερης σύνδεσης περιορίζει την ταχύτητα ολόκληρου του επεξεργαστή.

Τέλος, όπως είπαμε υπάρχει και η θερμότητα. Όταν ένα τρανζίστορ φορτίζεται, υπάρχει διαρροή κάποιας ποσότητας ηλεκτρισμού. Αυτή η διαρροή προκαλεί θερμότητα.

Όσο μικραίνουν τα μεγέθη των τρανζίστορ, η διαρροή αυτή ελαχιστοποιείται, αλλά πάντα υπάρχει.

Όσο πιο γρήγορο είναι ένα τρανζίστορ, τόσο περισσότερη θερμότητα δημιουργεί. Και έτσι αυτή η συσσώρευση θερμότητας περιορίζει την ταχύτητα του επεξεργαστή!

Επεξεργαστές και overclocking

Μπορείτε να αυξήσετε την ταχύτητα του επεξεργαστή - cpu, με μια διαδικασία που λέγεται overclocking (υπερχρονισμός).

Σε πολλούς επεξεργαστές αυτό μπορεί να δουλέψει χωρίς προβλήματα.

Σε κάποιους άλλους όμως επεξεργαστές, για να τους κάνoυμε overclocking, θα πρέπει να ψύξουμε τον επεξεργαστή τεχνητά.

Και τέλος, σε άλλους επεξεργαστές, δεν είναι εφικτό γιατί υπάρχουν περιορισμοί στην μετάδοση, όπως είδαμε παραπάνω!