Что такое нанометры и почему они так важны для процессоров? Скотт Лэнг попадает в ловушку и придумывает способ сбежать. Внезапно он надевает свой костюм Человека-муравья, помещает частицу Пима за пояс и нажимает кнопку, которая заставляет его сжаться, как будто завтра не наступит. Есть момент, когда он настолько мал, что его размер можно измерить только в нанометрах, и, хотя он продолжает, мы остановимся на этом. Никаких домыслов или фантазий, никакого квантового мира или путешествий во времени.
Поскольку нанометры – это всего лишь единица измерения, и ее название уже давно играет важную роль в описании производительности процессоров, как мобильных, так и настольных. И как это ни странно звучит, меньше в данном случае – значит лучше, хотя нюансы всегда есть. Давайте посмотрим, что такое нанометры и как они влияют на производительность процессора.
Что мы имеем в виду, когда говорим о нанометрах?
Гонка нанометров – одна из самых важных гонок, происходящих в мире процессоров в дополнение к другим, таким как искусственный интеллект или тактовая частота. Например, последнее поколение мобильных чипов создается с использованием пяти нанометровых процессов, и все указывает на то, что в конце этого года мы сделаем новый шаг вперед, спустившись на новую ступеньку до четырех нанометров.
Когда мы говорим о нанометрах в процессоре, мы имеем в виду размер его мельчайших компонентов, транзисторов, составляющих большую часть его поверхности. Чтобы делать их все меньше и меньше, все чаще необходимо разрабатывать машины, способные выполнять этот процесс, и в то же время разрабатывать методы, которые позволяют избежать логических проблем, связанных с наличием компонентов такого размера.
Нанометр – это одна миллиардная метра, 10, увеличенная до -9, чтобы дать нам представление. Чтобы знать его размер, один миллиметр содержит один миллион нанометров. Вот насколько крошечный нанометр. Это означает, что новейшие транзисторы, изготовленные, например, для Snapdragon 888 или Apple A14 Bionic, имеют размер в 5 раз больше. Другими словами, они в 200 000 раз меньше миллиметра. Это возмутительная сумма.
Производство таких небольших компонентов требует не только все более совершенного оборудования, но также означает, что мы сталкиваемся с такими проблемами, как тот факт, что размер атома гелия составляет 0,1 нанометра. Таким образом, один транзистор в Snapdragon 888 измеряет эквивалент 50 атомов гелия. Это довольно много. И это число продолжает уменьшаться из поколения в поколение, пока у нас не останется выбора, кроме как прибегнуть к квантовым вычислениям.
Так работает процессор, грубо говоря
Не вдаваясь в излишне технические вопросы, которые понимают лишь немногие (и меня не было бы среди них), процессор – это сложная сеть транзисторов, связанных таким образом, что они способны выполнять очень сложные математические операции. Электричество проходит через поверхность процессора, и проблемы решаются на полной скорости, потому что электричество – это мать всего этого.
Все это намного сложнее, потому что в процессоре есть память для хранения данных, блоки управления, которые координируют каждый компонент, и знаменитые внутренние часы, которые определяют ГГц процессора (каждый герц – это активация процессора в секунду, гигагерц это миллиард активаций в секунду). Но вкратце, вот как это работает и как устроено.
Мы говорим о двоичном коде во множестве технологических примеров, и это также относится к миру процессоров. Электричество проходит через транзисторы, выполняющие операции, и когда свет проходит через один, он включается, и у нас есть единица, а когда его нет, он выключается, и у нас появляется ноль. Итак, между нулями и единицами процессор выполняет каждую свою операцию.
Понимание этого является ключом к пониманию важности нанометров, потому что чем меньше размер транзистора, тем быстрее будет проходить энергия через него и, следовательно, тем быстрее он будет решать уравнения, поставленные алгоритмом, который мы пытаемся запустить на нем. Итак, у нас уже есть первый из ключей, уменьшая количество транзисторов, мы также сокращаем расстояние, которое проходит свет во время работы процессора. Затем мы увеличиваем вычислительную мощность процессора, а также пользуемся этим, чтобы снизить энергопотребление.
С другой стороны, производство все меньших и меньших транзисторов означает, что они занимают меньше места, и, следовательно, мы можем разместить больше транзисторов в той же области, или мы можем оставить то же количество транзисторов, но процессор станет меньше. Хотя последнего практически не бывает, и каждый нанометр, потерянный при производстве, увеличивает плотность каждого процессора. Итак, у нас уже есть второй ключ: меньшие транзисторы равны большему количеству транзисторов на процессор и больше возможностей для решения уравнений. Другими словами, снова больше мощности.
Таким образом, мы приходим к выводу, что уменьшение размеров транзисторов благодаря новой технологии производства позволяет увеличить их исходную мощность. Затем есть тысяча и еще один фактор, который решает, что делать с этим увеличением мощности, и мы обнаруживаем, что у нас есть более или менее эффективные чипы с точки зрения энергии или выполнения кода, но суть сводится к следующему: чем меньше, тем мощнее . Мир перевернут.