CPU-Grenzen?

[Amarok]

Physik ist was wunderbares und hat auch seine Grenzen:

Hat sich wer schon einmal Gedanken darüber genacht (oder kennt einen Link) wie weit man die Hz theoretisch hinaufschrauben kann?

Wie hoch kann man gehen (inklusive Abkühlung gegen 0°K)? Wäre dann die Hz nicht gegen unendlich?

Was ist realistisch (so in den nächsten 1000 Jahren ;) )?

[ow]

Die Frage ist so nicht sinnvoll.

Die Zukunft gehoert naemlich den Quantenrechnern.

[Gohan]

Also für die nächsten 10 Jahre kann ich mich nur auf die Aussage von Intel stützen und sagen 10.000 Mhz sind möglich ;)

[aths]

Das ist nur eine gewagte Spekulation, ow.

[aths]

Amarok

<Krümelkackerei>
Nahe 0°K gibts nicht, höchstens nahe 0 K. (Ohne "Grad".)
</Krümelkackerei>

Wenn es nicht mehr groß weiter in die Höhe geht (obwohl ein Ende derzeit noch nicht abzusehen ist) geht es in die Breite.

Wenn du nach Limits fragst, diese bestehen einfach durch die Lichtgeschwindigkeit. Zumindest hier treten immer Latenzen auf (von den Schaltvorgängen mal ganz abgesehen) was eine beliebige Steigerung bei gegebener Chipgröße natürlich nicht erlaubt.

ows "Quantenrechner" sind aktuell nur Gedankenspielereien. Es würde im Prinzip auf massive Parallelverarbeitung hinaus laufen.

[Demirug]

Das Problem bei erhöhen der taktrate ist ja "eigentlich" nur das die dabei entstehende Wärme abgeführt werden muss.

Auf diesem Sector gibt es eine neue Entwicklung

http://www.coolchips.gi/

Oder man versucht die Wärmeentwicklung direkt zu vermeiden

http://www.golem.de/0206/20190.html

[Unregistered]

was sind quantenrechner ???
die quanten die ich kenn , auf denen lauf ich ;)

[Pirx]

Dann gibts da auch noch das Gerücht? von Chips, die keinen festen Takt haben, und die sehr viel effizienter als die heutigen sein sollen.
Mehr weiß ich aber davon auch nicht...

[ow]

Originally posted by aths
Das ist nur eine gewagte Spekulation, ow.


Dafuer sind wir hier ja im Spekulationsforum.:D

[ow]

Originally posted by aths


ows "Quantenrechner" sind aktuell nur Gedankenspielereien.


Das es bereits lauffaehige Quanten'rechner' gibt weisst du aber??

[ow]

Originally posted by Pirx
Dann gibts da auch noch das Gerücht? von Chips, die keinen festen Takt haben, und die sehr viel effizienter als die heutigen sein sollen.
Mehr weiß ich aber davon auch nicht...

Ja, es gibt auch asynchrone Prozessoren die ohne Takt arbeiten. Gibt's schon seit einigen Jahren und laufen AFAIK recht gut.

[Distroia]

Asynchrone Prozessoren werden wohl erst dann Verwendung als CPU finden, wenn man mit herkömmlichen Prozessoren kaum noch Fortschritte macht, und das wird noch eine ganze Weile dauern. Das Prinzip von asynchronen Prozessoren ist eigentlich ganz einfach. Es wird einfach der Befehl an die nächste Stufe der Pipeline weitergegen, wenn die vorherige fertig ist mit rechnen. Das Problem ist bloß, wie man erkennen und "mitteilen" kann, wann eine Stufe der Pipeline ihre arbeit verrichtet hat.

An Quantencomputer ist im Moment wirklich noch nicht zu denken. Es gibt zwar schon lauffähige Quantencomputer, aber so viel ich weiß, könnnen die nicht viel mehr als 1+1 zusammenzuzählen.

Aber selbst mit der herkömmlichen Technik ist noch lange nicht Schluss. Es sind mindestens Strukturbreiten von 35nm möglich, noch vor ein paar Jahren hat man geglaubt, dass bei 50nm Schluss ist. 35nm wird man wahrscheinlich frühestens 2009 erreicht haben.

[ow]

Originally posted by Distroia
Asynchrone Prozessoren werden wohl erst dann Verwendung als CPU finden, wenn man mit herkömmlichen Prozessoren kaum noch Fortschritte macht, und das wird noch eine ganze Weile dauern. Das Prinzip von asynchronen Prozessoren ist eigentlich ganz einfach. Es wird einfach der Befehl an die nächste Stufe der Pipeline weitergegen, wenn die vorherige fertig ist mit rechnen. Das Problem ist bloß, wie man erkennen und "mitteilen" kann, wann eine Stufe der Pipeline ihre arbeit verrichtet hat.



Ja, so funktioniert das. Die von dir angesprochenen Probleme sind aber bereits geloest und lauffaehige asynchrone CPUs existieren.
Gab da mal einen interessanten Artikel in der c't drueber.


An Quantencomputer ist im Moment wirklich noch nicht zu denken. Es gibt zwar schon lauffähige Quantencomputer, aber so viel ich weiß, könnnen die nicht viel mehr als 1+1 zusammenzuzählen.


Quantenrechner arbeiten ja anders als herkoemmliche CPUs, das Problem hierbei ist, die Algorithmen entsprechend an die Arbeitsweise von Quantenrechnern anzupassen.


Aber selbst mit der herkömmlichen Technik ist noch lange nicht Schluss. Es sind mindestens Strukturbreiten von 35nm möglich, noch vor ein paar Jahren hat man geglaubt, dass bei 50nm Schluss ist. 35nm wird man wahrscheinlich frühestens 2009 erreicht haben.


Korrekt AFAIK:).

[BlackBirdSR]

es hieß unzählige Male schon dass bei so und so viel MHZ endgültig schluss sein.

vor einiger Zeit, wurde doch behauptet bei 2GHZ wäre schluss.
Man würde an die Grenzen der Physik stoßen und man könnte nicht kleiner als 0.10µ produzieren etc..

naja wo stehen wir heute? 0.9µ sind gesichert, und man will noch kleinere Strukturen fertigen.

der P4 hat 2 spezielle Pipelinestufen die nur dafür sorgen das die informationen von einem Teil des Chips rechtzeitig zum anderen Ende kommen.

und es wird noch einige Zeit weitergehen, aber wann es wirklich vorbei ist kann man wohl nicht wirklich sagen, siehe die Aussagen das bei 2GHZ schluss sei.

[ow]

Originally posted by BlackBirdSR


und es wird noch einige Zeit weitergehen, aber wann es wirklich vorbei ist kann man wohl nicht wirklich sagen,


Doch, leider kann man das. Was die heutige Technik betrifft auf jeden Fall. Durch Verkleinerung der Strukturen naehert man sich immer mehr dem Bereich, in dem Quantengesetze gelten. Und das vertraegt sich nicht mit der derzeitigen 'herkoemmlichen' Technik.

[Distroia]

Originally posted by ow


Ja, so funktioniert das. Die von dir angesprochenen Probleme sind aber bereits geloest und lauffaehige asynchrone CPUs existieren.
Gab da mal einen interessanten Artikel in der c't drueber.




Den Artikel hab ich damals auch gelesen. War sehr interessant, auch wenn ich höchstens die Hälfte verstanden hab.

Es gibt zwar funktionierende asynchrone Prozessoren, die Frage ist bloß, ob sie sich auch kommerziell lohnen. Gibt es schon kommerziell genutzte asynchrone Prozessoren? Ich kenne jedenfalls keinen, aber vielleicht gibt es ja wirklich welche. Wenn sich asynchrone Prozessoren durchsetzten, dann werden sie wahrscheinlich erstmal für ganz bestimmte Einstzzwecke, vor allem da, wo es auf Energiesparen ankommt genutzt werden, und sich dann langsam auf anderen Gebieten durchsetzten.

[Amarok]

Originally posted by aths
Amarok

<Krümelkackerei>
Nahe 0°K gibts nicht, höchstens nahe 0 K. (Ohne "Grad".)
</Krümelkackerei>

[Rekrümelkackerei]
Meine Schreibweise ist nicht ganz korrekt, das stimmt, aber von "Grad Kelvin" zu sprechen schon (zumindest wird das selbst auf UNIs und Fachzeitschriften so gepflogen)
[/Rekrümelkackerei]

Wie laufen solche asynchronen Prozessoren?

[Amarok]

*schieb*

[Quasar]

Originally posted by Distroia
Asynchrone Prozessoren werden wohl erst dann Verwendung als CPU finden, wenn man mit herkömmlichen Prozessoren kaum noch Fortschritte macht, und das wird noch eine ganze Weile dauern. Das Prinzip von asynchronen Prozessoren ist eigentlich ganz einfach. Es wird einfach der Befehl an die nächste Stufe der Pipeline weitergegen, wenn die vorherige fertig ist mit rechnen. Das Problem ist bloß, wie man erkennen und "mitteilen" kann, wann eine Stufe der Pipeline ihre arbeit verrichtet hat.


So.

[mofa84]

Originally posted by Amarok
Wie hoch kann man gehen (inklusive Abkühlung gegen 0°K)? Wäre dann die Hz nicht gegen unendlich?Wenn man so weit runter ginge dann wäre ein Stoff, geschweige denn ein Halbleiter aber nicht mehr so gut leitend, sprich da wär dann wohl nicht mehr viel mit rechnen.


Und was sind bzw. wie funktionieren Quantenrechner?

Erinnert mich wieder an heute morgen in der Uni, Tag der offenen Tür, da hab ich mir mal nen Film und nen Vortrag über Chipdesign & Herstellung reingezogen - einfach krank! ;)

[Distroia]

Originally posted by mofa84
Wenn man so weit runter ginge dann wäre ein Stoff, geschweige denn ein Halbleiter aber nicht mehr so gut leitend, sprich da wär dann wohl nicht mehr viel mit rechnen.



Wenn die Temperatur gegen 0K geht, wird der Widerstand immer geringer, der Stoff leitet also besser. Deshalb funktionieren die jetzigen Supraleiter ja auch nur bei sehr niedrigen Temperaturen. Ich denke das hat schon einen Grund, dass man Halbleiter und keine Leiter verwendet (die Doppeldeutigkeit des Wortes "Leiter" ist mir durchaus bewusst, also bitte keine dummen Kommentare ;) ). Was würde denn in einem Prozessor passieren, wenn der Widerstand zu klein wird???

[Distroia]

Originally posted by Quasar


So.

Wie soll ich das verstehen???

[Demirug]

Originally posted by Distroia


Wenn die Temperatur gegen 0K geht, wird der Widerstand immer geringer, der Stoff leitet also besser. Deshalb funktionieren die jetzigen Supraleiter ja auch nur bei sehr niedrigen Temperaturen. Ich denke das hat schon einen Grund, dass man Halbleiter und keine Leiter verwendet (die Doppeldeutigkeit des Wortes "Leiter" ist mir durchaus bewusst, also bitte keine dummen Kommentare ;) ). Was würde denn in einem Prozessor passieren, wenn der Widerstand zu klein wird???

Der wiederstand kann nicht zu klein werden. Der Ideeale Transitor hat im offenen Zustand einen Widerstand von 0 ohm und im geschlossenen sollte er unendlich sein. Für die verbindungen zwischen den transitoren gilt ebenfalls das diese im Ideealfall 0 ohm haben.

Bei einer solchen CPU würde absolute keine Verlustleistung entstehen. Man könnte sie also eigentlich undendlich hoch takten. Jetzt kommt uns allerdings das Problem das sich die signale innerhalb einer CPU nicht unendlich schnell bewegen können (genaue Zahl hab ich gerade nicht im Kopf). Was man ebenfalls noch berücksichtigen muss ist das Transitoren eine gewisse Ladungsmenge benötigen bis zu schalten (Der Ideeale braucht ein elektron). Deshalb muss man bei OC auch die Corespannung erhöhen. Aus diesen Beschrägungen ergibt sich das man eine CPU nicht unendlich schnell takten kann selbst wenn man supraleiter hat.

[Quasar]

Originally posted by Distroia


Wie soll ich das verstehen???

Am besten in Bezug auf Amaroks Posting.

[Wuzel]

Hmm, andere frage, wer entwickelt denn die neuen 'superchips' ?
Ein normaler Mensch kann doch nimmer sowas designen oder doch ?
Also ich hab mal sone komische belichtungsschablone gesehen, von nem 486'er ;)
Aber meine salami, der typ, der das blickt, also die schaltung da noch durchschaut ist irgendwie gott.
Wenn die jetzt noch kleiner werden, also noch mehr transis drauf kloppen können .....

Hmm, was ist eigentlich mit dem skin effekt ? der kommt doch irgendwann mal auch ? Dann reduziert sich der leitungsdurchmesser und der widerstand geht hoch oder ?
Sprich ab ner gewissen 'struktur' der leitungen wirds im wahrsten sinne eng.

Tja intresantes thema find ich ...

[_Funkiwi_]

also ich hab mal gehört das die entwicklung in ne andere richtung gehen soll: intelligenter Staub ! (dies ist KEIN witz)
da staub ich immerwieder gleich anordnet, egal wie man ihn durchwibelt kann man die energie dann irgendwie nutzen oder so ähnlich...........könnte es sowas geben ???

[Demirug]

Originally posted by Wuzel
Hmm, andere frage, wer entwickelt denn die neuen 'superchips' ?
Ein normaler Mensch kann doch nimmer sowas designen oder doch ?
Also ich hab mal sone komische belichtungsschablone gesehen, von nem 486'er ;)
Aber meine salami, der typ, der das blickt, also die schaltung da noch durchschaut ist irgendwie gott.
Wenn die jetzt noch kleiner werden, also noch mehr transis drauf kloppen können .....


Denn neuen "Superchip" entwickelt man mit den aktuellen Superchips. Es gibt für Chipsdesign extra eine Beschreibungssprache. Damit entwickelt man dan einzelne Komponenten (z.b. ein ALU Register). Im nächtsen Schritt werden dann diese Komponeten zusammengesetzt. Und im letzten Schritt wird das ganze dann durch einen speziellen Compiler in die Chipmaske umgesetzt. Ein großer Teil des Knowhows der großen Firmen steckt in diesen Compilern .

[Wuzel]

Originally posted by Demirug


Denn neuen "Superchip" entwickelt man mit den aktuellen Superchips. Es gibt für Chipsdesign extra eine Beschreibungssprache. Damit entwickelt man dan einzelne Komponenten (z.b. ein ALU Register). Im nächtsen Schritt werden dann diese Komponeten zusammengesetzt. Und im letzten Schritt wird das ganze dann durch einen speziellen Compiler in die Chipmaske umgesetzt. Ein großer Teil des Knowhows der großen Firmen steckt in diesen Compilern .

Ohh shit, das erinnert mich an son SI-FI Roman, wo die Maschienen sich selbst weiterentwickelt hamm und unbemerkt 'intelligent' wurden ...... :biggrin:

[Legolas]

Hab glaub ich mal gelesen, daß ein einzelner Ingeneur über max. 1 Mio. Transistoren den Überblick behalten kann, und wirklich verstehen, was in der Million so alles passiert. Weiß nicht, wie das jetzt ausschaut, da die Tools zum Chipdesign ja immer besser werden.

[mofa84]

Originally posted by Legolas
Hab glaub ich mal gelesen, daß ein einzelner Ingeneur über max. 1 Mio. Transistoren den Überblick behalten kann, und wirklich verstehen, was in der Million so alles passiert. Weiß nicht, wie das jetzt ausschaut, da die Tools zum Chipdesign ja immer besser werden. Hab gester mal so ein Programm gesehen, kostet im 6 bis 7stelligen Bereich!

[Legolas]

Originally posted by mofa84
Hab gester mal so ein Programm gesehen, kostet im 6 bis 7stelligen Bereich!

Das is logisch, sind ja auch saumässig kompliziert würd ich sagen, und das kostet dann natürlich.

[aths]

Originally posted by ow Das es bereits lauffaehige Quanten'rechner' gibt weisst du aber?? Wo denn?

[Stone2001]

Originally posted by aths
Wo denn?
Im IBM-Almaden-Forschungszentrum im kalifornischen San Jose bzw. in der Stanford-Universität! :)
Ein Team beider Institute hat es geschafft, mit Hilfe eines Quantenrechners, die Zahl 15 in ihre Primfaktoren 3 und 5 zu zerlegen!

[RAL]

http://www.golem.de/0112/17521.html

[Meta]

Aber, soweit ich weiß, haben Wissenschaftler in Innsbruck auch einen Quantencomputer, oder irr ich mich jetzt, ne ich glaub schon...

Weil das "Beamen" haben die ja auch hingekriegt, war ja groß in allen zeitungen, so vor nem Jahr oder so...

Euer Meta

[mofa84]

Originally posted by Meta
Aber, soweit ich weiß, haben Wissenschaftler in Innsbruck auch einen Quantencomputer, oder irr ich mich jetzt, ne ich glaub schon...

Weil das "Beamen" haben die ja auch hingekriegt, war ja groß in allen zeitungen, so vor nem Jahr oder so...

Euer Meta Toll, das Gehirn eines Österreichers kann ich auch noch von einem Ort zum anderen beamen *eg*

;D

[Vedek Bareil]

Originally posted by Unregistered
was sind quantenrechner ???
ein Quantenrechner ist ein Rechner, der eine ganz bestimmte Eigenschaft quantenmechanischer Systeme nutzt, nämlich die, daß jede Linearkombination aus zwei erlaubten Zuständen ebenfalls einen erlaubten Zustand darstellt.

Ein konventioneller Rechner enthält ein Register, das sich aus mehreren Bits zusammensetzt. Das Register befindet sich stets in einem Zustand, in dem für jedes Bit festgelegt ist, ob es den Zustand "0" oder "1" einnimmt.
Du möglichen Zustände eines Registers aus zwei Bits z.B. sind damit 00, 01, 10 und 11.

Der Witz beim Quantenrechner ist nun der, daß für ein Quantenregister aus 2 Quantenbits eben nicht nur diese 4 Zustände erlaubt sind, sondern auch jede beliebige Linearkombination aus ihnen, z.B.

1/Wurzel(2) * (|01> + |10>)

(|...> ist die sog. Bra-Ket-Schreibweise, die für quantenmechanische Zustände üblicherweise verwendet wird) oder

1/Wurzel(2) * |00> + 1/Wurzel(4) * (|01> - |11>)

oder allgemein

a*|00> + b*|01> + c*|10> + d*|11>

wobei a,b,c,d komplexe Zahlen sind, die der Bedingung |a|² + |b|² + |c|² + |d|² = 1 gehorchen müssen.

Diese Eigenschaft erlaub es Quantenrechnern, vergleichbare Algorithmen mit wesentlich weniger Rechenschritten auszuführen als konventionelle Rechner.

@ow: sinnlos ist die Frage nicht. Auch ein Quantenrechner hat so etwas wie eine Taktfrequenz. Er führt ja einen Rechenschritt innerhalb eines bestimmten Zeitraumes durch. Und zwischen zwei Rechenschritten gibt es einen bestimmten zeitlichen Abstand.

[Vedek Bareil]

Originally posted by Distroia
Asynchrone Prozessoren werden wohl erst dann Verwendung als CPU finden, wenn man mit herkömmlichen Prozessoren kaum noch Fortschritte macht, und das wird noch eine ganze Weile dauern. Das Prinzip von asynchronen Prozessoren ist eigentlich ganz einfach. Es wird einfach der Befehl an die nächste Stufe der Pipeline weitergegen, wenn die vorherige fertig ist mit rechnen. hm... ich frage mich, wodurch denn dabei die Geschwindigkeit festgelegt ist, mit der diese vorherige Stufe rechnet, und wodurch damit die Zeitdauer festelegt ist, nach der die Stufe mit dem Rechnen fertig ist.
Bei herkömmlichen Rechnern wird dies ja durch die Taktrate festgelegt. Aber eine solche gibt es hier ja nicht...

[Vedek Bareil]

Originally posted by ow
Doch, leider kann man das. Was die heutige Technik betrifft auf jeden Fall. Durch Verkleinerung der Strukturen naehert man sich immer mehr dem Bereich, in dem Quantengesetze gelten. Und das vertraegt sich nicht mit der derzeitigen 'herkoemmlichen' Technik. soweit ich mal gehört habe, ist man aufgrund dieser Überlegungen mal zu dem Schluß gekommen, daß bei 0.1µ mit der herkömmlichen Technik Schluß sei. Aber man ist ja jetzt bereits bei 0.13µ, und nach dem was BlackBird ein Posting vor dir schrieb, sind 0.09µ (er schrieb zwar 0.9, aber das war wohl ein Tippfehler ;)) bereits gesichert.

[Vedek Bareil]

Originally posted by Distroia
Ich denke das hat schon einen Grund, dass man Halbleiter und keine Leiter verwendet Halbleiter verwendet man deswegen, weil es bei denen n-Dotierung (viele Elektronen, wenige Löcher) und p-Dotierung (viele Löcher, wenige Elektronen) gibt. Bringt man eine n-Schicht (also eine n-dotierte Schicht) mit einer p-Schicht in Kontakt, so bildet sich zwischen beiden eine Sperrschicht aus, die den Strom nur in einer Richtung durchläßt. Baut man zwischen zwei n-Schichten eine dünne p-Schicht (oder zwischen zwei p-Schichten eine dünne n-Schicht), so hat man zwei Sperrschichten, die man zur Steuerung von relativ großen Strömen mittels relativ kleinen Strömen verwenden kann -> ein npn-(oder pnp)-Transistor ist realisiert.

Normalleiter kann man dazu nicht gebrauchen, weil es bei denen nur n-Leitung (Ladungstransport durch Elektronen) gibt und keine p-Leitung (Ladungstransport durch Löcher). Somit kann man bei denen keine p-Schichten realisieren und keine np-Sperrschichten.

[Xmas]

Originally posted by Vedek Bareil
hm... ich frage mich, wodurch denn dabei die Geschwindigkeit festgelegt ist, mit der diese vorherige Stufe rechnet, und wodurch damit die Zeitdauer festelegt ist, nach der die Stufe mit dem Rechnen fertig ist.
Bei herkömmlichen Rechnern wird dies ja durch die Taktrate festgelegt. Aber eine solche gibt es hier ja nicht...
Hm, du weißt doch sicher wie ein einfacher asynchroner Zähler funktioniert?

Das Taktsignal gibt ja nicht die Schaltgeschwindigkeit vor, sondern umgekehrt entscheiden die Schaltgeschwindigkeit und die Signalwege über den maximal möglichen Takt (von Verlustleistung/Temperatur mal ganz abgesehen)