Pourquoi "ajouter plus de cœurs" n'est-il pas confronté aux mêmes limites physiques que "rendre le CPU plus rapide" ?

Supposons (à titre d'exemple irréaliste, mais qui devrait quand même faire passer le message) que vous ayez un processeur qui fonctionne à 100F. Le multicore fonctionne généralement en prenant la fréquence d'horloge de l'unité centrale qui fonctionne à 100F, et en l'abaissant, ce qui réduit un peu la vitesse. Comme il n'est plus aussi chaud, ils peuvent en placer un deuxième, un troisième ou même un quatrième juste à côté sans affecter de manière significative la température globale du CPU et en bénéficiant des avantages du multicore. Cela s'accompagne évidemment d'une certaine surcharge, car les cœurs doivent toujours être contrôlés depuis un seul endroit, par un seul cœur. Plus vous ajoutez de cœurs, plus la surcharge est importante. Quant aux cœurs uniques, plus vous augmentez leur vitesse, plus ils génèrent de la chaleur. Cela a évidemment des limites physiques (c'est-à-dire qu'à partir d'un certain point, cela commence à être préjudiciable aux performances, voire dangereux s'il fait trop chaud).

Au fil du temps, ils ont trouvé des moyens de réduire la taille physique des UC, ce qui explique pourquoi nous n'avons pas encore eu besoin de plus d'espace. Cependant, par exemple, les UC à 16 cœurs n'existent pas vraiment (au moment où nous écrivons ces lignes) en dehors des équipements de qualité serveur en raison des limitations de taille physique, car les UC de qualité serveur sont beaucoup plus grandes physiquement que les UC grand public standard.

Je dirais que les limites de la puissance de calcul sont principalement liées à la limite de la vitesse à laquelle nous pouvons déplacer l'électron dans un circuit ( la vitesse de la lumière dérive des électrons). Il existe de nombreux autres facteurs comme ceux que vous avez mentionnés.

L'ajout de cœurs supplémentaires ne rendrait pas le processeur plus rapide, mais lui permettrait de traiter davantage de données dans le même laps de temps.

La loi de Moore est une lecture très intéressante et informative. Cette citation en particulier est pertinente ici :

On pourrait également limiter les performances théoriques d'un "ordinateur portable ultime" plutôt pratique, d'une masse d'un kilogramme et d'un volume d'un litre. Pour ce faire, on prend en compte la vitesse de la lumière, l'échelle quantique, la constante gravitationnelle et la constante de Boltzmann, ce qui donne une performance de 5,425810 50 opérations logiques par seconde sur environ 10 31 bits.

CPU = Moteur de voiture : il est plus facile de fabriquer une voiture plus puissante avec 16 soupapes, par exemple une Lamborghini, qu'une voiture à haut régime qui aurait une soupape géante / cylindre à 100 000 tr/min.

Les raisons sont physiques et chimiques, le silicium doit être remplacé par un carburant de fusée informatique pour modifier l'équilibre entre le nombre de cœurs et leur vitesse.

Une longue histoire encore plus courte :

Nous n'avons vraiment pas besoin de processeurs plus rapides. En dehors de quelques utilisations hautement spécialisées*, le CPU n'a pas été le goulot d'étranglement pendant des années - tous les bits périphériques comme la mémoire, le stockage et le réseau font généralement attendre le CPU pendant des millions de cycles d'horloge pendant lesquels il peut faire d'autres choses. Un deuxième cœur peut faire plus de "choses", ce qui donne à l'utilisateur l'impression d'une plus grande performance.

De nombreux appareils mobiles, ordinateurs portables, etc., sous-cadencent le processeur pour améliorer l'autonomie de la batterie et réduire les températures. Il n'y a pas beaucoup d'intérêt à développer un cœur ARM de 3,5 GHz si votre principal client l'utilise à 1,3 GHz.

• ces utilisations spécialisées ne permettent pas de justifier le développement d'un cœur à 5GHz. Ils ne se soucient pas non plus de la chaleur ou de la puissance - ils achètent le plus rapide disponible, l'overclockent et le boulonnent sur un dissipateur thermique à refroidissement par eau de la taille d'un grille-pain.

Je pense qu'un autre facteur est la température. Si vous augmentez la fréquence d'horloge, la température du cœur augmente. Si vous ajoutez plus de cœurs, même si la consommation d'énergie augmente, elle est répartie sur les cœurs, de sorte que la température reste la même (comme si vous ajoutez deux liquides chauds, à la même température, l'un à l'autre, la température reste la même).

Une autre raison est que l'augmentation de la fréquence d'horloge tend à augmenter la consommation d'énergie par un carré du facteur d'augmentation de la fréquence (en fonction des autres obstacles que vous rencontrez à un moment donné). Par conséquent, l'augmentation de la fréquence d'horloge augmente la consommation d'énergie par un carré, alors que l'ajout de cœurs supplémentaires ne fait que l'augmenter linéairement.