Роль транзисторов и диодов в компьютерах

[Евгений Машеров]

(Оффтоп)

Ну, кэш-то именно в процессоре? И там не пренебрежимо мало, мегабайты...

[Xaositect]

(Оффтоп)

Евгений Машеров в сообщении #1417336 писал(а):

Ну, кэш-то именно в процессоре? И там не пренебрежимо мало, мегабайты...

Там обычно статическая память, на триггерах

[Xey]

Осталось без объяснения

eugrita в сообщении #1416334 писал(а):

Но можно говорить и так - транзистор это соединенные 2 диода?

Биполярный транзистор отличается от двух диодов расположением p-n переходов. В транзисторе переходы между базой и эмиттером и между базой и коллектором расположены очень близко, на расстоянии в несколько микрометров. Поэтому, летящие из эмиттера в базу носители тока проскакивают тоненькую базу и попадают в переход эмиттер-коллектор, напряжение на котором во много раз больше, чем на переходе эмиттер база.

[Dmitriy40]

(Оффтоп)

Евгений Машеров в сообщении #1417336 писал(а):

Ну, кэш-то именно в процессоре? И там не пренебрежимо мало, мегабайты...

Кэши делают на статической памяти, ради скорости работы, DRAM всё ещё слишком медленная (и без вменяемых перспектив ускорения), порядка 20-25 нс (Trcd+Tcl), вот посмотрите тут табличку параметров DDR4, правые две колонки. Вот появятся быстрые MRAM/PRAM/RRAM большого объёма - тогда может что-то и изменится. Статическая же память может работать на полной частоте процессора в гигагерцы (время доступа доли нс), ведь её процесс ровно тот же КМОП что и в остальном процессоре, там фактически и нет никаких аналоговых сигналов и элементов (кроме паразитных емкостей шин).

[Emergency]

Dmitriy40 в сообщении #1417350 писал(а):

в остальном процессоре, там фактически и нет никаких аналоговых сигналов и элементов (кроме паразитных емкостей шин).

Весь ток, потребляемый процессором на полевых структурах, идет на перезаряд межэлектродных емкостей. Поэтому весь процессор можно представить себе как конденсатор, работающий на тактовой частоте.

[realeugene]

Emergency в сообщении #1417719 писал(а):

Весь ток, потребляемый процессором на полевых структурах, идет на перезаряд межэлектродных емкостей. Поэтому весь процессор можно представить себе как конденсатор, работающий на тактовой частоте.

У достаточно мелких современных транзисторов утечки уже очень существенны, статическое потребление велико.

[Munin]

Emergency в сообщении #1417719 писал(а):

Весь ток, потребляемый процессором на полевых структурах, идет на перезаряд межэлектродных емкостей. Поэтому весь процессор можно представить себе как конденсатор, работающий на тактовой частоте.

Непонятно, в каком смысле "можно представить". Что толку с такого "представления"? Какие свойства процессора оно воспроизводит? Кажется, никаких.

[arseniiv]

Видимо, это касалось формального опровержения фразы об отсутствии конденсаторов там внутри. Может, кто-то путает ёмкость и конденсатор, сопротивление и резистор.

[Pavia]

Munin в сообщении #1417742 писал(а):

Непонятно, в каком смысле "можно представить". Что толку с такого "представления"? Какие свойства процессора оно воспроизводит? Кажется, никаких.

Если не ошибаюсь, то в случае ударом статическим электричеством определяет переходную характеристику. А из переходной характеристике можно время с которым будет воздействовать ток на элементы микросхемы. Если время достаточно маленькое, то микросхема не сгорит.

[Emergency]

Munin в сообщении #1417742 писал(а):

Непонятно, в каком смысле "можно представить". Что толку с такого "представления"? Какие свойства процессора оно воспроизводит? Кажется, никаких.

Из этого представления становится очевидным scale factor и польза от снижения рабочего напряжения - они снижают потребление энергии процессором.

-- 27.09.2019, 19:43 --

realeugene в сообщении #1417725 писал(а):

У достаточно мелких современных транзисторов утечки уже очень существенны, статическое потребление велико.

Насколько велико? Единицы процентов или меньше?

[Dmitriy40]

Emergency в сообщении #1417787 писал(а):

realeugene в сообщении #1417725 писал(а):

У достаточно мелких современных транзисторов утечки уже очень существенны, статическое потребление велико.

Насколько велико? Единицы процентов или меньше?

Совсем даже не единицы процентов:

Источник, рис.7, говорят (не проверял) картинка из B. Dieny et. al., «Spin-Transfer Effect and its Use in Spintronic Components», International Journal of Nanotechnology, 2010.
Рекомендую по ссылке почитать и дальше, до рис.14, про FinFET, которые потребляют втрое меньше обычных, правда непонятно только в статике или в сумме.

[Pavia]

Dmitriy40
А я вот проверял. И честно скажу откуда данные у ITRS мне непонятно. Потому что даже вот из этой картинки видно что в "простое" CPU потребляет всего лишь 10%

https://www.ixbt.com/cpu/cpu-power-measurement.shtml

[realeugene]

Emergency в сообщении #1417787 писал(а):

Насколько велико? Единицы процентов или меньше?

Ну вот, у самого мощного из заявленных FPGA от Xilinx XCVU19P несконфигурированное ядро потребляет 21А от 0.85 вольт. Теплового сопротивления корпуса в документации пока нет, но не думаю, что у них максимальная рассеиваемая мощность получится больше пары сотен ватт. Т. е. порядка 10%.

[Emergency]

Dmitriy40 в сообщении #1417799 писал(а):

Совсем даже не единицы процентов:

Спасибо за ссылку.
Наверное вы написали сообщение, не успев дочитать статью до конца. Иначе дочитали бы до этого:
"В FinFET канал не плоский и находящийся прямо под поверхностью подложки, а образует вертикальный плавник (Fin — это и есть плавник), выступающий над поверхностью и с трех сторон окруженный затвором. Таким образом, все пространство между стоком и истоком контролируется затвором, и статические утечки очень сильно уменьшаются."

К сожалению, данных о том насколько "сильно" не приводится, но токи утечки вроде бы исключены.

-- 27.09.2019, 21:34 --

Pavia в сообщении #1417801 писал(а):

даже вот из этой картинки видно что в "простое" CPU потребляет всего лишь 10%

Вообще-то ничего такого не видно, так как "простоя" не было.
Простой процессора вообще не очень понятное явление, так как все процессоры сейчас имеют несколько механизмов энергосбережения - от отключения "лишних" ядер (каким образом?) до подачи команды типа NOP процессору и ожиданию ее отмены по прерываниям.
Но понятно, что часть устройств в корпусе процессора продолжают активно работать (хотя бы схема управления питанием).

-- 27.09.2019, 21:38 --

realeugene в сообщении #1417802 писал(а):

Ну вот, у самого мощного из заявленных FPGA от Xilinx XCVU19P несконфигурированное ядро потребляет 21А от 0.85 вольт.

Это хорошо, что есть такие данные, но тактовая частота не указана... Если бы были данные о потреблении на нескольких частотах, то можно было бы попытаться получить что-то вроде импеданса этого ядра, что немного прояснило бы ситуацию.

[Dmitriy40]

Emergency
Я дочитал. И видел рис.14 перед цитированной вами фразой как раз про сравнение тока планарных и FinFET транзисторов, о чём сразу и сказал.
В другом месте видел (последняя картинка) что статический ток утечки у FinFET может быть до ста раз меньше планарных, правда веры источнику не особо.

Pavia
Да, я тоже видел (в том числе у себя живьём) снижение мощности процессором до единиц Вт в неактивном состоянии, вот только при этом и питание снижается (что уменьшает токи утечки), а может быть и вообще отключается с неактивных блоков. Пруфов об отключении быстро не нашёл, так что может в этом и не прав.