你知道为什么CPU主频停滞不前吗?

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在现代计算机中，CPU 主频（即时钟频率）的发展已经过了几十年。自 1970 年代末 TC-01 和 Intel 8008 时代以来，CPU 的主频已经从几百赫兹增加到了几千兆赫兹，这是由于技术和工艺的进步以及工程师的创新所驱动的。但是，无论是 Intel、AMD 还是其他处理器制造商，CPU 主频增速已经放缓到了极致，甚至面临着难以超越的物理极限和技术瓶颈。

其原因主要有以下几个方面

1. 物理局限

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CPU 主频的增长面临着一个严重的物理局限。随着 CPU 主频的不断提高，其运行时会生成大量的热量，这些热量将会影响着 CPU 的稳定性。同时，由于电子设备的物理特性，当信号的频率变得更高时，信号的传输速度就会变得更缓慢。这个效应，也叫做信号迁移延迟，就是主频增加所面临的物理限制之一。当 CPU 主频越高，信号的迁移延迟就越高，限制 CPU 处理速度的上限。

2. 带宽瓶颈

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尽管 CPU 主频可以提高，但是其性能增长不一定线性增长。这是由于 I/O 带宽的限制。I/O 带宽是指 CPU 和主板芯片组之间的数据传输速度。随着 CPU 主频的不断提高，其处理能力也会不断增强，但是数据的输入和输出速度则受到带宽的限制，最终导致 CPU 处理的运算速度无法达到极致。

3. 能耗问题

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CPU 主频增加会导致电源更大电流，可运行的频率将变得更低，其中一个显著的原因是电力转化效率问题。由于电流流动的电阻和电系在芯片中形成的电磁屏蔽效应，这种能量损失会导致 CPU 温度过高并会影响 CPU 的运行稳定性。对于现代的计算机和芯片，要保证其能长时间工作，必须之所以依靠先进的散热技术和能源管理系统，以控制CPU的温度和功耗。

因此，现代处理器的制造商已转向以功能/价值为主张。不开展攻速竞赛，以机器学习、DSP协处理、安全等方向为侧重点。目前，CPU 主频的发展已经进入一个新阶段，即在保证性能的同时，探索新的性能扩展方法，如利用热能和光能等非传统的信息载体进行计算等。