質問: 最近のマイコンの技術(1ghzで30cm) いつもお世話になります。 コンピュータの技術者の方にお伺いします。 最近のスパコンはマイコンを幾つも搭載したりしてますよね! 前々から思っていたのですが 最近のマイコンの進化にはびっくりしますがマルチコアとかマルチスレッドに走っている一つの要因は電気の伝搬速度がそろそろ限界にきているからだと私は思っています。 1ghzでわずか約30cmの電気信号の伝搬速度で2ghzになればその半分ですよね! 正直、15cmのパターン引き回し何てざらですよね! そう言う意味で高クロック化はそろそろ限界でマルチ化が進んだ。 また、電気伝搬速度的な制約があるために周辺機器に合わせるためにクロックを変化させたりしているように思います。 私のそういうマイコンの進化の認識って合っていますか? 私は若い時、クロックがmhz時代のマイコン(68系・8bitsですが)は勉強したことがあります。 向学のため、宜しくご教授ください。
回答: > この辺の話でしょうか? > ===【抜粋】 > マイコンの動作周波数を限界近くにまで高めようとすると、リーク電流が著しく増えてしまうことが問題を厄介にしている。 > === リーク電流はクロック周波数に依存しません。 クロックを止めたとしても(つまりクロック周波数0hzでも)リーク電流は発生します。 では、なぜ動作周波数を高める話とリーク電流が絡むのかというと、 動作周波数を高くするためには高速な素子を使う必要があるからです。 (その理由は分かりますよね? 例えば、1ghzだと1ナノ秒以内に フリップフロップ間の信号伝達を完了する必要があるので、 フリップフロップ間に置く論理回路は高速な素子で構成しなければ間に合いません。) しかし、高速な素子はリーク電流が大きいため リーク電流が問題となるということになります。 > 1ghzでわずか約30cmの電気信号の伝搬速度で2ghzになればその半分ですよね! > 正直、15cmのパターン引き回し何てざらですよね! 回路設計としてはフリップフロップの間に何個の素子(論理ゲート)を 使えるかという問題になります。 例えば、1個の素子が100ピコ秒の遅延を持つなら、1ghzなら10段まで使えるとか。 使える素子数が少ないと複雑な回路はくめないので ちゃんと1クロックに収まる回路規模を考えて 設計しないといけませんが、それは当然設計難易度が上がることを意味します。 ただ、プロセスが進めば素子の速度も上がるので、 その場合は同じような設計のままで高速化できたりすることはあります。 そうでなくても高速クロックは取り扱いが難しく (分配時のスキュー制御、ジッタやクロストークの考慮など)、 消費電力にも響くので何が何でも高速クロック化すれば良いという物ではないです。