Transistorzählung eines Prozessors im Vergleich zu einer Micro-SD-Karte

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Abdul Hadi Khan

Ich war kürzlich ziemlich erstaunt, als ich herausfand, dass moderne CPUs nur etwa 2 Milliarden Transistoren und sogar GPUs wie die GTX 1080 Ti nur 12 Milliarden haben. Eine schnelle Berechnung dagegen zeigt, dass eine 256 GB Micro SD-Karte ungefähr 1 Billion Transistoren aufweist (bei MLC NAND 2 Bits pro Transistor), die dieselbe Fläche wie eine Multi-Core-CPU einnehmen (der i7-8700K hat eine Chipfläche von 149 mm) ^ 2, eine SD-Karte ist ungefähr 165 mm (2).

Dies scheint mir sehr abgeneigt zu sein, aber ich kann nicht sehen, was mir fehlt. Ich weiß, dass es wahrscheinlich einen Fehler bei meinen Berechnungen gibt, da selbst die 11 GB VRAM der GTX 1080 Ti mehr als 12 Milliarden Transistoren haben sollten, aber wie ich schon sagte sehe nicht, wo ich falsch liege.

Ich kann nicht verstehen, wie wir mehr Transistoren um Größenordnungen in relativ billigen elektronischen Bauteilen platzieren können, aber bei High-End-CPUs usw., die ebenfalls viel mehr kosten, ist dies viel schwieriger. In Anbetracht der Tatsache, dass sowohl Prozessoren als auch Flash-Speicher auf einer ähnlichen Prozessgröße aufgebaut sind, sollte die Transistordichte sicherlich für beide ungefähr gleich sein. Kann jemand diese Verwirrung für mich klären?

EDIT: Ich habe die Frage präzisiert, wie gewünscht.

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1 Antwort auf die Frage

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Austin Hemmelgarn

Die Anzahl der Transistoren in Prozessoren variiert stark. Der ursprüngliche 6502-Mikroprozessor hatte je nach Teilenummer zwischen 3,5 und 4,2 Tausend Transistoren, und es ist nicht ungewöhnlich, "moderne" Mikrocontroller mit diesen wenigen zu finden. Minimalistische ARM-Chips waren ungefähr 22 Tausend, und die Anzahl ist für andere gleichwertige RISC-Kerne ziemlich ähnlich, obwohl es nicht ungewöhnlich ist, dass ein einzelner Kern unter Hunderttausenden landet, wenn er viele Funktionen hat. Die ursprüngliche Zahl von 80386 betrug etwa 275 Tausend und ähnliche CISC-Kerne ähneln im Allgemeinen der gleichen. Auf der anderen Seite des Spektrums ist ein 8-Kern-Ryzen 7 1700 ungefähr 4,8 Milliarden, was ein bisschen hoch ist, aber für "moderne" CPU nicht ungewöhnlich ist.

Das Zitat von 12 Milliarden für die GTX 1080 Ti klingt für mich gerade für den GPU-Chip selbst, mit Ausnahme des VRAM und aller zusätzlichen Chips. Es hat weit mehr "Kerne" als eine moderne CPU, aber jeder dieser "Kerne" ist exponentiell einfacher zu implementieren, da er viel spezialisierter ist. Der VRAM ist ein dynamischer RAM, was bedeutet, dass Sie einen Transistor pro Bit betrachten (dh 11 GB sind mindestens 11 Billionen Transistoren). Die Sekundärchips sind schwerer zu quantifizieren, da sie von OEM zu OEM variieren, aber in der Transistoranzahl normalerweise nicht zu hoch sind.

Ihre Schätzung von 1 Billion für eine 256 GB-MLC-NAND-SD-Karte klingt für mich auch nicht so weit, aber Sie müssen Folgendes beachten:

  • SD-Karten sind nicht nur Flash-Speicher, sie verfügen auch über Controller-Chips, die etwa so komplex sind wie ein 6502-Prozessor oder äußerster Fall einen ARM-Kern. Dies erhöht Ihre Schätzung, aber nicht um ein Vielfaches.
  • MLC NAND ist eigentlich nicht nur 2-Bit (manche verwenden es so, andere nicht). Wenn stattdessen die SD-Karte höhere Bitzahlen pro Zelle verwendet (es gibt 4-Bit-Zellen), verringert dies Ihre Anzahl erheblich.
  • Eine SD-Karte verfügt über unterschiedliche Betriebsspannungen, Signalfrequenzen, Stromverbrauch und Verlustleistung einer typischen "modernen" CPU oder GPU. Dies hat einen großen Einfluss darauf, wie der Würfel angeordnet werden kann, was wiederum einen großen Einfluss auf die Würfelgröße hat.
Sehr schönes Schreiben. Besonders der letzte Punkt ist sehr wichtig. CPU und GPU sind intern komplizierter und müssen mit viel höheren Leistungsstufen umgehen, so dass der Chip über Möglichkeiten verfügt, die überschüssige Wärme zum Kühlkörper zu leiten. Dies begrenzt das Layout und die Transistordichte auf dem Chip. Flash-Speicher haben einen wesentlich einfacheren Aufbau und haben eine wesentlich geringere Leistung, wodurch höhere Transistordichten ermöglicht werden. Tonny vor 5 Jahren 0

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