Svenska CPU-guiden – Sveriges största test av processorer (arkiv)

16

Moores lag - vad är det?

Ett begrepp som ofta förekommer när man talar om nya processorer och framför allt ny tillverkningsteknik är ”Moores lag”, men allt för ofta utan en korrekt förklaring av vad begreppet faktiskt innebär. Moores lag har använts flitigt av analytiker och kretstillverkare för att uppskatta hur marknaden kan komma att se ut under de kommande åren, men det finns gott om missuppfattningar om vad ”lagen” faktiskt innebär. På den här sidan vill vi därför klargöra vad Moores lag är för något, i vilken mån den är giltig och hur den kan komma att användas i framtiden.

Vad är Moores lag?

images/labswedish/artiklar/CPU-Chipset/Svenska_CPU-guiden/largethumbnails/Wafer_with_Pentium_chips.jpg
En wafer med Intel Pentium-processorer tillverkade med en processnod på 800 nanometer. Bild: Naotake Murayama

Det finns huvudsakligen tre sätt att göra processorer kraftfullare: du kan höja klockfrekvensen, du kan förbättra hur transistorerna i processorn är sammanlänkade och på så sätt få dem att arbeta mer effektivt, eller så kan du helt enkelt bygga in fler transistorer. Det går såklart alltid att använda fler transistorer genom att helt enkelt bygga större processorer, men går du den vägen innebär det att processorn drar mer ström och att du inte kan tillverka lika många på samma gång, vilket innebär att varje enskild processor blir dyrare. Istället kan halvledartillverkare använda sig av mindre transistorer så att det får plats fler på samma yta – på så sätt kan fler processorer tillverkas på samma gång vilket håller tillverkningskostnaderna i schack samtidigt som prestandan fortsätter bli bättre.

Så har processorutvecklignen fungerat sedan halvledarindustrin började ta fart i början av 60-talet, och utveckling av mindre transistorer har varit den drivande kraften bakom den elektronikexplosion som lett till det högteknologiska samhälle vi har idag. år 1971 var de minsta kommersiella transistorerna 10 mikrometer stora och i skrivande stund, 44 år senare, är de nere på 14 nanometer – eller mindre än en 700-del så stora.

år 1965 skrev Gordon Moore, en amerikansk kemist som tre år senare var med och grundade Intel, en avhandling där han ringade in just hur ny tillverkningsteknik går hand i hand med kraftfullare och billigare kretsar. Faktumet att processorer kan tillverkas med bättre prestanda och lägre pris med ny tillverknigsteknik var redan allmän kännedom, men vad Moore gjorde var att ta fram en tidig matematisk modell på hur mycket billigare och hur mycket kraftfullare kretsarna skulle bli.

”The complexity for minimum component costs has increased at a rate of roughly a factor of two per year. Certainly over the short term this rate can be expected to continue, if not to increase. Over the longer term, the rate of increase is a bit more uncertain, although there is no reason to believe it will not remain nearly constant for at least ten years. That means by 1975, the number of components per integrated circuit for minimum cost will be 65 000.”
– Gordon Moore, ”Cramming More Components onto Integrated Circuits”, 1965

Det Moore kom fram till i sitt ursprungliga arbete var att mängden transistorer som kostnadseffektivt kan byggas in i en krets fördubblas varje år. Den observationen visade sig vara pricksäker en bit in på 70-talet, varpå Moore justerade sin observation för att istället föreslå en fördubbling vartannat år – och det är vad vi idag kallar Moores lag.

Vad är Moores lag INTE?

Vad som är viktigt att komma ihåg är att Moores lag inte är en fysikalisk lag som exempelvis Newtons lagar, utan en observation och en trubbig (men trots det pricksäker) förutsägelse som mycket väl kan komma att abrupt förändras. Det finns mängder med faktorer som påverkar hur halvledarindustrin går framåt, och medan observationen har varit imponerande pricksäker under halvledarindustrins guldålder så har den vacklat de senaste åren.

En annan vanlig missuppfattning är att Moore förutspådde att prestandan skulle fördubblas var 18:e månad, vilket bara är delvis sant. Den observationen kommer snarare från en annan Intel-chef, David House, som menar att en fördubbling av antalet transistorer vartannat år i kombination med alla andra optimeringar som kretstillverkare lägger till (såsom nya instruktionsset och effektivare arkitektur) mynnar ut i fördubblad prestanda ungefär var 18:e månad. Den observationen har fortfarande vikt idag, men inte på samma sätt som förr – idag finns det fler sätt att mäta en processors prestanda, och de stora prestandahoppen sker idag bland annat via kraftfullare inbyggda grafikkretsar.

Moores lag idag

Trenden som Moores lag förutser är exponentiell vilket innebär att mängden transistorer i moderna kretsar växer snabbare och snabbare, men trots flera årtionden av precision i ryggen så håller kurvan på att planas ut. Den största anledningen till det är att fysikens lagar börjar sätta upp allt jobbigare farthinder när man arbetar på nanometerskala och närmar sig att behöva arbeta med bara ett fåtal atomer.

Ibm 7nm chip
En ny processorwafer tillverkad av IBM med en experimentell processnod på 7 nanometer.
Bild: IBM, 2015

 

Att ta fram en ny tillverkningsteknik är helt enkelt mycket svårare och dyrare idag än vad det var under andra halvan av 1900-talet, både på grund av begränsningar i utrustningen och begränsningar i materialet som används – det vill säga kisel. Intels 14-nanometersteknik blev exempelvis försenad, och även om tidiga produkter med tekniken hittade ut på marknaden samma år som planerats så dröjde en fullskalig lansering nästan ett år – liknande svårigheter gäller för konkurrerande tillverkare som TSMC, Samsung och Globalfoundries. Nästa processnod blir på 10 nanometer, och det finns ingen anledning att tro att den processnoden skulle bli enklare att få klar i tid.

Med det sagt så har Moores lag justerats tidigare, så även om vi kan räkna med längre tidsramar framöver så gäller den bakomliggande tekniken fortfarande. Nya material som kan ersätta kisel förväntas även blåsa nytt liv i halvledarindustrin, med flera spännande alternativ på ingång som kan komma att användas i framtidens processortillverkning. Med andra ord är kanske Moores lag utdaterad i dess nuvarande form, men industrin som lagen beskriver har fortfarande gott om nya ess i rockärmen.

Innehåll

Annons

16
Leave a Reply

Please Login to comment
16 Comment threads
0 Thread replies
1 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
11 Comment authors
-Tjalve-jonatansetJakbobAnton KarmehedCarl Holmberg Recent comment authors
  Subscribe  
senaste äldsta flest röster
Notifiera vid
Michael_Z
Gäst
Michael_Z

Bara massa leksaker. Man ska ha 2 st 2699 =)

Flyfisherman
Medlem

Tummen upp för era guider.

Jag tycker NH bara blir bättre och bättre, inte minst att ni också har dessa köpguider. 🙂

Tycker mig sakna en processor från förra generationens chipset Z97 tex Intel Core i7 4790K Devil’s Canyon som åtminstone kunde varit bra att ha med som jämförelse och det är fortfarande en kraftfull processor med mycket bra överklockningspotential (enligt egen erfarenhet på just min i vart fall).
Eller missade jag denna?
Mvh

jacozz
Gäst
jacozz

Mastodont review 8)
Men… ni kanske borde kolla igenom siffrorna? En hel del väldigt skumma resultat här.

Carl Holmberg
Gäst
Carl Holmberg

[quote name=”Flyfisherman”]Tummen upp för era guider. Jag tycker NH bara blir bättre och bättre, inte minst att ni också har dessa köpguider. 🙂 Tycker mig sakna en processor från förra generationens chipset Z97 tex Intel Core i7 4790K Devil’s Canyon som åtminstone kunde varit bra att ha med som jämförelse och det är fortfarande en kraftfull processor med mycket bra överklockningspotential (enligt egen erfarenhet på just min i vart fall).Eller missade jag denna?Mvh[/quote] Hej Flyfisherman, tack för kommentaren! Core i7-4790K är med bland testresultaten, samt dess syskon med låst multiplikator, Core i7-4790 🙂 [quote name=”jacozz”]Mastodont review 8) Men… ni kanske… Läs hela »

Anton Karmehed
Admin

[quote name=”Flyfisherman”]Tummen upp för era guider. Jag tycker NH bara blir bättre och bättre, inte minst att ni också har dessa köpguider. 🙂 Tycker mig sakna en processor från förra generationens chipset Z97 tex Intel Core i7 4790K Devil’s Canyon som åtminstone kunde varit bra att ha med som jämförelse och det är fortfarande en kraftfull processor med mycket bra överklockningspotential (enligt egen erfarenhet på just min i vart fall).Eller missade jag denna?Mvh[/quote] Jättekul att du uppskattar våra guider Flyfisherman! Vi kommer att bjuda på fler guider framöver och också andra spännande nyheter på och med sajten så vi är… Läs hela »

metalmumin
Gäst
metalmumin

Testresultat vid samma klockfrekvens ← helt fantastiskt!
Ni har lågnivå, arkitekturen, håller viktiga faktorer samma så det blir ett ’fair test’. Imponerande!
Tack för denna fantastiska artikel!

Anton Karmehed
Admin

[quote name=”metalmumin”]Testresultat vid samma klockfrekvens ← helt fantastiskt!
Ni har lågnivå, arkitekturen, håller viktiga faktorer samma så det blir ett ’fair test’. Imponerande!
Tack för denna fantastiska artikel![/quote]
Vi bugar och bockar metalmumin, det glädjer oss att du fått nytta av artikeln! 🙂
Tror det är en 54 olika tester per CPU eller något liknande som ligger bakom guiden. Så ett antal tusen testrundor har körts, vi har fått med mycket men vi kommer att komplettera med ytterligare tester och CPU:er framöver 🙂

jacozz
Gäst
jacozz

# 4 Carl Holmberg
Tex. IGP review på Battlefield 4.
Här vinner tydligen monster-APUN AMD A4-4000 en jordskredsseger med hela 92 fps average, i 1920 i ultra 8)
På god 2:a plats kommer tydligen den grymma igp:n I5 3570k?

D4lnet
Gäst
D4lnet

Intel Core i7-6600K Är Intel Core i5-6600K

VAdfan
Gäst
VAdfan

FX 9590 var ju inte med. Vet att den bara är en klockad 8350 men ändå kul att se vart den hamnar ungefär.

VAdfan
Gäst
VAdfan

[quote name=”Anton Karmehed”][quote name=”metalmumin”]Testresultat vid samma klockfrekvens ← helt fantastiskt!Ni har lågnivå, arkitekturen, håller viktiga faktorer samma så det blir ett ’fair test’. Imponerande!Tack för denna fantastiska artikel![/quote]Vi bugar och bockar metalmumin, det glädjer oss att du fått nytta av artikeln! 🙂Tror det är en 54 olika tester per CPU eller något liknande som ligger bakom guiden. Så ett antal tusen testrundor har körts, vi har fått med mycket men vi kommer att komplettera med ytterligare tester och CPU:er framöver :)[/quote]Bara en fundering när man kör alla i samma frekvens ni kör 2,9ghz. Skulle resultatet vara likadant om ni körde… Läs hela »

Carl Holmberg
Gäst
Carl Holmberg

[quote name=”jacozz”]# 4 Carl HolmbergTex. IGP review på Battlefield 4.Här vinner tydligen monster-APUN AMD A4-4000 en jordskredsseger med hela 92 fps average, i 1920 i ultra 8) På god 2:a plats kommer tydligen den grymma igp:n I5 3570k?[/quote] Det verkar som att ett fel smugit sig i vår genomsnittsuträkning, de resultaten är såklart inte rimliga. Det var dock isolerat till ett fåtal processormodeller och vi har nu uppdaterat med de korrekta resultaten. Helst hade vi såklart sett att ett sådant fel kommit med över huvud taget, men med närmare 50 olika tester var det tyvärr ett fel som lyckades smyga… Läs hela »

Anton Karmehed
Admin

[quote name=”VAdfan”]FX 9590 var ju inte med. Vet att den bara är en klockad 8350 men ändå kul att se vart den hamnar ungefär.[/quote]
Tro oss Vadfan, vi har jagat AMD med blåslampa för att få tag i deras FX-9 serier men de har inte ens kunnat skicka testexemplar. Varför är en annan femma. 🙂

Jakbob
Gäst
Jakbob

Väldigt bra genomgående test. Men….. ska ni inte använda lite kraftigare grafikkort än ett mesigt 970 när ni testar spel? Det är ju en uppenbar bottleneck i ungefär 90% av spelen.

jonatanset
Medlem
jonatanset

[quote name=”Anton Karmehed”][quote name=”VAdfan”]FX 9590 var ju inte med. Vet att den bara är en klockad 8350 men ändå kul att se vart den hamnar ungefär.[/quote]Tro oss Vadfan, vi har jagat AMD med blåslampa för att få tag i deras FX-9 serier men de har inte ens kunnat skicka testexemplar. Varför är en annan femma. :)[/quote]Okej synd att jag precis skapat en annons till min 8350 annars hade jag gärna satt den i systemet igen så ni kunde låna min 9590 någon vecka 😛 Var mest för att den var med på sidan 10 så jag letade som en tok… Läs hela »

-Tjalve-
Gäst
-Tjalve-

[quote name=”Jakbob”]Väldigt bra genomgående test. Men….. ska ni inte använda lite kraftigare grafikkort än ett mesigt 970 när ni testar spel? Det är ju en uppenbar bottleneck i ungefär 90% av spelen.[/quote]Grafikkortet är nog flaskhals i nästan alla test så länge man inte kör alldeles för låg upplösning. Så jag tror inte ett snabbare grafikkort hade förändrat så mycket.