題 晶體管數是否計入硬件實際數量?


在PC硬件中,例如CPU和GPU,晶體管數量是“實際”還是說這輛車有300馬力。這輛車的引擎蓋下並沒有馬。這些芯片是一樣的嗎?

如果晶體管數量是“實際”,那麼工程師每年能夠為新架構操作超過40億個晶體管(併計數)?他們實際上是在操縱單個晶體管(我知道它們不會在物理上與它們相互作用,但在設計架構時,它們是否真的在原理圖上擺弄了各個晶體管?)


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2018-01-08 05:37


起源


馬力是一個明確定義的測量單位,甚至不會暗示引擎蓋下有馬。馬力和晶體管數量都是可量化的,可測量的單位。一輛汽車說它能產生300馬力,否則製造商可能遇到麻煩。晶體管數量相同。 CPU和GPU是通過組裝和集成定義明確的功能塊來構建的。設計工具確切地知道每個塊使用多少晶體管(和柵極)。 - Dan7119
@ Dan7119:我知道他們是一個計量單位,但我們並不是說有一輛車 300馬力 有300匹馬。我自己相信晶體管數量是實際數量,但是與一個給我惠普類比的人進行了爭論,並說“擁有超過30億個晶體管的GPU就像說一輛汽車有300馬力。它實際上沒有就計算能力而言,它有40多億個晶體管,但就像它一樣。 - Samaursa


答案:


晶體管是一個實際的,離散的,可量化的單元,由 P-N結,襯底結和小絕緣層。它們通常不是單獨操作的,而是添加在較大的功能塊中,例如 SRAM 陣列, 個ALU等等,雖然有時候 時間問題 可能需要通過個人操縱來解決。


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2018-01-08 05:43





芯片上確實有晶體管,但與此同時,這可能不是衡量芯片速度的好方法。

晶體管是製作NAND,NOR和反相器門所需的基本單元,然後將它們組合使用,從加法器到存儲器單元,再到多路復用器,以確定應返回哪個指令的結果。

一般而言,在設計芯片時操縱小於NAND(4個晶體管),NOR(4個晶體管)或反相器(2個晶體管)的任何單元是沒有用的,因為芯片上的所有結構都是這些單元的組合。

編輯: 在某些情況下,您只使用一個晶體管,主要用於多路復用器和鎖存器,但它們並非嚴格必要(儘管它們更有效,有時也會使用)。感謝Dietrich Epp的更新。


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2018-01-08 06:10



大多數芯片不僅由NAND,NOR和反相器模塊構成。您 能夠,但塊通常更大(或只是不同,像鎖存器)。如果要查看芯片製作塊的樣本,可以從ASIC製造商處下載塊庫。功能塊(如小型多路復用器或加法器)直接由晶體管製成,然後合成為ASIC。你可以打賭,英特爾的人們不會一直這樣工作,有時直接從晶體管製造更大的元件。 - Dietrich Epp
閂鎖也是由這些單元製成的。你知道只有一個晶體管有用嗎? (任何由NAND,NOR和逆變器以外的設備製成的單元) - soandos
插銷 能夠 由這些組成部分製成,但它們通常不是。 - Dietrich Epp
那他們是怎麼做的(這個 是我到處看到的標準實現)? - soandos
他們教你這個例子在學校,因為你 能夠 從柵極構建一切,並且柵極比僅沿一個方向拉動的晶體管更容易理解。以下是CMOS鎖存器的示例: iiith.vlab.co.in/?sub=21&brch=66&sim=519&cnt=1  請注意,RS鎖存器在同步電路中並不常見,您更有可能看到D型鎖存器。如果你想用柵極而不是晶體管製作一個D型鎖存器,需要幾個額外的晶體管。他們沒有在介紹類中教D型鎖存器,因為同步電路很難。 - Dietrich Epp