A contagem de transistores na contagem real de hardware?

No hardware do PC, como CPUs e GPUs, a contagem de transistores é 'real' ou é como dizer que esse carro tem 300 cavalos de potência. O carro não tem cavalos sob o capô. É o mesmo com os chips?

Se a contagem de transistores é 'real', como os engenheiros são capazes de manipular mais de 4 bilhões de transistores (e contando) a cada ano para novas arquiteturas? Eles realmente manipulam transistores individuais (eu sei que eles não interagem fisicamente com ele, mas ao projetar a arquitetura, eles realmente mexem com transistores individuais nos esquemas?)

cpu

— Samaursa
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A potência é uma unidade de medida bem definida e nem sequer implica que há cavalos sob o capô. Tanto a potência quanto a contagem de transistores são unidades quantificáveis e mensuráveis. Um carro que diz que produz 300 HP realmente faz, caso contrário, o fabricante poderia estar em apuros. Mesma coisa com contagem de transistores. CPUs e GPUs são construídos pela montagem e integração de blocos de funcionalidade que são bem definidos. As ferramentas de projeto sabem exatamente quantos transistores (e portões) cada bloco usa.

— Dan7119

@ Dan7119: Eu entendo que eles são uma unidade de medida, mas não dizemos que um carro que tem 300 HP tem 300 cavalos nele. Eu mesmo acreditava que a contagem de transistores é uma contagem real, mas entrei em discussão com alguém que me deu a analogia da HP e disse que "uma GPU com mais de 4 bilhões de transistores é como dizer que um carro tem 300 HP. Na verdade não Mais de 4 bilhões de transistores, mas age da mesma forma que o poder computacional ".

— Samaursa

Respostas:

Um transistor é uma unidade real, discreta e quantificável, composta por junções PN, junções de substrato e pequenas camadas isolantes . Eles normalmente não são manipulados individualmente, mas são adicionados em blocos funcionais maiores, como arrays SRAM , ALUs , etc., embora às vezes os problemas de tempo precisem ser resolvidos pela manipulação individual.

— Ignacio Vazquez-Abrams
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O chip realmente tem transistores, mas, ao mesmo tempo, isso pode não ser uma boa medida de quão rápido o chip é.

Um transistor é a unidade básica necessária para fazer as portas NAND, NOR e do inversor, que são então usadas em combinação para fazer de tudo, de somadores a unidades de memória, a muxos para determinar qual resultado da instrução deve ser retornado.

De um modo geral, não é útil manipular qualquer unidade menor do que uma NAND (4 transistores), NOR (4 transistores) ou inversor (2 transistores) ao projetar um chip, pois todas as estruturas no chip são combinações dessas unidades.

Edit: Existem casos em que você usará apenas um transistor, principalmente em multiplexadores e travas, mas eles não são estritamente necessários (embora sejam mais eficientes e às vezes usados). Obrigado Dietrich Epp pela atualização.

— soandos
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A maioria dos chips não são feitos apenas de blocos NAND, NOR e inversores. Você pode , mas os blocos são geralmente maiores (ou apenas diferentes, como travas). Você pode baixar bibliotecas de blocos de fabricantes de ASIC, se você quiser ver uma amostra do que os chips de blocos são feitos. Um bloco funcional (como um pequeno multiplexador ou somador) é feito diretamente dos transistores e depois sintetizado em ASICs. Você pode apostar que o pessoal da Intel não trabalha dessa maneira o tempo todo, às vezes fazendo componentes maiores diretamente dos transistores.

— Dietrich Epp

Travas são feitas a partir dessas unidades também. Você está ciente de algum uso para apenas um transistor? (quaisquer unidades feitas a partir de algo diferente de NAND, NOR e inversores)

— soandos

Travas podem ser feitas a partir desses componentes, mas muitas vezes não são.

— Dietrich Epp

Então, como eles são feitos ( esta é a implementação padrão que eu vi em todos os lugares)?

— Soandos

Eles ensinam esse exemplo na escola porque você pode construir tudo fora dos portões, e os portões são mais fáceis de entender do que os transistores que apenas puxam em uma direção. Aqui está um exemplo de uma trava CMOS: iiith.vlab.co.in/?sub=21&brch=66&sim=519&cnt=1 Observe que as travas RS não são muito comuns em circuitos síncronos, é mais provável que você veja travas do tipo D . Levaria vários transistores adicionais se você quisesse fazer uma trava tipo D fora dos portões ao invés de fora dos transistores. Eles não ensinam travas do tipo D nas classes intro porque os circuitos síncronos são difíceis.

— Dietrich Epp