はじめまして、よろしくお願いいたします。
最近、パソコン用のチップには、CPU、グラフィックス、メモリコントローラが1チップに集約された製品が出ています。 CPU・メモリコントロール間の距離が短いため、より高速に動作できると聞くのですが、電気信号は光速並みに伝播すると聞きます。
信号が外に出ていても、内部で接続されていても、動作速度には大幅な改善がみられないように思えます。 1チップに集約することで何故高速に動作できるのか、教えていただければ幸いです。
初心者ですので、分かりやすくご教授いただければ幸いです。
No.3ベストアンサー
- 回答日時:
とても正しい疑問と思われます。
Q/信号が外に出ていても、内部で接続されていても、動作速度には大幅な改善がみられないように思えます。1チップに集約することで何故高速に動作できるのか
A/いくつかのことがごっちゃになっているので、このような誤解が生じます。
1.CPU・メモリコントロール間の距離が短いため、より高速に動作できる。これはその通りです。ただし、速くなるのは短くなった分だけとおもってOKです。つまりさほど大きな影響はない、でいいです。(細かい話はあえて省略。大筋こうだ、と理解してください)
2.電気信号は光速並みに伝播すると聞きます。
これは大きな誤解です。まず、導体を通る電気信号は光速の半分出ればよいほうです。で、さらにこれは単純に伝搬することを考えた場合の話です。まあそれでも速い、といえますので、これも本質ではないですね。
3.本質はこれです。信号が外に出るのと、中で閉じるのとでは大違いです。信号をチップの外に出す、ということは、外界のノイズにさらされても大丈夫なように、それなりの強度の信号を出す、ということです。つまりチップの内部で使われている信号を、十分増幅して外に出す必要があります。実用上は、規格にのっとった信号レベル、たとえばGTLとかTTLとか、そういったレベルまで増幅します。この、増幅をおこなう際にスピードが大きく下がるのです。一方、チップの中で伝送するだけなら、外界のノイズは関係なく、受け側がどういう信号レベルなら受かるかが完全にわかるので、増幅を行わない、または伝送が成立する程度の最低限の増幅で十分です。つまり余計な事をしないから、速いのです。なお、ここでいう増幅は、電圧振幅と電流容量の両方を含みます。
補足;チップの中の信号伝送はチップの中で世界が閉じるため、GTLとか、そういったレベルはつかいません。ずっと小さい振幅です。また、電流量も小さくします。
結局、外界とのやり取りを可能にするバッファ(増幅器)がおそい、ということがこの問題の本質です。
この回答への補足
回答ありがとうございました。 より大きなトランジスタへ段々でつないでいくときに遅延が発生するようなものなのですね。 よーく理解できました。 ありがとうございました!
補足日時:2008/11/16 22:15No.2
- 回答日時:
電気信号が伝わる速度自体は光速とほぼ同じですが、High=>Low/Low=>Highに変化にかかる時間はもっと低速で、伝送線路の距離や周りの絶縁体の誘電率に依存します。
簡単に言うと距離が長いと、配線自体のコイル成分が増加し、周囲の絶縁体との間にコンデンサ(数pF程度ですが)がいっぱい接続されていることになります。
当然コイルやコンデンサの容量が大きくなると、電圧変化に掛かる時間は遅くなります。
このコイル成分・コンデンサ成分を寄生インダクタ、寄生容量などと呼びます。
http://www1.s-cat.ne.jp/kiyoshi/m_basic/part_x0. …
http://jr6bij.hiyoko3.com/java_calc/prn_cap.php
ICの中に配線を全て押し込めると距離が短くなり、寄生容量、寄生インダクタを減らすことが出来ます。
No.1
- 回答日時:
CPUの1クロックは光ですら数~数十ナノメートルしか進めないような短い時間です
同一ダイ上にある2次キャッシュすらCPUから見れば遅いのです
さらに高クロックで信号を伝えると配線の角で信号が反射する問題が出ています
これの回避のために配線の角は丸めながら配置されていますが、これのために更にCPUから遠くなっています
この回答への補足
回答ありがとうございます。
すみません。。。混乱しているので、ご指摘ください。
そうすると、光の速度が約300,000キロメートル毎秒として、メートルに変換すると300,000,000メートル毎秒となるかと思います。
CPUのクロックを3,000,000,000ヘルツ(3Ghz)と仮定し、1クロックあたりにかかる時間を計算すると1/3,000,000,000で、3.33 x 10^(-10)秒となります。
距離は速さx時間なので、300,000,000メートル毎秒 x 3.33 x 10^(-10)秒は0.1mとなり、3Ghzだと電気信号伝播は0.1m毎クロックとなります。
1クロックあたり10センチメートルだと結構早いように思えるのですが。。。 いかがでしょうか?
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- カスタマイズ(車) いわゆる「テレビキャンセラー」について・・・・・ 7 2022/11/01 20:57
- 数学 自動車の平均速度について。 3 2023/05/23 18:18
- 物理学 光速度に近い速度で移動しても、時間や時計の動きが遅くなる?等は、あり得ない。 3 2022/09/24 00:47
- LANケーブル・USBケーブル LANケーブルのCAT6とCAT6Aの違い 6 2022/05/16 18:31
- 物理学 時間を語るなら、(複数の時間の正体)を知る必要が有る。 1 2023/02/16 22:14
- その他(交通機関・地図) 上海浦東国際空港〜龍陽路まで走るリニアモーターカーがあります。18年位前に開通した新交通システムで、 5 2022/05/12 17:47
- 物理学 再会しない双子のパラドックス。 5 2023/01/16 11:21
- 運転免許・教習所 対面する車用信号機の両隣の歩行者用信号を車用信号の変化予測に使うことは出来ますか? 1 2023/03/12 11:50
- Wi-Fi・無線LAN 最近、WiFiの問題でPCがろくに使えないのですがどうすればいいですか。 現在、何らかの原因でPCを 5 2023/02/19 12:52
- 地図・道路 関西エリアの高速道路に詳しい方に質問があります 2 2022/10/02 13:56
関連するカテゴリからQ&Aを探す
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
チップの長さ出しの裏側ってこ...
-
ブッフェでのチップについて
-
ホテルに頼んだ送迎にチップは...
-
霧吹きの修理
-
CPUとMPUの違い
-
ハワイの朝食でのチップについ...
-
パソコンについて教えてください
-
こんな場合チップは?(アメリカ)
-
チップ
-
日系引越業者へのチップ
-
今日!ROMライターきて? z370P...
-
WOLF RPGエディターのマップチ...
-
高校生の女子2人がラブホ女子会...
-
シカゴの駐車場について教えて...
-
ラスベガスのホテルのベッド数...
-
アメリカのタクシーの営業時間...
-
ニューヨークのマンハッタンは...
-
羽田発6時40分発の飛行機の...
-
海外での夜の一人歩きについて...
-
アメリカのホテルのベビーシッ...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
ブッフェでのチップについて
-
アナログチップはどんな機器に...
-
CPUとMPUの違い
-
円内から四角形がいくつ取り出...
-
チップの長さ出しの裏側ってこ...
-
こんな場合チップは?(アメリカ)
-
ハワイの朝食でのチップについ...
-
今日!ROMライターきて? z370P...
-
チップとダイの違い・・・
-
日系引越業者へのチップ
-
霧吹きの修理
-
チップ
-
Gigabit LANカードにヒートシン...
-
WOLF RPGエディターのマップチ...
-
グアムでの割り勘の仕方について
-
RAID1による速度の低下度合いは?
-
SSDにチップはありますか?
-
中国 足裏マッサージ チップ
-
枕チップにコインはNG?
-
PCのCPUの内部構造が分か...
おすすめ情報