デジタルってみんな一様に伝送できるんですよね？なのにどうしてCPUのクロックは100Ghzにならない

「デジタルだから変わらない」とか「デジタルだからエラーが無い」とかよく言いますけど理論通り、設計どおりに動くなら100GhzのCPUとか簡単に作れるだろうと思うのですが何故未だせいぜい4ghz程度で停滞しているのでしょうか？

No.12 回答者： mimazoku_3 回答日時： 2022/12/14 17:52

＞どうしてメーカーはこれを使わないのですか？

➡︎ＣＰＵの稼働条件が特殊なんですよ。
一般の空冷レベルだと燃えます。
高性能なＣＰＵだと、水冷式だったりしますからね。
水冷レベルでも足りないんですよ。

No.11 回答者： kup-ue 回答日時： 2022/12/14 09:27

一様に伝送できることとクロックが１００GHzとなぜいっしょくたに考えることができるのかということがまず問題です。

比較する場合は同じ基準で比較しないといけない

ほにょにょ君は背が高いのに、頭が良いのはなぜですか　とか質問になっていると思いますか？

この回答へのお礼

んーとすみません、僕は頭が悪いので貴方の言っている事では理解できませんでした。

お礼日時：2022/12/14 17:34

No.10 回答者： kenshiron 回答日時： 2022/12/14 05:41

CPU等の電子回路は所詮、金属やシリコンを使った工業製品です。

当方、半導体設計者ですが、電子の移動する速さでオン・オフする素子を組み合わせて、回路を構成するので、自然の物理制約はあります。
ある程度の熱や電圧で、目標のスペックで動かせるように設計しますが、設計の最後は物理制約との闘いです。できた製品も高温になりすぎたりすれば素子の特性が変わり、うまく動かずエラーが起きます。
新しい半導体製品ほど、微細化されたトランジスタで設計しますが、微細化すると少し、速度を上げることができます。その繰り返しですので、いきなり速くすることが出来ないのと、設計時は自己発熱や消費電力を抑える工夫もしないと直ぐに熱暴走したり電池の切れる製品になってしまいますので、理想通りにいきません。
また、デジタルだから変わらない、エラーがないと言われるのは、おそらく記憶や転送をするデータのことかと思いますが、それはコピーなどの際、元データと新データを定期的にエラーチェックして、エラーがあれば再度やり直したり訂正したり仕組みのシステムにより保持するからで、物理製品である以上、動作中に問題にならないエラーは頻繁に起きます。
また、温度や電圧をかけ続けて何年も使うと、どうしても半導体は劣化が進みますので、エラーが頻繁に起き、それにより古いパソコンが遅くなったりします。

この回答へのお礼

デジタルでも小さなエラーは頻繁に起きているということですね、半導体製品が劣化するとは知りませんでした。
デジタルといえども物理的にはアナログ的制約があるのですね。

お礼日時：2022/12/14 17:37

No.9 回答者： mimazoku_3 回答日時： 2022/12/14 01:14

確か、これなら可能だったと思うが、民生向けでは無かったと・・。

ジョセフソン素子
https://kotobank.jp/word/%E3%82%B8%E3%83%A7%E3%8 …

この回答へのお礼

ではこれを使えば100Gh動作のCPUも出来るということですね？
どうしてメーカーはこれを使わないのですか？

お礼日時：2022/12/14 17:38

No.8 回答者： mimazoku_3 回答日時： 2022/12/14 01:03

他の回答者も触れてるが、その領域になると、アナログの世界になるんですよ。

電圧の「ある」「なし」で「１」と「０」を表現しますが、周波数が高くなると、電気の速さでも波形が歪むのです。
つまり、信号としての要素が無くなるのです。
その物理限界があるため、今は「量子コンピューター」を開発中です。

＞「デジタルだから変わらない」とか「デジタルだからエラーが無い」
➡︎これは現在のところ、１００％嘘っぱち。
正確に言えば、今のデジタルは「デジタル化アナログ」と言うべきです。

例えば、音楽ＣＤをＰＣにコピーして、ＰＣからＣＤに焼いて、それをまたＰＣに取り込み、また焼いてみてください。
３世代目以降に音の違和感を感じるハズです。
つまり、デジタルとデジタルの間には、アナログが介在しており、「完全なデジタルは未だに存在しない」事が、確認出来るハズです。

完全にデジタル駆動する方法はあるが、電流消費が激しくて、開発からは消えていたハズです。

この回答へのお礼

ちょっと調べてみましたがデジタル信号もオーバーシュート等があって拡大してみるとアナログ信号ですね。
要はアナログ信号の凹凸に人間の勝手でしきい値を決めてそこでオンオフさせる回路をデジタルと呼んでいるいう理解でいいでしょうか。

お礼日時：2022/12/14 17:41

No.7 回答者： blue_plus 回答日時： 2022/12/13 23:47

そりゃぁまぁ、理論上だけでならデジタルだから「０」と「1」しかない世界となる訳なのでしょうけれども。

実際に動くのはアナログですからねぇ。
ノイズもあれば電位もあるし結果的に「０」と「１」だけで割り切れる様なモノじゃぁ無い。
2、30年くらい昔の、単位が「KHz」や「MHz」くらいまでの状況だったら、表面上の見た目は「０」と「１」で割り切れる様に見えたかもしれなかったかもしれませんけどね・・・理論上だけで物事が解決する様な生易しい世界なんてのは無いよって事です。

No.6 回答者： meg68k 回答日時： 2022/12/13 23:23

こんばんは。

高速の世界では「デジタルもアナログ」なんですよ。

波形ゆがむんです。１か０しかない世界でも、波形歪んでいて0.6
くらいとかいう、どっちかよくわからない状況が起きたりするんで
す。

そして近くの信号の影響を受けたりします。隣の信号が１・０・１・０
と変わってたら、その影響を受けて、変化のない信号でも０・０・0.2・
０なんて変化するんです。

>「デジタルだから変わらない」とか「デジタルだからエラーが無い」と
>かよく言いますけど

これが言えるのは今の科学では数GHz範疇の話だ、と考えるべきでしょう。
デジタルだからという事だけなら普通にエラーはおきます。

No.5 回答者： shiki_05_0 回答日時： 2022/12/13 23:05

https://www.itmedia.co.jp/news/0306/06/cjad_uno_ …
が参考になりそうなので引用しました。

動作速度(クロック周波数)が上がれば、単位時間あたりの回路のスイッチング回数が増えるため、流れる電流が増える。つまり、電力＝電流×電圧（P=IV)なので消費電力が増える。

補足すると、
電力の単位はWで表されます。
例えば、LED電球が10Wくらい、これがどんどん大きくなり電気ケトルなら1000Wとかです。電力が大きくなると短時間での発熱量が大きくなるのは体感的に分かるかと思います。そして、半導体は熱に弱いですので発熱が大きいと壊れてしまう。その為、クロックの上昇には限界がある。

こんな話かと。

No.4 回答者： shiki_05_0 回答日時： 2022/12/13 23:03

https://www.itmedia.co.jp/news/0306/06/cjad_uno_ …
が参考になりそうなので引用しました。

動作速度(クロック周波数)が上がれば、単位時間あたりの回路のスイッチング回数が増えるため、流れる電流が増える。つまり、電力＝電流×電圧（P=IV)なので消費電力が増える。

補足すると、
電力の単位はWで表されます。
１時間に1000Wなら1000Whとなります。電気ポットがだいたい1000Wくらい。ですのでそんなイメージです。そして、半導体は熱に弱いですので発熱が大きいと壊れてしまう。

こんな話かと。

No.3 回答者： mabuterol 回答日時： 2022/12/13 22:49

あなた伝言ゲームって、やった事ありますか？　１００人で伝言ゲームやるとして、

① １００人ずっと間違いなく情報伝達できる事と
② １００人の情報伝達が短時間で終わる事
これは全く別者だと思いませんか？

あなたの疑問は、そのような感じで、全く別物を一緒くたに考えてしまっています。