Wie „hoch“ ist eine CPU Die, bzw welches Volumen nimmt sie ein?

gogoAustria

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Wie hoch ist so eine aktuelle Mainstream eightcore CPU die? Welche Fläche und damit welches Volumen nehmen diese in etwa ein? (Mir geht es eher grob um einen Richtwert).

Wie sieht’s mit einer GPU aus? Sind diese höher?


Meine Frage beruht auf die Überlegung, ob eine aktuelle CPU oder GPU auf selbem Volumen die Leistung des menschlichen Gehirns übersteigt.
Das wäre zwar eine sehr fragliche Darstellung, und praktisch nicht umsetzbar (Kühlung, Stromversorgung, etc), aber wäre interessant.
 
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Du kannst aber die Leistung einer stupiden binären Rechenmaschine nicht mit der Leistung eines komplexen teilspezialisierten neuronalen Netzewerkes vergleichen, das ja nicht nur Verarbeiter sondern auch Kurz- und Langzeitspeicher "bereitstellt", ebenso ein in Hardware gegossenes Betriebssystem mitsamt selbst(er)lernender Tools ist da auch mit dabei. Beide "Prozessoren" können zwar die andere Seite mehr oder weniger in "Software" abbilden, sind dann aber wesentlich Langsamer als im Vergleich in ihrer Spezialdisziplin. Ebensowenig würdest du den Platzbedarf von weit verzweigter Redundanz und integrierter Reperatur-/ und Anpassungsfähigkeit beachten.
 
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Um so einen Vergleich anzustellen müsstest du dem Gehirn eine "Rechenleistung" in einer Einheit zuordnen, die mit einer Größe zur Rechenleistungsbeurteilung einer CPU oder GPU vergleichbar ist. Das ist aus den von SirDiablo angerissenen Gründen nicht möglich. Du kannst auch nicht die Anzahl der Transistoren mit der Anzahl der Nervenzellen gleichsetzen - das wäre völlig aussagefrei, denn die bescheidene "Intelligenz" eines binären Rechenwerks kommt nicht aus der Anzahl der Transistoren, sondern ist ausschließlich von der Software abhängig. Und im Übrigen ist für deine Fragestellung schon allein der Ansatz DIE-Volumina zu addieren verkehrt, denn nur ein winziger Bruchteil eines DIEs enthält aktive Schaltungen. Der weit überwiegende Teil des DIE-Voumens entfällt auf "toten" Silizium-Einkristall ohne jede Funktion, außer mechanischer Stabilität und Wärmeleitung. Wenn dich die Waferdicke dennoch interessiert, auf der die Dicke des DIEs basiert, kannst du dich an den üblichen Fertigungsdicken für verschiedene Wafergrößen orientieren - nur ist das wie gesagt reichlich irrelevant für deine Fragestellung.

Die Ansätze zur Leistungsbewertung der künstlichen Abbildung neuronaler Netze (Stichwort "deep learning") sind im Übrigen nicht mit einem biologischen neuronalen Netzwerk zu vergleichen. Das Gehirn arbeitet einfach völlig anders und hat zum größten Teil auch völlig andere Aufgaben, die sich nicht mit den Aufgaben eines Rechners vergleichen lassen. Es rechnet eigentlich gar nichts in dem Sinne wie eine CPU oder GPU rechnen und es ist für derartige Aufgaben bekanntermaßen auch extrem ungeeignet. Im Sinne solcher Rechenleistungen übersteigen bereits einzelne CPUs und GPUs sehr früher Generationen oder gar Taschenrechner die Fähigkeiten des menschlichen Gehirns bei Weitem. CPUs und GPUs versagen dagegen komplett wenn es um das geht was man denken nennt. Selbst die größten künstlichen neuronale Netze sind zu etwas was man denken nennen könnte bislang nicht mal ansatzweise in der Lage.

Zudem besteht das Gehirn aus evolutionär gesehen ganz unterschiedlichen Arealen die lange nicht alle etwas mit bewusstem Denken zu tun haben, aber sie können zum Teil mit anderen Arealen interagieren oder Rückkopplungen über den Körper erzeugen, die dann wiederum andere Gehirnareale aktivieren, die die Rückkopplungen bewusst oder unbewusst verarbeiten können.
Wie das Lernen und Denken eines Gehirns funktioniert ist aber noch lange nicht so weit verstanden, dass man es selbst mit unendlicher binärer Rechenleistung "nachbauen" könnte - es fehlt sozusagen der Bauplan bzw. eigentlich sogar die Fähigkeit diesen zu lesen, selbst wenn man ihn hätte. Ein Betriebssystem oder etwas auch nur entfernt Vergleichbares haben Gehirne in dem Sinne nicht. Sie sind was die synaptischen Verknüpfungen angeht, die das Gehirn ja erst zum Denkorgan machen - wie der gesamte Organismus - selbstorganisierend. Dem Ganzen Aufbau liegt natürlich letztlich die DNA zu Grunde, aber auch bei deren Verständnis da sind wir ja, was die ganze Komplexität angeht, noch nicht besonders weit gekommen. Um in Analogie zu Software zu sprechen, können wir zwar den gesamten Quelltext lesen und ein paar Experten sind auch in der Lage mit etwas deuten und tüfteln zu ermitteln was einzelne Subroutinen (Gene) im Gesamtorganismus bewirken, bzw. welche Proteine sie codieren, aber im Gesamtkontext schauen wir letztlich auf den DNA-Quellcode wie ein Kinobesucher auf die grünen Zeichenketten der Bildschirme in Matrix.

Auch beim Thema Speichern und Zwischenspeichern gibt es keine ansatzweise für Leistungsvergleiche mit technischen Lösungen tauglichen Ansätze, denn bei künstlichen neuronalen Netzwerken wird ganz herkömmlich binär gespeichert und zwischengespeichert, da es eben kein echtes selbstorganisierendes neuronales Netz ist, sondern nur ein virtuelles, welches über Software realisiert wird.

Hinzu kommt in Punkto Leistungsbewertung der nach außen hin erkennbaren "Leistungen" eines Gehirns noch die Tatsache, dass das Gehirn offenbar sehr viel seiner "Leistung" darauf aufwenden muss, den ständig hereinströmenden Input, den ihm der Körper zu Verfügung stellt, zu filtern. Auch das ist meines Wissens bislang allenfalls punktuell und wenn, dann auch dann nur phänomenologisch verstanden.
Obwohl das Gehirn als Gesamtheit und anhand der damit gesteuerten Funktionen komplexen Körperfunktionen gemessen, zwar sehr effizient erscheint, ist es in Punkto Energiesparmechanismen jedoch lange nicht so flexibel wie ein binäres Rechenwerk. Es lässt sich z. B. nicht wirklich in einen Energiesparmodus versetzen, der seinen Energieverbrauch drastisch senkt. Das sieht bei GPUs und CPUs ganz anders aus.
 
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Solche Detailbetrachtungen wollte ich eben vermeiden.

Meine Kernfrage war ja schlicht, wie viel Volumen so eine CPU DIE belegt. Bzw würde die Höhe schon reichen.


Es gibt sehr wohl einige Modelle, die versuchen die Gehirnleistung mit Zahlen bzw Vergleichswerten darzustellen. All diese sind sehr experimentell und nicht wirklich wissenschaftlich fundiert aus den von euch genannten Gründen. Auch weichen sie stark voneinander ab.
 
Wie gesagt - die DIE-Höhe lässt sich von der Waferdicke ableiten und die ist wiederum mit dem oben verlinkten Angaben zum Waferdurchmesser korreliert. Je neuer und komplexer ein Chip, desto größer ist in der Regel das Wafer aus dem er gefertigt wird, da so mehr Fläche pro Wafer für mehr Chips, bzw. gleich viele Chips mit größerer Chipfläche zur Verfügung stehen.

Allerdings weiß ich nicht, ob aktuell schon flächendeckend 450mm Wafer für komplexe Chips im Einsatz sind. Für neue Waferdurchmesser müssen bestehende Fabs erst umgerüstet werden, bzw. neue Fabs errichtet werden.
Im Gegensatz zu der in planerer Sicht immer weiteren Miniaturisierung der Strukturen, werden die Wafer eher dicker. Das ist schlicht mechanisch begründet, denn je größer die Waferdurchmesser werden, desto instabiler werden sie und werden dann bezüglich des handlings zu filigran. Ob bei manchen Chips nachträglich noch Material von der Rückseite abgetragen wird, kann ich dir nicht sagen, aber sofern die großen Waferdicken sich in Punkto Wärmeableitung nicht allzu drastisch auswirken, wird man diesen Schritt wohl aus Kostengründen eher unterlassen - zumal er wegen des Waferhandlings ja erst im separierten Zustand erfolgen könnte...

Edit: Und was willst du mit diesen unterschiedlichen experimentellen und wissenschaftlich nicht fundierten Modellen dann anfangen? Ist doch Humbug sich über solchen Quatsch Gedanken zu machen, wenn man daraus keine sinnvollen Aussagen ableiten kann!?
 
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Was ist besser, 3l Blau oder 5l Rot? :lol:
 
Die Höhe ist egal, die kann man sogar abschleifen, die Schaltung ist ja unten und bei der Wärmeentwicklung ist das eigentliche Volumen des Dies auch egal, weil es im Verhältnis zum Volumen des nötigen Kühlers verschwindend klein ist.
 
Die Höhe ist egal, die kann man sogar abschleifen, die Schaltung ist ja unten und bei der Wärmeentwicklung ist das eigentliche Volumen des Dies auch egal, weil es im Verhältnis zum Volumen des nötigen Kühlers verschwindend klein ist.

hast du die frage überhaupt verstanden ?
 
Gehirnvolumen und -leistung sind eh zu mitteln und letztlich von dir anzunehmen.
Dann kannst du auch bei der Cpu mit von der Realität abweichenden Annahmen arbeiten.
Solche Spinnereien macht man doch unmittelbar nach ner Vorlesung mit Menschen, die irgendwas damit zu tun haben! Hop hop! ;)
 
Das ist gar nicht so eine Dumme frage, wie es jetzt von vielen hingestellt wird. Bei neuronalen Netzen dienen Nervenzellen als Vorbild. Anhand der Zeit die ein menschliches Gehirn braucht um bestimmte dinge zu leisten(Gesicht erkennen) ist es möglich die Tiefe des Netz zu schätzen. Transistoren in Computerchips sind immer einlagig(Selbst wenn der Transistor an sich eine 3D Struktur hat) nur die Verdrahtung dieser erfolgt in mehreren layern. Deswegen ist die tiefe minimal. 7fe90f4de00d3eb25c9ac362c7054a8b-650-80.jpg hier zu sehen ist intels 22nm tri gate transistor ich glaube Fin Pitch fuer diese node war 60nm.

TSMC 7FF kommt auf ~83MTr/mm2.

Nerven im Gehirn sind in 3D angeordnet. neurons-440660_1280-1-1-1030x728.jpg
 
Nein, der Vergleich hinkt hinten und vorne, denn ein Gehirn ist eben viel mehr als nur Verarbeiter. Vergleiche meinetwegen das Volumen eines High-Density Servers mit dem eines Gehirns, wär zwar immer noch ein ziemlich schlechter Vergleich, aber immerhin besser als nur das Volumen einer Systemkomponente mit dem eines Komplettsystem zu vergleichen.... Wurde doch oben schon angesprochen....
 
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