เมื่อพูดถึงวงจรคอมพิวเตอร์ ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบพื้นฐาน ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ที่ช่วยให้หรือป้องกันกระแสไหลผ่าน เนื่องจากความซับซ้อนของ CPU ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน จำนวนทรานซิสเตอร์จึงแตกต่างกันไป แต่มีทรานซิสเตอร์กี่ตัวใน CPU?

ใน CPU ที่ทันสมัยเพียงตัวเดียว สามารถมีทรานซิสเตอร์ได้หลายร้อยล้านหรือหลายพันล้านตัว ตัวอย่างเช่น CPU Apple MI 2020 มีทรานซิสเตอร์ มากถึง 16 พันล้านตัว; AMD Ryzen 9 3900X 2019 มีทรานซิสเตอร์มากถึง 9.89 พันล้าน ในขณะที่ AMD Epyc Rome 2019 มีทรานซิสเตอร์มากถึง 39.54 พันล้าน

ยิ่งจำนวนทรานซิสเตอร์บน CPU สูง เทคโนโลยีก็ยิ่งดีเท่านั้น ซึ่งหมายถึงประสบการณ์ที่ดียิ่งขึ้น มีหลายปัจจัยที่กำหนดจำนวนทรานซิสเตอร์ที่คุณจะพบใน CPU อ่านต่อเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับจำนวนทรานซิสเตอร์บน CPU

อะไรเป็นตัวกำหนดจำนวนทรานซิสเตอร์ใน CPU

ฟังก์ชันของ CPU ส่วนใหญ่สามารถแบ่งได้เป็นสองส่วนหลัก: ดึงข้อมูลและถอดรหัสข้อมูล จากหน่วยความจำ และ ดำเนินการคำสั่ง ในการดำเนินการตามคำแนะนำเหล่านี้ CPU ต้องใช้ทรานซิสเตอร์จำนวนหนึ่ง ยิ่งมีทรานซิสเตอร์มากเท่าไหร่ CPU ก็ยิ่งประมวลผลได้มากขึ้นเท่านั้น จึงทำให้ดีกว่า ด้านล่างนี้คือปัจจัยบางประการที่ส่งผลต่อจำนวนทรานซิสเตอร์ใน CPU

ปัจจัย #1: สถาปัตยกรรม

Theสถาปัตยกรรมของ CPU หมายถึงประเภทของคำสั่งและวิธีที่ CPU ประมวลผลคำสั่ง ในสภาพแวดล้อมปัจจุบัน มีสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์ทั่วไปสองแบบ: 64 บิต (AMD64, IA64 และ x86) และ 32 บิต (x64) ดังนั้น ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมเหล่านี้ที่มาพร้อมกับ CPU ของคุณ จำนวนทรานซิสเตอร์ในนั้นก็จะแตกต่างกันไปด้วย เหตุผลก็คือสถาปัตยกรรมของ CPU บางตัวนั้นดีกว่าในการจัดการงานบางประเภทมากกว่างานอื่นๆ กล่าวอีกนัยหนึ่ง สถาปัตยกรรม CPU 64 บิตมีทรานซิสเตอร์มากกว่า และสามารถประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่กว่าแบบ 32 บิต

ปัจจัย #2: จำนวนคอร์

ปัจจัยอีกประการหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อจำนวนทรานซิสเตอร์บน CPU ก็คือจำนวนคอร์บนโปรเซสเซอร์ แกนหลักของ CPU คือส่วนที่ รับคำสั่งและดำเนินการ และเพื่อดำเนินการนี้ ต้องใช้ทรานซิสเตอร์ - จำนวนมาก CPU สามารถมีคอร์เดียวหรือหลายคอร์ก็ได้ CPU ที่มีสองคอร์เรียกว่า ดูอัลคอร์ ในขณะที่หนึ่งคอร์ที่มีสี่คอร์เรียกว่า ควอดคอร์ เป็นต้น ยิ่งจำนวนคอร์บน CPU มากเท่าใด ทรานซิสเตอร์ก็จะยิ่งมีมากขึ้นเท่านั้น และ CPU ก็จะเร็วขึ้นเท่านั้น

ปัจจัย #3: TDP

TDP หรือ กำลังการออกแบบระบายความร้อน ของ CPU คือปริมาณพลังงานที่ใช้ภายใต้โหลดสูงสุดในทางทฤษฎี ยิ่งโปรเซสเซอร์ใช้โหลดมากเท่าใด ความร้อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ผู้ผลิตคอมพิวเตอร์จึงต้องออกแบบระบบระบายความร้อนเพื่อกระจายความร้อนในทุกภาระงาน ทรานซิสเตอร์บน CPU ยังควบคุมระบบนี้ ถ้า CPU ทำงานได้มาก ก็ต้องการระบบระบายความร้อนที่ดีขึ้น ดังนั้น ทรานซิสเตอร์ที่มากขึ้น - เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป

ปัจจัย #4: ความเร็วสัญญาณนาฬิกา

ความเร็วสัญญาณนาฬิกาเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อจำนวนทรานซิสเตอร์ในโปรเซสเซอร์ ความเร็วสัญญาณนาฬิกาหมายถึง จำนวนของกระบวนการที่ CPU ดำเนินการต่อวินาที ความเร็วสัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์วัดเป็น GHz ในขณะที่ CPU รุ่นเก่าบางรุ่นวัดเป็น MHz

ดังนั้น หากคุณเห็นโปรเซสเซอร์ที่มีความเร็วสัญญาณนาฬิกา 2.0 GHz หมายความว่าดำเนินการ 2 พันล้านกระบวนการ ต่อวินาที ยิ่งความเร็วสัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์สูงเท่าไร การประมวลผลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และสำหรับโปรเซสเซอร์ที่มีความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูง จะมี ทรานซิสเตอร์มากกว่า ดังนั้น ความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้นหมายถึงจำนวนทรานซิสเตอร์ที่มากขึ้น และความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่ต่ำลงหมายถึงจำนวนทรานซิสเตอร์ที่น้อยลง

ปัจจัย #5: กระบวนการผลิต

กระบวนการผลิตที่ผู้ผลิตใช้สามารถส่งผลต่อจำนวนทรานซิสเตอร์บน CPU ไม่ใช่ผู้ผลิตทุกรายที่มีเทคโนโลยีขั้นสูงในการเพิ่มทรานซิสเตอร์ใน CPU เดียว การเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์ในคอร์เดียวจะ เพิ่มต้นทุนในการผลิต ดังนั้นจึงมีผู้ผลิตไม่มากนักที่ตื่นเต้นที่จะนำทรานซิสเตอร์จำนวนมากขนาดนั้นมาใส่ใน CPU เพื่อให้ผู้ใช้มีราคาที่ย่อมเยาซื้อ. ตราบใดที่ซีพียูยังทำงานตามที่จำเป็น ผู้ผลิตก็ดูเหมือนจะไม่กังวลกับการเพิ่มจำนวนมากนัก

ปัจจัย #6: ปัจจัยอื่นๆ

ปัจจัยอื่นๆ อาจส่งผลต่อจำนวนทรานซิสเตอร์ใน CPU ตัวอย่างเช่น การมีอยู่ของ GPU สามารถเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์ใน CPU ได้อย่างมาก แม้ว่า กราฟิกการ์ดเฉพาะ กำลังกลายเป็นเรื่องปกติ แต่กราฟิกในตัวจะไม่ล้าสมัย ถ้าซีพียูมี ตัวประมวลผลกราฟิกในตัว ก็จะเพิ่มจำนวนผู้ผลิตทรานซิสเตอร์ที่จะต้องป้อนเข้าในซีพียู

ทรานซิสเตอร์มี การใช้งานที่หลากหลาย และไม่ได้ใช้ใน CPU ของคอมพิวเตอร์เท่านั้น

บทสรุป

การทราบจำนวนของทรานซิสเตอร์ บน CPU ค่อนข้างคลุมเครือและโปร่งใส ทุกวันนี้ CPU จำนวนมากทำจากทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัว ดังนั้น แทนที่จะมุ่งเน้นไปที่จำนวนทรานซิสเตอร์หลายล้านหรือพันล้านตัวบน CPU การให้ความสำคัญกับสิ่งที่อุปกรณ์สามารถทำได้นั้นมีค่ามากกว่า ดังนั้น ข้อมูลจำเพาะของ CPU เช่น ความเร็วสัญญาณนาฬิกา จำนวนคอร์ และขนาดแคช จะช่วยวัดประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมได้ดีกว่า

คำถามที่พบบ่อย

เมื่อพิจารณาถึงขนาดนาทีของ CPU สมัยใหม่ ทรานซิสเตอร์สามารถบรรจุทรานซิสเตอร์นับพันล้านตัวได้อย่างไร สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากทรานซิสเตอร์บน CPU ในปัจจุบันมีขนาดเล็กกว่าที่คุณคิดทรานซิสเตอร์โดยเฉลี่ยบน CPU มีขนาด ประมาณ 14 นาโนเมตรเท่านั้น ในมุมมองที่ดีขึ้น ทรานซิสเตอร์ใน CPU กว้างกว่าโมเลกุล DNA ประมาณ 14 เท่า

ทรานซิสเตอร์ในซีพียูถูกผลิตขึ้นด้วยวิธีทางคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนซึ่งเรียกว่า การพิมพ์หิน เนื่องจากมีระยะเวลาเพียงไม่กี่นาที จึงพิมพ์บนเวเฟอร์ซิลิคอนภายใต้แสงอัลตราไวโอเลตมาก