都可以跑自己的高頻時鐘,不需要跟外部控製單元同步,核跟核之間頻率也可以不一樣,有的一百GHz,有的幾百GHz,甚至拉到1THz都沒問題。
因為光速延遲的問題,頻率到THz級別,信號一個周期跑不了多遠,芯片一大就會時序錯亂。但您這個設計很巧妙,每個運算核都做得特別小,對角線都控製在0.5毫米以內,剛好在光速限製之內,信號一個周期內完全能覆蓋整個核心,內部是穩定同步的。
運算單元這邊,我發現不僅得有2048位定點運算核心,64位整數運算核心也保留下來才是最合理的。高精度計算交給2048位定點,浮點轉過來也就多一個周期,雖然比整數慢一倍,但對大計算量任務完全夠用。而地址計算、循環計數、位操作這些高頻整型任務,直接走64位整數單元,一個周期出結果,效率最高。
整體就是全局異步、局部同步,外慢內快,大小互補,既兼容現有係統,又把超導的速度優勢拉滿了。”
林野說完,稍稍收回目光,看向一旁的吳軍。
吳軍一直安靜聽著,雖然精神有些不太專注,臉上卻露出釋然又欣慰的笑意,語氣裡滿是讚賞:“思路全對,我沒有和你詳細講解,你居然不僅僅是看懂了設計,更是真的把這顆超導CPU的靈魂,徹底理解透了。”
林野的手指在設計圖上快速劃過一片密集的小方塊,目光頓了頓,像是在心裡默算。
吳軍站在他身旁,輕聲問了一句,“林野,你心裡有數嗎?這一版架構裡,我們到底能塞進去多少個超導小核?按傳統矽基CPU那樣封裝,一片大小能裝下多少?”
林野沒有抬頭,視線依舊落在圖紙上,語氣平穩:“吳老師,我們單個超導運算核,控製在0.3毫米見方以內,麵積不到0.1平方毫米。一顆標準桌麵CPU大小,差不多是10毫米×10毫米,也就是100平方毫米。不算外圍控製、IO、緩存那些區域,隻算中間算力陣列部分,保守能放下1000個核,實際工程裡留布線、散熱、冗餘,至少也能上500個。”
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他頓了頓,補充了一句,“每個核內部都是2048位定點加64位整數ALU,獨立跑高頻。也就是說,一塊指甲蓋大小的封裝裡,就是幾百個THz級別的超導核心。”
吳軍聽完,輕輕點了點頭,眼神裡帶著明顯的肯定:“你這一算,就把這顆芯片的真正量級給看透了。這顆芯片,不僅是強,而且是碾壓級的強。”
吳軍的語氣裡帶著一絲期待,繼續問道:“那你再算一算,這樣一片封裝出來,性能比現在最頂尖的矽基CPU,到底強多少倍?速度又快出幾個量級?”
林野指尖輕輕敲了敲運算核心區域,沒有猶豫,直接給出了答案,“我們按最保守的比。現在矽基旗艦CPU,整數運算單核大概3GHz左右,浮點單元則是要十幾周期才能跑完一次。
而我們每個超導小核,整數1周期、浮點2周期,內部時鐘輕鬆跑到100GHz到500GHz。單看整數運算,一個小核的頻率,就是矽基單核的30倍到150倍。再加上2048位定點算力,單周期數據寬度就是矽基的32倍,一乘下去,單核算力就是矽基的近千倍。
更別說我們一片封裝裡,塞了五百到一千個這樣的核。整體算下來,同等麵積下,算力是頂尖矽基CPU的十萬倍起步,極限能到百萬倍級別。”
他在最後補上了最關鍵的一句:“至於速度,不是快一點,是把延遲壓到了皮秒級。矽基還在等數據、等時序、等散熱的時候,我們已經算完了。這不是優化,是降維打擊。”
吳軍假裝驚訝:“哦?那豈不是已經達到桌麵超算的水平了?”
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