从4004到core i7——处理器的进化史-CPU构成零件-4

　　这种增长太可怕了。尽管我们可以通过比例缩小来减小CL，但仍不足以抵挡为了追求性能提升频率而带来的非线性增长!

　　所以你应该明白为什么CPU上要加个大大的散热器，并且为什么现在主流的发展方向是多核，而不是高主频了吧。我再贴一张著名的图，你就对CPU功率密度的增长有概念了：

　　注意8086到80286到80386的功耗不升反降。其中286->386主要是由于比例缩小，8086->80286的进步我们后面还会讲到。

　　讲到这里你也明白了：

　　设计上的低功耗很多时候并不是为了节约能源，而仅仅是保证芯片不要熔化罢了。

　　(看看上面这张图，你就明白煎鸡蛋神马的简直是太正常了。)

　　电池供电的携带全尺寸CPU的设备也是很最近才有的事情呢。

　　好了，我终于讲到最后一个基本的概念了：比例缩小(scaling down)。

　　为什么我们总是在一块小小的硅片上集成越来越多的晶体管?一般来说主要有2个原因：

　　1.我们需要更多的晶体管。对于CPU，更多的核，更大的缓存，这些无疑比以往任何时候都多得晶体管。现在的处理器最多可以达到40亿只晶体管，还不包括缓存。

　　2.我们需要更快的速度。正如你要在下面看到的那样，比例缩小可以提高器件的反应速度。在IC的世界里，快就是好。在速度面前，面积和功耗统统靠边站。我们可以忍受液氮冷却和亿美元数量级的流片费用，但不能忍受脱离摩尔定律的CPU性能。(听起来是不是很黑暗...)

　　看看下面这张表格，你就会明白比例缩小究竟为我们带来了什么。注意，这张表中仍然以上面的反相器为例：

　　表中的S=Scaling Factor>1，为了便于理解可以想象成S是将原有器件完全按比例压缩的比例值。

　　注意用红圈全出的项。intrinsic delay代表的是反相器不接任何负载时的延时，power density代表的是将器件紧密排列后整体的功率密度。

　　现在你应该明白了，比例缩小在让CPU变得越来越快的同时也让它变得越来越烫。