视频加载中...

我人生中的电脑，是2008年去电脑城组装的台式机。大学第一年是不允许带电脑的，所以大一的时候我们主战场在学院机房、图书馆电脑区还有网吧。等到大二刚开学可以带电脑了，我们一大帮同学一起，团团簇拥着我们班电脑高手-昂子，游走在电脑城的各个柜台。

大多数同学都选择买笔记本电脑，因为放假可以带回家。而我由于囊中羞涩，选择装台式机，而且相对来说，台式机的性能要高一些。当时的配置是AMD双核处理器、金士顿2GB内存、希捷500GB硬盘、Nvidia GTX930独立显卡、19寸AOC显示器。当然双飞燕的79元键鼠套装是标配，所有配件加起来一共3500元。

回到宿舍开机点亮，心情无比激动，安装了数款单机游戏，测试电脑性能。印象最深的使命召唤系列，是我这个伪军迷的最爱。特别是使命召唤5，可以痛快的在二战战场突突小日本。以后的日子里，500GB大硬盘，也留下了无数老师的身影，松岛老师、饭老师还有苍老师抚慰了众骚年的心。

台式机的可玩性比较高，有那么多插槽，配件无比丰富。家境贫寒的我，只能拆拆装装，擦擦内存金手指而已。而工作之后，这台电脑就送给了我哥，我自己买了一台华硕的N56VZ笔记本电脑，主打影音但是用来打游戏也是非常欢实。再后来就换了现在用的Mac Book Pro 15，已经有5年时间，这期间基本没有关注台式机的任何信息了。

性能可以说是我挑选电脑最重要的标准，处理器越快越好，内存、硬盘越大、越快越好，显卡越高端越好。其实这就是典型的器材爱好者，较为狂热容易上头，看见参数高就把持不住，其实根本就是性能过剩。然而这是病，而且不好治，还很享受这种感觉。单是看着CPU、显卡、主板华丽丽的外表，固态硬盘、高频内存丧心病狂的读写速度，就颅内高潮。

而2019年11月份发布的三代Thread Ripper，重新点燃了我对于台式机的相关配件的关注。虽然我还是家境贫寒，高端的处理器、显卡还是买不起，但是不妨碍我自己在大脑中规划了我心目中理想的配置。当然，自主攒机的人，是非常大猪蹄子的，每当有了更新的硬件，"我的最爱"列表就会时常变动。这也不能怪我们，这些硬件厂商，实在是太会抓人心。而且刀法还挺好，产品领域细分明确，覆盖高中低端，谁都能吃上鸡，只不过效果好坏的区别。

当然，我是一只严谨的屁哀木，在细细浏览了无数款处理器、显卡等参数的时候，就进行了了一个深入思考，处理器（CPU）的未来是什么样子呢？会在哪些方面有革命性的突破？然后我就产生了梳理CPU的过去和现在，并且想大胆的预测一下未来。

处理器的起点，是1971年，Intel发布的4004微处理器，它拥有2,300个晶体管，外层有16支针脚，尺寸为3mmx4mm，五层设计，10微米制程，最初其主频在108KHz。用现在的眼光看，这个主频拿来做计算器都困难，但是它的性能却跟大名鼎鼎的埃尼阿克（ENIAC）相当。

而桌面领域当前最强的处理器，是AMD2020年发布的Thread Ripper 3990x。拥有64个核心，128线程，主频2.9GHz，7纳米制程。它的性能很强大，与2000年左右的超算排名第一的IBM ASCI White差不多。

截止目前，处理器基本还在遵循着摩尔定律在进步。制程在不断缩小，性能在稳步变强，功耗在持续降低。本屁哀木就从处理器的性能、功耗两大方面进行分析和预测。

首先，我对当下的主流处理器进行了梳理，我选取了Intel、AMD不同级别的典型处理器共计10款，整理了他们的基本参数与性能、功耗的对比图。

当下CPU的主流配置，已经是4核4线程起步，基础频率至少3GHz往上。

除了少数低端型号的CPU，是没有超线程加持的。AMD自锐龙5，Intel自i7开始，都配备超线程技术。而一枝独秀的就是超恐怖的3990x，从图中可以看出基本上一起绝尘，碾压所有的存在，One CPU to rule them all in 2020。核心数/线程数在4核/4线程到64核/128线程之间。

而频率方面，基础频率最低的是3990X，2.9GHz。最高的是9900KS，4.0GHz。各CPU的加速参数基本都是单核超频的极限，全核是不可能全核的，水冷也压不住，得上液态氮。

而TDP（热功耗）则在65W～280W之间。TDP并不是CPU的全部功耗，更多是代表产生废热的功耗，可用于参考挑选散热器，CPU的真正功耗是高于这个值的。通常CPU的介绍页面，会给出建议应该配置多少瓦的电源。

购买一块CPU，除了初期的一次性硬件成本投入，还有后续使用过程中的电力消耗。所以，CPU的总成本=硬件成本+电力成本。而且CPU的使用寿命一般比较长，非人为破坏基本上10年起步，电脑其他配件坏了CPU也不见得坏。

作为我们普罗大众来说，CPU买了就是干活的，无论打游戏、写文章、刷帖吧还是做设计、做渲染、跑模型。我们的要求就是：能力强，吃得少。那么我们来分析在性能和功耗表现方面，还有哪些可以大幅提升，而终点又是哪里。

1. 单核性能

单核性能方面，Intel曾经死磕过，其表现也一直强于AMD。但是单核性能提升有瓶颈，在一定制程下（如14nm+++）单位面积内的晶体管数量是一定的。而过度压榨单核性能，会导致发热量飙升。所以当下9900KS的单核主频4.0GHz已经非常高了。

图为超频达人Splave将Intel 9900K液氮散热超频至6.9GHz，而单核性能的提升，一个是晶体管开关频率，一个是晶体管密度。晶体管的开关频率已经很难再提升了，基本在小几百万次/秒。而晶体管密度随着制程工艺的进步，还可以进一步提升。所以制程的进步，是单核性能的主要发展方向。

2. 多核性能

既然一个核心榨不出油水，那我们多上几个核心不就好了？Intel和AMD也确实是这样的思路。本屁哀木觉得AMD的思路灵活性更高一些，可以较为容易的堆更多的核心。在二代ThreadRipper的架构设计中，有2个Die无法直连内存，导致延迟非常高。而三代则改进了这个设计，使用一个 Die进行统一的IO处理，IO Die周边再增加通用的CCX Die，可以拓展更多核心。

图为AMD 3990X，中间一个大的为IO Die，周边8个CCX Die。多核性能的基础是单核性能，并且CPU的封装面积基本是固定的，主要影响因素是晶体管密度。同时更好的架构设计，降低各个核心之间的通信延迟以及与内存的通讯延迟，可以有更好的多核性能表现。所以，多核性能的主要发展方向，是制程工艺的进步和架构设计的进步。

3. 功耗表现

功耗表现的核心，更多的是能量转换率，换句话说就是1度电（1KWh）吃进去，有多少是真正用在干活上，有多少变成了废热而浪费掉了。废热产生的越少，能量转换率越高，单位电力的产出越高。同时，单个晶体管每次开关消耗的电力越小，则整体的效率越高。

图为Cerebras Systems的Cerebras WSE芯片，这个芯片的面积是422.25平方厘米，集成了1.2万亿个晶体管，是芯片界的巨无霸。本屁哀木无法想象这样的芯片应该用什么样的散热解决方案，也不知道它的能量转换率几何。能耗表现的提升，主要取决于制程进步以及架构设计。

CPU也通过以上分析，我们可以得出，CPU的提升上，主要集中在两点：架构设计与制程进步。与所有的产品一样，也就是产品的设计和制造两大方面。综合

1． 制程进步

CPU的制造产业链非常长，其中最关键的制程指标，2020年将是7纳米EUV的主战场，而2025年，则有可能进入1纳米节点。但是再往后呢？硅原子的直径在0.1纳米，而且硅原子之间的排列并不是人挤人那样的，而是还有一定间隙。那么1纳米之后，是否摩尔定律就终结了？本屁哀木觉得比较有可能，尽管台积电老总曾放言制程可以做到0.15纳米，但是我想象不出怎么做，一个一个的搬硅原子吗？

2． 架构设计

好的架构设计可以对CPU有质的提升，本屁哀木对于架构设计的进步，还是抱有非常积极的态度。Thread Ripper的ZEN 2架构只是另一个开始，这一点未来可期。

3． 材料进步

还有一点，就是能否抛弃单晶硅，而采用新材料来制造CPU。让我们唱响那首元素周期表之歌：氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖，钠镁铝硅磷，硫氯氩钾钙。看的出来硅再往前并没有太适合的半导体，所以这一点本屁哀木持观望态度，也许火星上有更好的材料？

4． 量子计算

量子计算听上去真的很美好，但是这个距离我们小老百姓很遥远。本屁哀木很看好他，后续我们单开一期来讲，这有可能是计算机的未来，取代冯诺依曼架构。

本期内容就到这里，我是谭玉刚，欢迎关注！