[PLUS] GPUs, CPUs und RAM: Taktraten und ihre Grenzen
PCGH Plus: Der Takt von CPUs und GPUs liegt weit auseinander und mit jeder neuen Architektur und Fertigung ändern sich die Verhältnisse. Wir erklären, woran das liegt. Der Artikel stammt aus PC Games Hardware 07/2020.
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Geht da noch mehr?
Der Takt von Prozessoren ist höher als der von Grafikchips, und GDDR6-Speicher wird schneller betrieben als DDR4-Speicher. Doch woran liegt das? Mit neuen Entwicklungen geht der Takt scheinbar immer weiter nach oben, doch manchmal taktet eine neue Generation auch niedriger und ist trotzdem schneller. Die Gründe dafür sind bei den Entwicklern zu suchen, die eine bestmögliche Balance zwischen dem Takt, der Leistung pro Takt, dem Bauteilaufwand und dem Stromverbrauch finden müssen.
Während der Entwicklung eines modernen Mikrochips werden zahlreiche Stufen durchlaufen und der Takt spielt dabei immer eine Rolle. Wir werden uns diese Stufen Stück für Stück anschauen und erklären, wodurch der Takt beeinflusst wird. Vieles ist dabei bei allen Chips identisch - erst bei der Architektur gibt es Unterschiede zwischen CPUs, GPUs und Speicherzellen.
Ladungsaustausch als Bremse
Die grundlegende Limitierung beim Takt ist eigentlich schnell erklärt: Es ist der Ladungstransport. In allen Rechenschaltungen treibt das Taktsignal Register an, die mit jedem Taktsignal die eingehenden Daten speichern und an die nachfolgende Schaltung weitergeben. Welcher Teil des Taktsignals den Speicher auslöst, ist dabei variabel: Es können die steigende oder die fallende Flanke sowie der hohe oder der niedrige Signalpegel genutzt werden. Unabhängig von der Auslösung dürfen die Ladungen maximal die Zeit zwischen zwei Takten benötigen, um vom Ausgang des einen Registers zum Eingang des nächsten zu gelangen.
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Folgende Themen finden Sie im Artikel:
- Ladungsaustausch als Bremse
- Schaltzeit als Begrenzung
- Fertigungsverfahren
- Vom Transistor zur Logik
- Auf die Verschaltung kommt es an
- Zurück zur Architektur
- Die Balance ist entscheidend
- Grafikkarten haben andere Prioritäten
- Wenig Möglichkeiten beim Speicher
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