¿Qué tan rápido puede ser teóricamente un procesador de computadora (CPU), en MHz, GHz, etc.?

Los transistores o conmutadores individuales pueden sincronizarse a más de 100 GHz. Las líneas de comunicaciones en serie, como Ethernet y Fiberchannel, funcionan bien en ciclos de reloj altos. Una CPU es un conjunto paralelo de millones de transistores. Sincronizar hasta 512 bits de ancho de rutas paralelas es un desafío en sí mismo. Para complicar la situación con las ondas estacionarias y otros ruidos no deseados, los ingenieros vuelven a una velocidad que funciona de manera confiable dentro del entorno (temperatura, finanzas, etc.) donde se implementará la solución.

Las CPU de conjunto de instrucciones reducidas son más simples y pueden funcionar a velocidades de reloj más altas que los procesadores Intel o AMD estándar de la industria, sin embargo, los sistemas operativos que la mayoría de las personas prefieren ejecutar, como Linux y Windows, requieren CPU de conjuntos de instrucciones complejas.

Dicho todo esto, una CPU AMD superenfriada se ha sincronizado a más de 8 GHz.

La velocidad de reloj de una CPU está dictada por el mayor retraso de propagación de una sola etapa de canalización. Teóricamente, podría agregar tantas etapas como desee, pero aún estaría fundamentalmente limitado por el retraso de propagación de los registros de la tubería y de las puertas individuales.

Esto permitiría velocidades de reloj mucho más altas que los diseños actuales, pero terminaría con un diseño más lento y menos eficiente.

No creo que haya un límite teórico para la velocidad del reloj del procesador, más bien la velocidad está limitada por la corriente de fuga fuera del estado del transistor que resulta en un tremendo calor residual acumulativo y a medida que la densidad del recuento de transistores continúa aumentando.

No obstante, el rendimiento seguirá aumentando a medida que los nodos de fabricación se reduzcan constantemente y las arquitecturas inteligentes también faciliten velocidades de ráfaga más altas.