CPU 的运行速度受光速影响吗？
CPU 的运行速度，说到底，就是它内部电子信号传递的速度。你可能会想，电子信号里面有电子，而电子是可以运动的，那么它的速度会不会受到“光速”这个终极速度的限制呢？
咱们得从几个层面来聊聊。
首先，CPU 内部最核心的工作就是处理电信号，这些电信号在导线上传播。你可以把这些导线想象成微型的电线。当一个电信号从 CPU 的一个部分传递到另一个部分时，它并不是瞬间完成的，而是需要一点时间。这个时间的长短，跟信号在导线上传播的速度有关。
那么，这个信号传播的速度到底有多快呢？这可不是我们想象中那种自由电子在真空中以光速飞驰的场景。在 CPU 内部的那些铜或者铝导线里，电子可不是孤身一人，它们受到很多因素的影响。
你可以想象一下，电子就像在一条非常拥挤的城市街道上开车。它们不是想怎么开就怎么开，而是需要穿过无数的原子结构，被周围的电场、磁场以及材料本身的电阻牵引着。这个过程叫做“漂移”，电子的平均速度（漂移速度）其实是相当慢的，可能只有每秒几毫米或者更慢。
但是，你可能会说，那这样的话，信号传递的速度岂不是很慢？毕竟电子本身跑得不快。这就涉及到我们常说的“信号速度”和“电子速度”的区别了。
信号在导线里的传播速度，更像是你在一个长队列的开头喊一声“往前进！”，那么这个指令会像波一样，一个接一个传递下去，直到队列末尾。虽然每个参与传递的人（或者说每个电子）只是稍微挪动了一下位置，但整个“前进”的指令却以相当快的速度传开了。
这个信号的传播速度，其实与光在真空中的速度（我们通常说的“光速”）是有关系的，但不是直接划等号。在导线里，电信号的传播速度受到导线本身的电感、电容以及周围介质的介电常数等因素的影响。这些因素会“拖慢”信号的速度，让它比在真空中的光速慢一些。可以理解为，导线和周围的材料对信号的传播形成了一种“阻碍”或者“延缓”。
所以，你可以说，CPU 的运行速度是受到光速这个物理极限的间接影响的。毕竟，在任何物理介质中，信号的传播速度都不可能超过光速。光速是信息传递的绝对上限。
CPU 的性能提升，其实很大程度上就是在努力缩短这些信号传递的时间。怎么缩短呢？
缩短导线长度： 芯片设计者会把经常互相通信的逻辑单元尽可能地放在靠近的位置，这样信号需要穿越的距离就短了，传递时间也就少了。这就是为什么 CPU 芯片集成度越来越高，核心数量越来越多，但体积又相对控制住了的原因之一。
优化信号传输路径： 采用更精密的布线技术，减少信号在传输过程中的干扰和损耗，让信号传递得更“顺畅”。
提高时钟频率： CPU 的时钟就像一个节拍器，它决定了 CPU 每秒钟能进行多少个操作周期。时钟频率越高，单位时间内能完成的工作越多。但这又回到了我们前面说的信号传播速度。如果信号传递所需的时间，比时钟周期的一半还要长，那么即使时钟频率再高，CPU 也无法在下一个时钟周期内正确完成操作，因为信号还没到呢！所以，提高时钟频率也受限于信号的传播延迟。
并行处理： 现代 CPU 都拥有多个核心，能够同时处理多个任务。这是一种从“单线道”变成“多线道”的思路，虽然每个信号的传递速度没有变，但整体的处理能力大大提升了。
你可以把 CPU 想象成一个非常繁忙的工厂，里面的工人（晶体管）需要接收来自不同部门的指令（电信号）。每个指令从发送到接收都需要一点时间。如果指令传递太慢，工人就得等着，生产效率就会下降。CPU 设计的目标就是尽量让这些指令传递得更快，或者让更多工人同时工作。
所以，回答你的问题：CPU 的运行速度间接地受到光速的影响，因为光速是信息在任何介质中传播的绝对上限。CPU 内部的电信号传播速度虽然比光速慢，但也是一个重要的限制因素。芯片设计和制造的进步，就是在不断地优化这些信号的传递路径和速度，以实现更快的计算。
它不像你踩下油门，车子就立刻加速。CPU 的加速是一个复杂的过程，涉及到材料科学、物理学和精密的工程设计，而光速，永远是那个远方的、不可逾越的终点线。
咱们得从几个层面来聊聊。
首先，CPU 内部最核心的工作就是处理电信号，这些电信号在导线上传播。你可以把这些导线想象成微型的电线。当一个电信号从 CPU 的一个部分传递到另一个部分时，它并不是瞬间完成的，而是需要一点时间。这个时间的长短，跟信号在导线上传播的速度有关。
那么，这个信号传播的速度到底有多快呢？这可不是我们想象中那种自由电子在真空中以光速飞驰的场景。在 CPU 内部的那些铜或者铝导线里，电子可不是孤身一人，它们受到很多因素的影响。
你可以想象一下，电子就像在一条非常拥挤的城市街道上开车。它们不是想怎么开就怎么开，而是需要穿过无数的原子结构，被周围的电场、磁场以及材料本身的电阻牵引着。这个过程叫做“漂移”，电子的平均速度（漂移速度）其实是相当慢的，可能只有每秒几毫米或者更慢。
但是，你可能会说，那这样的话，信号传递的速度岂不是很慢？毕竟电子本身跑得不快。这就涉及到我们常说的“信号速度”和“电子速度”的区别了。
信号在导线里的传播速度，更像是你在一个长队列的开头喊一声“往前进！”，那么这个指令会像波一样，一个接一个传递下去，直到队列末尾。虽然每个参与传递的人（或者说每个电子）只是稍微挪动了一下位置，但整个“前进”的指令却以相当快的速度传开了。
这个信号的传播速度，其实与光在真空中的速度（我们通常说的“光速”）是有关系的，但不是直接划等号。在导线里，电信号的传播速度受到导线本身的电感、电容以及周围介质的介电常数等因素的影响。这些因素会“拖慢”信号的速度，让它比在真空中的光速慢一些。可以理解为，导线和周围的材料对信号的传播形成了一种“阻碍”或者“延缓”。
所以，你可以说，CPU 的运行速度是受到光速这个物理极限的间接影响的。毕竟，在任何物理介质中，信号的传播速度都不可能超过光速。光速是信息传递的绝对上限。
CPU 的性能提升，其实很大程度上就是在努力缩短这些信号传递的时间。怎么缩短呢？
缩短导线长度： 芯片设计者会把经常互相通信的逻辑单元尽可能地放在靠近的位置，这样信号需要穿越的距离就短了，传递时间也就少了。这就是为什么 CPU 芯片集成度越来越高，核心数量越来越多，但体积又相对控制住了的原因之一。
优化信号传输路径： 采用更精密的布线技术，减少信号在传输过程中的干扰和损耗，让信号传递得更“顺畅”。
提高时钟频率： CPU 的时钟就像一个节拍器，它决定了 CPU 每秒钟能进行多少个操作周期。时钟频率越高，单位时间内能完成的工作越多。但这又回到了我们前面说的信号传播速度。如果信号传递所需的时间，比时钟周期的一半还要长，那么即使时钟频率再高，CPU 也无法在下一个时钟周期内正确完成操作，因为信号还没到呢！所以，提高时钟频率也受限于信号的传播延迟。
并行处理： 现代 CPU 都拥有多个核心，能够同时处理多个任务。这是一种从“单线道”变成“多线道”的思路，虽然每个信号的传递速度没有变，但整体的处理能力大大提升了。
你可以把 CPU 想象成一个非常繁忙的工厂，里面的工人（晶体管）需要接收来自不同部门的指令（电信号）。每个指令从发送到接收都需要一点时间。如果指令传递太慢，工人就得等着，生产效率就会下降。CPU 设计的目标就是尽量让这些指令传递得更快，或者让更多工人同时工作。
所以，回答你的问题：CPU 的运行速度间接地受到光速的影响，因为光速是信息在任何介质中传播的绝对上限。CPU 内部的电信号传播速度虽然比光速慢，但也是一个重要的限制因素。芯片设计和制造的进步，就是在不断地优化这些信号的传递路径和速度，以实现更快的计算。
它不像你踩下油门，车子就立刻加速。CPU 的加速是一个复杂的过程，涉及到材料科学、物理学和精密的工程设计，而光速，永远是那个远方的、不可逾越的终点线。
网友意见
CPU运行速度受电场的速度影响，电场的速度等于光速，所以说CPU的运行速度受到光速的影响也是有道理的。
但实际情况更复杂一些。
CPU中有大量的电容、晶体管等，电场在通过这些元器件的速度要低于光速，比如电容的充放电时间就很慢（相对光速而言），并且导线介质本身也会影响电场传播速度。所以最终在CPU的层面上，电场的实际传播速度要低于光速，不是专门做这方面的，手头没有具体数据，印象里大概是几千到几万km/s的样子。
需要特别提醒的是：电场的速度不等于电子的速度，电子的速度很低，并且跟温度相关（热运动）。
因为电场在CPU上传播的速度很慢，所以CPU的主频实际上是会受到电场的速度的影响的。
假设CPU上电场的速度是100000km/s，Intel i7-9700k的Die Size是177mm^2，按正方形算的话，大概是13*13mm，计算得到的理论的主频上限就是100000km/13mm，大概7.69GHz，实际理论值要高一些，主要原因包括：CPU采用流水线机制，不同区域的频率并不是完全一致的，最终主频能更高。但就现在的民用CPU来说10~20GHz应该是一个极限值。
关于电流、电场的内容，参见：
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发现很多人并不仔细看回答，我直接拿diesize计算只是为了举例，我后面讲了CPU上整体并不是一个频率，是有流水线的。但堆流水线并不是没有上限的，况且占面积大头的cache的频率必然是一致的，否则数据一致性都不一定能保证。
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