Почему современные процессоры часто имеют частоту около 1Ггц? Это же уровень 2000 года

Как верно заметили в других ответах, частота растёт с годами, но ооочень медленно. Например, для самых современных процессоров Intel заявлена буст-частота более 5 ГГц, в то время как, скажем в 2000-м году (эпоха печально известной архитектуры Nehalem и торговой марки Pentium 4) самый быстрый процессор работал только на 2 ГГц. Для сравнения прогресс за пердыдущую 20-летку: в 1980-м Intel выпускала 8088 с базовой частотой 4,77 МГц или 0,0047 ГГц.

Короткий ответ почему прогресс в частоте внезапно прекратился в двадцать первом веке: физику не обманешь. Intel, Qualcomm или Nvidia хоть сейчас выпустили бы процессоры на 10 и 20 ГГц, только не всякий покупатель готов для этого установить систему охлаждения на жидком азоте, а значит такие процессоры обречены на коммерческий провал.

Чем сильнее растёт частота процессора, тем больше энергии выделяется в процессе переключения транзисторов. Зависимость там линейная, но всё же, это значит, что при прочих равных процессоры на 2 ГГц выделяют вдвое больше энергии, чем те, что работают на 1 ГГц.

Всякий процессор в наши дни сопровождается важным числом: TDP (thermal design power) — конструктивным требованием к системе охлаждения процессора, чтобы она способна была отвести заявленное количество тепловой энергии. Это число измеряется в Ваттах и показывает сколько энергии выделяет процессор во время работы. Для ориентира:

Именно количество Ватт уже давным давно является определяющим фактором в электронике. А быстрый прогресс в девяностые объясняется тем, что, например, самая первая "настольная" линейка Intel Pentium (1993) была в сегодняшнем понимании "мобильной" (от 8 до 16 Вт, крошечный радиатор и вентилятор), в то время как Intel Pentium 4 2.0 (2001) —полноценный "настольный" процессор с TDP 75 Вт.

Дело в том, что любой процессор это, грубо говоря, большой кристалл полупроводника. А полупроводникам нельзя разогреваться больше ста градусов Цельсия, иначе разрушаются так называемые PN-переходы, а процессор просто превращается в очень чистый, но абсолютно бесполезный кусок кремния. Естественно, производители чипов не просто указывают TDP и надеются, что дизайнеры компьютеров положат достаточно металла на крышку процессора. Современные чипы умеют сами себя диагностировать и адаптировать рабочую частоту, напряжение и даже собственную конфигурацию (количество работающих ядер) в зависимости от объёмов стоящих перед ними задач. И, скажем, процессоры способны на какие-то секунды выскочить за "границы разумного" и разогнаться до "турбо"-частоты, если чувствуют, что сумеют доделать вычисления до того как разогреются до 85-95 °C и будут вынуждены передохнуть и сбросить частоту.

К сожалению, немного. Каждый новый техпроцесс приносит небольшое уменьшение рассеиваемой энергии. Но основная проблема: как сделать качественный рывок в процессоро-делании, отказавшись от бесконечного улучшения довольно паршивенького процессора из 1978-го? Я думаю, компания Apple со своей линейкой M1 (рабочая частота, кстати, опять в районе пары-тройки гигагерц 🤷‍♂️) открывает новую главу в истории компьютерной техники, отказываясь от наследия x86 в пользу гораздо более гибкой и компактной архитектуры ARM. Её базовый M1 с TDP около 10-25 Вт способен противостоять монстрам от Intel c TDP 65-90 Вт. Однако переход на ARM для всей индустрии может занять десятилетия.