29 ноября 2014

Будущее компьютерной техники: количество транзисторов удваивается каждые 2 года!

Сегодня, невозможно не заметить поражающие воображение темпы развития компьютерной техники, которые резко ускорилось после изобретения интегральной схемы. Как же определить, какие горизонты и перспективы открывает нам технический прогресс в будущем? Оказывается, в процессе развитии компьютерных технологий тоже есть свои закономерности, которые можно просчитать. Эмпирический факт, экспоненциального развития компьютерной техники, замеченный в 1965 году соучредителем компании Intel Гордоном Е. Муром, так и назвали его именим: "Закон Мура".

Так вот, согласно наблюдению Мура, количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. Рост числа транзисторов микропроцессора показан на графике слева. Точки соответствуют наблюдаемым данным, а прямая — периоду удвоения в 24 месяца. Чтобы легче было представить увеличение интенсивности быстродействия микросхем, в одном из научно-популярный журналов - «В мире науки» (1983, № 08), - было приведено интересное сравнение, утверждающее, что если бы авиация развивалась такими же темпами, в последние 25 лет, как и вычислительная техника, то сейчас самолёт Boeing 767 стоил бы 500 долларов и совершал облёт земного шара за 20 минут, затрачивая при этом 20 литров топлива. Приведенное сравнение точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ.

Так что же нас ждёт в будущем? Каких высот достигнет вычислительная техника, есть ли предел возможностей, а самое главное, как это отразится на нас? В 2007 году Мур заявил, что закон, очевидно, скоро перестанет действовать из-за атомарной природы вещества и ограничения скорости света. В последнее время, чтобы получить возможность задействовать на практике ту дополнительную вычислительную мощность, которую предсказывает закон Мура, стало необходимо производство процессоров многоядерной архитектуры.

В соответствии с законом Мура, в 2020 году компьютеры достигнут мощности человеческого мозга, так как смогут выполнять 20 квадриллионов (то есть 20 000 000 миллиардов) операций в секунду, а к 2060 году, как считают некоторые футурологи, компьютер сравняется по силе разума со всем человечеством.

Закон Мура, по всей видимости, будет действовать еще лет 20. И тогда вычисления, занимающие сегодня сутки, будут проводиться в 10 000 раз быстрее и потребуют не более 10 секунд. Лаборатории США уже работают с "баллистическими" транзисторами, время переключения которых порядка фемтосекунды, то есть 1/1 000 000 000 000 000 секунды. Такие транзисторы в 10 миллионов раз быстрее современных. Вся сложность в том, что необходимо так уменьшить размер чипа и протекающий в нем ток, чтобы движущиеся электроны не сталкивались даже друг с другом.

Следующий этап — создание "одноэлектронного транзистора", в котором единственный бит информации представлен одиночным электроном — это абсолютный предел для низкоэнергетической вычислительной техники. Чтобы воспользоваться преимуществами такого невероятного быстродействия на молекулярном уровне, компьютеры должны стать микроскопическими.


Комментариев нет:

Отправить комментарий