Moore törvénye 50 évesen: múltja és jövője

Kvantumfizika

Amikor 1965-ben Gordon Moore-t, az akkor Fairchild Semiconductor-t kérték fel, hogy tegyen elméletet az újonnan kifejlesztett integrált áramkör jövőjéről, a laboratóriumában volt egy, akkoriban csodálatos 64 tranzisztorral - duplája a 32-nek, ami a legkorszerűbb volt. csak egy évvel korábban. A grafikonon ezeket a pontokat összekapcsolva az egykomponensű, síkbeli tranzisztorral, amelyet 1959-ben találtak ki, Moore észrevette, hogy az alkatrészek száma évente nagyjából megduplázódik. Egy cikkében közreműködött a Elektronika abban a tavasszal megjelent magazin arra gondolt, hogy ez még legalább egy évtizedig folytatódhat. Csak ez az évtized telt el, és Moore barátja, Carver Mead észrevette, hogy a tendencia kitartott, és hogy a Moore-törvény kifejezés megfogalmazódott.

Ahogy várjuk Moore törvényének jövőjét az elképesztő 50 éves futamideje után - hivatalosan április 19-től kezdődően 50 évig -, hasznos visszatekinteni arra, hogy miként alakult, és mennyire fejlődött, hogy illeszkedjen a változó iparhoz már. Ez alapot kínál arra, hogy spekuláljunk azzal, hogy mi fog történni a számítástechnika innovációjának ütemével.

1965: Gordon Moore nagyon művelt találgatása

Moore jóslata két nagyon fontos megfigyelés ötvözésének eredménye volt, amelyet az eredeti cikk írása során tett. Először is, hogy egy adott pillanatban optimális számú alkatrész van egy chipre feltenni. A több komponens alacsonyabb alkatrészköltséget jelentett, azzal a különbséggel, hogy az összetevők számának növekedésével csökkent a hozam, így egy bizonyos ponton egyre kevesebb volt az eredmény, ha több alkatrészt tömörítettek egy chipen. Az összetettség és a hozam közötti kompromisszumot az alábbi ábrán ábrázolta, extrapolációval 1970-ig.



Moore

Moore első megfigyelése az volt, hogy a komponensek természetes optimális sűrűsége van a legalacsonyabb összköltség elérése érdekében - amely idővel változik

Másodszor rájött, hogy az chipek optimális alkatrészszáma gyorsan növekszik - az első síkbeli tranzisztor 1959-es létrehozása óta évente megduplázódott. Ez exponenciális görbét eredményezett, amelyet az alábbi ábrán ábrázolt. Kiterjesztette a történelmi adatok sorát a jövőbe, előrejelezve, hogy a duplázás a jövőben legalább tíz évig folytatódhat. Míg Moore-t arra ösztönözte, hogy gondolkodjon az alkatrészek miniatürizálásának gyors előrehaladásáról, Douglas Engelbart beszédének meghallgatásával, Moore elsőként vetette fel a pontokat papírra, és konkrétan jósolta meg, hogy hogyan fog haladni. Moore soha nem gondolta törvényét, vagy akármit, ami az alapul szolgáló fizikai alapelvekhez kapcsolódik. De a cikkben részletesen elmagyarázta, hogy szerinte miként lehet sikeresen megoldani a következő évtized során minden lehetséges technikai problémát.

Moore

Moore második megfigyelése az volt, hogy az alkatrészek optimális sűrűsége az első integrált áramkörök létrehozása óta évente megduplázódott

1975: Carver Mead egy már módosított Moore-törvényt örökíti meg

Mire Carver Mead 1975 körül megalkotta a Moore-törvény kifejezést, maga Moore már módosította. Annak ellenére, hogy Moore soha nem várta, hogy előrejelzései nagyon pontosak legyenek, egy évtizede szinte tökéletesen megjósolta a félvezető fejlődését. Moore azonban úgy érezte, hogy az alkatrészsűrűség növekedése csökkenni kezd, és azt javasolta, hogy 1980-ra valószínűbb a kétévenkénti megduplázódás.

Az Intel háza Moore törvényét alakítja át jelenlegi formájában

Mint Moore megjósolta, a tranzisztorok száma exponenciálisan nőtt az integrált áramkör feltalálása ótaMíg az alkatrész-sűrűség növekedése 1975-re lassult, az Intel Dave House megfigyelte, hogy az egyes alkatrészek maguk is egyre gyorsabbak. Elmélete szerint ez azt jelentette, hogy a chipek számítási teljesítménye körülbelül 18 havonta megduplázódhat - lassabban, mint Moore eredeti, 1965-ös előrejelzése, de gyorsabban, mint az 1975-ös felülvizsgálat. Ez a törvény olyan formája, amely népszerűvé vált, és amelyet a félvezetőipar gondosan - szinte szolga módon - követett és támaszkodott.

Ha a félvezető iparban dolgozik, a Moore-törvény sajátosságai nagyon fontosak az Ön számára. Van néhány nagy oka annak megkérdőjelezésére, hogy az integrált áramkör-technológia fejlődése folytatható-e a jelenlegi ütemben. Kollégámnak, Joel Hruskának rengeteg mondanivalója lesz erről egy másik cikkben. Sokunk számára azonban Moore-törvény elsődleges hatása a számítási teljesítmény növekvő mennyiségének csökkentett költség mellett volt - nem igazán érdekel, hogy az ipar hogyan valósítja meg. Érdemes tehát figyelembe venni ezeket az újításokat a számítástechnika nagyobb összefüggésében az integrált áramkör előtt és utána is.

Az abakusztól a szuperszámítógépig

Annak ellenére, hogy a tranzisztor és az integrált áramkör találmánya által kiváltott számítástechnikai forradalomra összpontosítottak, a számítógépek már régen léteztek, mielőtt bárki a szilícium felhasználására gondolt volna. Séta a Számítástörténeti Múzeum kronologikusan rendezett kiállításain az abacusszal kezdődik, amely viszont utat enged a csúszásszabálynak, a Babbage-re nyúló mechanikus számológépeknek, majd évtizedek óta egyre erőteljesebb vákuumcsövekre támaszkodó nagyszámítógépeknek. Az integrált áramkörök előtt a diszkrét tranzisztorok még olyan korai szuperszámítógépeket is lehetővé tettek, mint az Atlas és a 3 MFLOP CDC 6600.

Ha megnézzük a számítás fejlődését abban a 30 évben, mielőtt Moore megírta cikkét, ábrázolhatjuk a feldolgozási teljesítmény nyereségét Konrad Zuse 1938-as Z1 mechanikus számítógépének 1 másodpercenkénti ciklusából - ez vitathatatlanul az első igazi programozható modell modern architektúrával - Még ha karitatív módon megadjuk is a Z1 1FLOP-ot, a nyereség megfelel a számítási teljesítmény megduplázódásának 12-18 hónaponként ez idő alatt - hasonlóan a Moore által az integrált áramkörökre vetített sebességhez, de az egész több különböző fizikai megvalósítás. A szingularitásról szóló könyvében Ray Kurzweil még hátrébb megy, 1900 óta gyűjti az adatokat és a mechanikus táblázatot. Ha naplóskálán ábrázoljuk ezeket az adatokat, akkor láthatjuk, hogy több mint egy évszázadon át exponenciálisan haladtunk:

Mivel 1900-ig számítási teljesítménye dollárenként nagyjából megduplázódott minden két-két évben

Az integrált áramkör után

A modern integrált áramkör méretének és teljesítményének mindenféle korlátozásába ütközik, amelyek Moore törvényének szigorúan meghatározott változatának végét jelenthetik. De rengeteg új technológia vár a szárnyakra, hogy felvegyék a darabokat, ugyanúgy, ahogy az integrált áramkör átvette a tranzisztorokat, és a tranzisztorokat a vákuumcsövekből. Talán a legkézenfekvőbb a tömegesen párhuzamos számítástechnika, amelyet manapság a modern GPU tipizál. Hatalmas teljesítménynövekedést eredményezett számunkra nem csak a grafika, hanem egyre több olyan alkalmazás esetében, amelyeket átírnak, hogy kihasználják a nagyszámú feldolgozó mag előnyeit. Ezen túl fekszik a kvantumszámítás furcsa világa, amely lassan kezd gyakorlati formát ölteni. Vagy talán újfajta fizikai számítógépes architektúrák, például fényt vagy esetleg grafént használók.

Sok gyerek ismeri a mesét arról a matematikusról, aki a sakktábla minden négyzetén megkérte a királyt, hogy egyszerûen megkevessen egy szem rizst, és hogyan fogyott el a király a rizstõl. Ugyanígy abban a szerencsés helyzetben vagyunk a számításban, hogy az egymást követő technológiák ellenére elfogynak az újítások, úgy tűnik, az újítók mindig az idő múlásával előállnak a „következő nagy dologgal”, hogy tartsák lenyűgöző fejlődésünket. Amikor a témáról interjút készített, maga Moore egyaránt azt tükrözte, hogy a félvezető-technológia nem tudta tartani a gyors fejlődését, és hogy más technológiák, például a nanotechnológia és a grafén is fokozhatják az igény kielégítését.

(Moore diagramjai, mint újranyomtatták Moore törvényének megértése. Tranzisztorszám diagram a Wikimedia. Kurzweil adatai A szingularitás közel van, 70. oldal)

Copyright © Minden Jog Fenntartva | 2007es.com