Što je Mooreov zakon?

Ako ste putem interneta duže od Jaydena Smitha, vjerojatno ste upoznati s Mooreovim zakonom. Često je pogrešno citiran, često pogrešno shvaćen, ali njegov 'zakonski' status rijetko se dovodi u pitanje. Najopćenitiji mogući način iznošenja Mooreova zakona je sljedeći: računska snaga nastoji se približno udvostručiti svake dvije godine. Zloglasnost je stekao jer ljudi vole zakone koji im dopuštaju predviđanje budućnosti jedne od najvećih svjetskih industrija, ali sama fizička osnova ovog načela znači da je malo drugačiji - i manje pouzdan - nego što mnogi ljudi vjeruju.

Iako mu nije dao to ime, Mooreov zakon prvi je u članku časopisa predložio suosnivač Intela Gordon E. Moore. Što tozapravo kaže da će se broj tranzistora koji se mogu spakirati u određenu jedinicu prostora otprilike udvostručiti svake dvije godine. To predviđanje ostalo je impresivno istinito, činjenica koja je omogućila sve, od pametnih telefona džepnih dimenzija do Crysis 3, i kontinuirana informatizacija gospodarstva.



MooresLaw2

Mooreov zakon skaliranje



Ipak, navedeno kao mjera predostrožnosti u vezi s ljudskim sposobnostima u fizičkoj proizvodnji i odvojeno od prilično prozračnih ideja poput 'računarske moći', postaje jasno zašto Mooreov zakon neće uvijek nužno vrijediti. Sjetite se da je Moore, kad je dao originalno predviđanje, predvidio udvostručavanje svaki godine, ali je to brzo izmijenio u svaku dva godine. Fizička ograničenja u proizvodnji ovih čipova mogla bi lako pomaknuti taj broj na pet godina ili više, učinkovito zauvijek poništiti Mooreov zakon i otkrivajući da to nije ništa drugo nego Mooreovo vrlo dobro, ali u konačnici ograničeno predviđanje (MVGBULP).

moore 2

Gordon Moore, suosnivač Intela.



Danas svi potrošači procesori su izrađeni od silicija - drugi najrasprostranjeniji element u Zemljinoj kori, nakon kisika. Ali silicij nije savršen vodič, a ograničenja pokretljivosti elektrona koje on nosi nameću strogo ograničenje koliko gusto možete spakirati silicijske tranzistore. Ne samo da potrošnja energije predstavlja veliko pitanje, već učinak zvan kvantno tuneliranje može uzrokovati probleme u zadržavanju elektrona iznad određenog praga debljine.

Izvan istraživačkih pogona, silicijski tranzistori trenutno ne dobivaju manje od 14 nanometara - i dok bi nekih 10 nanometarskih čipova moglo jednog dana doći na tržište, to se smatra predodređenim zaključkom da se pridržavanje Mooreova zakona kroz dulje vremensko razdoblje, mi Morat ću osmisliti novije i bolje materijale koji će biti osnova računala sljedeće generacije.

Jedan od često citiranih primjera je grafen, ili smotane cijevi grafena koje se nazivaju ugljikove nanocijevi. Grafen je 'atomski tanak', često se naziva dvodimenzionalnim, i tako omogućuje ogroman porast na fizičkoj strani stvari. S druge strane, grafen nema korisnu širinu pojasa - energetsku razliku kroz koju trebamo navigirati da bi elektrone nazirali naprijed-natrag između provodnih i neprovodnih opsega. Tako se silicijski tranzistori uključuju i isključuju, što je cjelokupna osnova njihove metode izračunavanja.



Ako se ovaj problem ne može riješiti na neki način, grafensko računalo moralo bi pokrenuti potpuno novu logičku metodu za računanje. Jedan računalni čip grafena iz IBM-a pokazao se nevjerojatno brzim, 10 000 puta bržim od silicijskog čipa - ali to nije bio opći procesor. Budući da se grafen ne može lako uključiti i isključiti u masovnim količinama, ne možemo jednostavno zamijeniti grafen za silicij i nastaviti sa modernim arhitekturama čipova.

Sebastian Anthony drži oblatnu grafenskog čipsa u IBM Researchu

Sebastian Anthony drži oblatnu grafenskog čipsa u IBM Researchu.

Ostali materijali mogu ponuditi praktičnija smanjenja veličine i električnog otpora i zapravo omogućuju Mooreov zakon da se nastavi neprekinuti, ali samo ako se na tržište pojave dovoljno brzo. O siliciju-germaniju ili samo o germaniju samo se govori već neko vrijeme, ali se tek mora ostvariti u bilo kojoj pristupačnoj formi. Nedavno je otkriveno da je materijal tzv titan tri-sulfid mogu pružiti mnoge iste fizičke prednosti kao i grafen, i to s dostižnim razmakom - takav super-materijal može biti ono što je potrebno, ali problemi s grafenom slični proizvodnji tada postavljaju njihove ružne glave.

Kvantno računanje mogao biti još jedan odgovor, ali istraživanje je još uvijek toliko preliminarno da je sumnjivo. Neki vjeruju da će ponuditi tako veliku i trenutnu nadogradnju na moderne procesore da će se računalna enkripcija srušiti. Međutim, kvantno računanje neće nužno odmah doći u obliku programabilnog digitalnog računala; rana kvantna računala neće moći pokretati Windows, čak i ako su u teoretskom smislu više nego dovoljno brza. Od svih mogućih 'rješenja' prijetećih problema s Mooreovim zakonom, kvantno računanje je vjerojatno najmanje realno. Ima puno potencijala za određene primjene, ali kvantna računala još su predaleko da bi ih vrijedilo razmotriti.

Moore je sam priznao da se njegov Zakon 'ne može nastaviti vječno' u intervjuu 2005. godine. Priroda je eksponencijalnih funkcija, rekao je - na kraju udaraju u zid, i premda to ima posve smisla u čisto hipotetičkom svijetu matematike, to obično ne uspijeva tako dobro u stvarnom svijetu. Može se dogoditi da će se Mooreov zakon održati kad se gleda na stoljetnoj ljestvici, umanjen kako bi umanjio važnost bilo kakvih malih kolebanja između novih tehnologija. Ali ostaje činjenica da upravo sada ulazimo u zatišje dok čekamo da stigne sljedeća sjajna tehnologija obrade.

Pogledajte našu seriju 2007es.com Explains za detaljnije izvještavanje.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com