Mis on Moore'i seadus?

Kui olete Internetis olnud kauem kui Jayden Smith, olete tõenäoliselt tuttav Moore'i seadusega. Seda tsiteeritakse sageli valesti, mõistetakse sageli valesti, kuid selle seaduslikku staatust seatakse harva kahtluse alla. Kõige üldisem võimalik viis Moore'i seaduse välja ütlemiseks on järgmine: arvutusvõimsus kipub iga kahe aasta tagant umbes kahekordistuma. See kogus tuntust, kuna inimestele meeldivad seadused, mis lasevad neil ennustada maailma ühe suurima tööstuse tulevikku, kuid selle põhimõtte füüsiline alus tähendab, et see on veidi erinev - ja vähem usaldusväärne - kui paljud inimesed usuvad.



Ehkki ta seda nime ei pannud, pakkus Moore'i seaduse esmakordselt ajakirjaartiklis välja Inteli asutaja Gordon E. Moore. Mis see on tegelikult ütleb, et antud ruumiühikusse pakitavate transistoride arv kahekordistub iga kahe aasta tagant. See ennustus on jäänud muljetavaldavalt tõele, see on fakt, mis lubas kõike alates taskukujulistest nutitelefonidest kuni Crysis 3-ni ja majanduse jätkuva arvutiseerimise.

Moorese seadus 2.

Moore'i seaduse skaleerimine



Ometi on see ettevaatusabinõuna öeldud inimvõimete kohta füüsilises tootmises ja lahutatud üsna õhulistest ideedest, nagu 'arvutusvõimsus', selgub, miks Moore'i seadus ei pea alati paika pidama. Pidage meeles, et kui Moore oma esialgse ennustuse tegi, ennustas ta kahekordistumist iga aastal, kuid ta muutis seda kiiresti igaks kaks aastat. Nende kiipide tootmise füüsilised piirangud võivad selle numbri hõlpsasti viieks aastaks tagasi lükata, muutes Moore'i seaduse igaveseks kehtetuks ja paljastades, et see pole midagi muud kui Moore'i väga hea, kuid lõppkokkuvõttes piiratud ennustus (MVGBULP).

moore 2

Gordon Moore, Inteli asutaja.

Täna kõik tarbijad protsessorid on valmistatud räni - hapniku järel maapõues teine ​​kõige arvukam element. Kuid räni ei ole täiuslik juht ja selle kantavate elektronide liikuvuse piiramine seab ränitransistoride tihedale pakkimisele range piiri. Elektritarbimine ei ole mitte ainult tohutu probleem, vaid kvanttunneliks nimetatud efekt võib põhjustada probleeme elektronide hoidmisel üle teatud paksuse künnise.



Väljaspool uurimisrajatisi ei saa ränitransistorid praegu alla 14 nanomeetri - ja kuigi umbes 10 nanomeetrise kiibi kujundus võib kunagi turule jõuda, peetakse seda juba ette teada, et Moore'i seaduse järgimiseks pika aja jooksul Järgmise põlvkonna arvutite aluseks tuleb välja mõelda uuemad ja paremad materjalid.

Üks sageli viidatud näide on grafeen ehk rullitud grafeenitorud, mida nimetatakse süsiniknanotorudeks. Grafeen on 'aatomiõhuke', mida nimetatakse sageli kahemõõtmeliseks ja seega võimaldab see asjade füüsilisel küljel tohutult suureneda. Teiselt poolt pole grafeenil kasulikku ribalaiust - energia erinevus, mida peame navigeerima, et elektrone juhtiva ja mittejuhtiva riba vahel edasi-tagasi põrutada. Nii lülituvad ränitransistorid sisse ja välja, mis on nende arvutamismeetodi täielik alus.

Kui seda probleemi ei saa kuidagi kompenseerida, peaks grafeenarvuti olema täiesti uue loogilise meetodi arvutamiseks. Üks IBMi grafeeni arvutikiip osutus uskumatult kiireks, 10 000 korda kiiremaks kui ränikiip - kuid see ei olnud üldotstarbeline protsessor. Kuna grafeeni ei saa massikogustes hõlpsasti sisse ja välja lülitada, ei saa me grafeeni lihtsalt räni vastu vahetada ja kaasaegsete kiibiarhitektuuridega edasi minna.

Sebastian Anthony, kellel oli IBM Researchi juures grafeenikiipide vahvel

Sebastian Anthony, kellel oli IBM Researchi juures grafeenikiipide vahvel.



Muud materjalid võivad pakkuda suuruse ja elektritakistuse praktilisemat vähendamist ning võimaldavad tegelikult Moore'i seadusel jätkata katkematult, kuid ainult siis, kui need jõuavad turule piisavalt kiiresti. Räni-germaaniumist või lihtsalt üksi germaaniumist on juba mõnda aega räägitud, kuid see pole veel tegelikult realiseerunud mis tahes taskukohases vormis. Hiljuti avastati, et materjal kutsus titaantriumsulfiid võib pakkuda paljusid samu füüsilisi eeliseid kui grafeen, ja tehke seda saavutatava ribalaiusega - selline supermaterjal võib olla vajalik, kuid grafeenilaadsed probleemid tootmisega tagavad siis nende koledad pead.

Kvantarvutus võiks olla veel üks vastus, kuid uuringud on endiselt nii esialgsed, et on kaheldavad. Mõned usuvad, et pakuvad tänapäevaste protsessoritega võrreldes nii suurt ja kohest täiendust, et arvuti krüpteerimine hakkab kukkuma. Kuid kvantarvutus ei pruugi ilmtingimata ilmneda programmeeritava digitaalse arvuti kujul kohe; varased kvantarvutid ei saa Windowsi käivitada, isegi kui need on teoreetilises mõttes piisavalt kiired. Moore'i seadusega ähvardavate probleemide kõikidest võimalikest 'lahendustest' on kvantarvutamine tõenäoliselt kõige vähem realistlik. Sellel on palju võimalusi konkreetsete rakenduste jaoks, kuid kvantarvutid on siiski liiga kaugel, et neid kaaluda.

Moore tunnistas ise, et tema seadus ei saa igavesti jätkuda 2005. aasta intervjuus. Tema sõnul on see eksponentsiaalsete funktsioonide olemus - need põrkavad lõpuks vastu seina ja kuigi see on puhtalt hüpoteetilises matemaatikamaailmas täiesti mõistlik, ei kipu see tegelikus maailmas nii hästi toimima. Võib juhtuda, et Moore'i seadus püsib sajandi skaalal vaadatuna üleval, vähendatud uute tehnoloogiate vaheliste väikeste kõikumiste tähtsuse vähendamiseks. Kuid tõsi on see, et praegu oleme jõudmas uinumisse, kui ootame järgmise suurepärase töötlemistehnoloogia saabumist.



Põhjalikuma ülevaate saamiseks vaadake meie sarja 2007es.com Explains.

Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com