Podstata Moora zákona

Elektronický časopis v roce 1965 vydal známý článek o integraci součástí integrovaných systémů, který napsal Gordon Moore, který v budoucnosti založil společnost Intel. Mimochodem, originální dokument, nebo spíše jeho naskenovaná kopie, je uložen v muzeu společnosti. Samozřejmě, virtuální.

Neuvěřitelná predikce

V té době byl Moore ředitelem vývoje ve společnosti Fairchild Semiconductor. Analyzoval vývoj počítačové techniky za posledních šest let a předpověděl pro příštích deset. Podle Moorova empirického zákona se průměrný počet tranzistorů v mikročipách každý rok zdvojnásobí.

Tato vlastnost, identifikovaná zkušenostmi, se stala známou jako Moorův zákon (původně Moorův zákon) a stal se jedním z nejznámějších zákonů v oblasti výpočetní techniky. Gordon Moore doslova nastavil tempo vývoje technologie a čtyři desetiletí vývojáři procesorů sledují, dobrovolně nebo nevědomky. Stejně jako Murphyho zákon, nemůže být nazýván fyzikální, matematickou a obecně vědeckou, je to jen dobře pozorované empirické pravidlo, které mluví o exponenciálním vývoji jedné z technologických sfér.

Díky tomu se ukázalo, že je velmi výhodné předvídat činnosti IT společností, a Mooreho zákon byl milován mnoha obchodníky a řediteli mikroelektronických společností.

Kdo je on?

Gordon Moore spoluzaložil společnost Intel. V následujících sedmi letech působil jako viceprezident společnosti av roce 1975 zastával pozici prezidenta a generálního ředitele. Do roku 1979 zastával Gordon Moore obě funkce, ale rezignoval na prezidenta a nastoupil do představenstva. V roce 1987 byl generálním ředitelem společnosti Intel a do roku 1997 zastával funkci předsedy. Ve stejném roce získal titul "čestný předseda představenstva". Nyní je Gordon Moore téměř devadesátiletý, je stále čestným předsedou společnosti Intel a žije na slunné Havaji.

Ve dnech Moora

Ano, tempo vývoje technologie je úžasné. Pokud nyní elektronika dokáže spravovat téměř všechno, pak před čtyřiceti lety, v době Gordona Moora, se tato oblast začíná rozvíjet. Společnost Texas Instrument zahájila první čip 12. září 1958 (mimochodem, v roce 2000 získala Nobelovu cenu za fyziku). Moderní mikroelektronika vděčí jejich vzhledu k Jackovi Kilbymu a Robertu Noycemu, který spolu s Moorem byl zakladatelem společnosti Intel. Vytvoření čipu nevyžaduje brilantní objevy v terénu, ale Noyce a Kilby vynalezli technologii, která změnila celý elektronický průmysl.

V roce 1965, kdy byla zveřejněna slavná zpráva Moora, nejkomplexnější mikročip sestával ze 64 tranzistorů, takže je překvapivé, jak Gordon Moore dokázal odvodit takové úžasně přesné statistiky, které udávají tempo rozvoje průmyslu elektronických technologií po celá desetiletí.

Nové znění

O deset let později se Moore ujistil, že pravidlo skutečně funguje, lehce ho upravilo. Ve svém projevu na mezinárodní konferenci o setkáních elektronických zařízení (mimochodem, dokument lze také vidět ve virtuálním muzeu společnosti Intel), řekl, že za posledních deset let se počet prvků obsažených v krystalu zdvojnásobil, ale složitost čipových zařízení roste. Moorův moderní zákon proto uvádí, že počet tranzistorů se nebude každoročně zdvojnásobit, ale každým dvěma.

A jeho předpoklad byl znovu potvrzen. Aktualizovaný Moorův zákon nadále funguje, dochází pouze k mírnému zrychlení: zdvojnásobení probíhá za osmnáct měsíců, je snadné si všimnout, pokud analyzujeme technické vlastnosti produktů Intel.

A v roce 2003 Moore ve své nové práci uvedl, že nárůst fyzických veličin exponenciálně nemůže pokračovat neomezeně, dříve nebo později by bylo dosaženo omezení. Moorův zákon pokaždé i nadále existoval díky vývoji technologie a tranzistorů. V roce 2007 zakladatel společnosti Intel také uvedl, že zákon by brzy přestal fungovat kvůli rychlosti světla a skutečnosti, že všechny látky mají atomovou povahu.

Jméno

Ve skutečnosti Gordon Moore neočekával, že by se takový humbuk rozvinul kolem jeho výroků a jméno "Moorův zákon" vynalezl podle Gordona sám Carvery Mead. Toto pravidlo však všichni zvedlo, bylo tolik inzerovaných, že se zdálo a zdá se, že je neotřesitelnou pravdou a povzbuzuje výrobce, aby pracovali takovým tempem. Nicméně pro samotné společnosti je existence a popularita pravidla prospěšná - mohou je použít jako reklamu. Například jeden z reklamních sloganů společnosti Intel říká, že jejich inovace nadále provádějí Moorův zákon.

O číslech

Například, bude zajímavé vidět, jak se počet tranzistorů v průběhu let zvýšil na příkladu produktů společnosti Intel. V roce 1971 měl procesor 4004 2,3 tisíc tranzistorů. Působivé ve srovnání se 64 tranzistory v roce 1965. V roce 1974 byl Intel 8080 propuštěn, což je pět tisíc. O čtyři roky později v procesoru 8086 už bylo 29 tisíc! V roce 1982 - 120 tisíc, a v roce 1985 - 275 tisíc. Jména v podobě čísel se nezapomíná příliš dobře, ale procesor Pentium je pravděpodobně znám všem. První model byl propuštěn v roce 1993. Počet tranzistorů v Pentium - více než tři miliony, v Pentium ll - 7,5 milionu a ve třetím - 24. Nová generace, nazvaná Itanium, byla vydána v roce 2002. Tento procesor se skládal z 220 milionů tranzistorů a v roce 2005 modelové modely Itanium Montecito vzrostly na 1,72 miliardy.

Interpretace

Existuje také několik definic vysvětlujících podstatu Moora zákona. Podle jednoho z nich není počet tranzistorů jako takových, ale jejich nejvýhodnější počet, zdvojnásobuje. Druhý výklad uvádí, že potenciální počet prvků roste. Ve třetím, jednou za osmnáct měsíců, se zdá, že procesor má dvakrát větší výkon než předchozí.

Existují některé další parametry, které popisuje Moorův zákon. Znění následující interpretace je následující: každé dva roky se parametry, jako je frekvence hodin procesorů a výpočetní výkon počítače, zvyšují dvakrát. Jedna z nejznámějších a současně praktických verzí zákona říká, že výpočetní síla, která je k dispozici za jeden dolar, roste.

Zajímavé je, že Gordon Moore sám o tom myslí a mluví o tom: Mooreův zákon, řekl, není přesně potvrzen, představuje to jednoduché a živé tempo rozvoje technologií a humbuk kolem něj je pravděpodobně jen vynikajícím marketem. Intel si zvlášť rád udrží ucho. Nicméně prohlášení bylo zvednuto počítačovými geeky a samozřejmě se jim to líbilo.

O programech

V praxi je nemožné využít sílu, kterou implikuje Mooreův zákon bez použití paralelních výpočtů. Při výrobě procesorů se po dlouhou dobu zvýšila frekvence hodin a došlo k paralelnímu provedení pokynů. Ve skutečnosti se ovšem ukázalo, že nové procesory provádějí starší model s jedním závitům mnohem rychleji, aniž by změnili programový kód. Moderní výrobci však používají vícejádrovou architekturu, takže pro využití všech výhod vyšší produktivitě je třeba programy přepsat, ale není to vždy možné. Kromě toho je zvýšení produktivity v důsledku paralelnosti omezené, což je další pravidlo.

Amdalův zákon

V roce 1967 se objevil jiný zákon, který má na rozdíl od Moorova zákona matematický důkaz. Podle Amdlovy zákona výkonnost nemůže být navýšena neurčitě kvůli paralelizaci výpočtů: ať už je rozdělena úloha bez ohledu na to, kolik částí je dělena, celková doba k jejímu dokončení nebude kratší než doba potřebná k vyřešení nejsložitějšího a delšího fragmentu. Čas je také omezen přítomností úloh fragmentů, pro které je vyžadováno sekvenční provádění.

Účinek Moora zákona je snadné sledovat jednoduchým příkladem. Předpokládejme, že počítač provádí výrobu komponentů pro auto. Navzdory skutečnosti, že každá část se děje současně s ostatními, celkový čas nemůže být menší, než je potřeba pracovat na nejsložitější části. Druhá část zákona, která mluví o pořadí provedení, vysvětluje následující příklad. Předpokládejme, že počítač potřebuje provést jednoduchý úkol: dát jablka do krabice. Pokud se jedná o jedno jádro, potom jablka budou skládané jeden po druhém. Pokud je struktura procesu vícejádrová a případně vícevláknová, počítač bude schopen současně umístit tolik jablek, jelikož jsou jádra zdarma. Pokud však například člověk potřebuje počítač, aby skládal jablka a počítal jejich číslo, pak v tomto příkladu je možné vysledovat nejen potřebu důsledného provádění, ale také vývoj algoritmu programu. Každé jádro dá jablko a "napíše" kolik z nich poslal do krabice. Potom ve druhém procesu každé jádro poskytne informace o položených jablech a celková hodnota bude určena přidáním.

Moorův zákon a kvantový počítač

Kdy skončí Moorův zákon? Lze předpokládat, že bude pracovat tak dlouho, dokud budou čipy mít tranzistory. Lidstvo však již vyvíjí novou generaci počítačů, jejichž činnost je založena na kvantových účincích. Základní rozdíl je v působení elementárních jednotek. V počítači, na který jsme zvyklí, je použit binární kód, ve kterém je jakákoli hodnota zakódována nulami a nulami. Proto základní jednotka - bit - může mít pouze jednu hodnotu - nula nebo jednu.

Účinnost kvantového počítače je založena na aplikaci superpozice, takže kvantový kousek nebo kytara může mít dvě hodnoty najednou, a tak se rychlost zvýší několik desítek nebo dokonce stokrát. Kvantové počítače již existují, ale vypadají jako obrovské stroje, které provádějí pouze nejjednodušší operace, jako byly tradiční počítače. Nicméně, zatímco zákon Gordon Moore nadále fungovat.