Prawo Moore’a
Co to jest prawo Moore’a?
Prawo Moore’a odnosi się do poglądu Moore’a, że liczba tranzystorów w mikrochipie podwaja się co dwa lata, chociaż koszt komputerów spada o połowę. Prawo Moore’a mówi, że możemy spodziewać się wzrostu szybkości i możliwości naszych komputerów co kilka lat i będziemy płacić za nie mniej. Inna zasada prawa Moore’a głosi, że wzrost ten jest wykładniczy.
Zrozumienie prawa Moore’a
W 1965 roku Gordon E. Moore – współzałożyciel firmyIntel (NASDAQ: INTC ) – postulował, że liczba tranzystorów, które można zapakować w daną jednostkę przestrzeni, będzie się podwajać co około dwa lata.1 Obecnie jednak podwojenie liczby tranzystorów zainstalowanych w chipach krzemowych następuje w tempie szybszym niż co dwa lata.
tło
Gordon Moore nie nazwał swoich obserwacji „prawem Moore’a” ani nie postanowił stworzyć „prawa”. Moore wydał to oświadczenie, zauważając pojawiające się trendy w produkcji chipów w Intelu. Ostatecznie wgląd Moore’a stał się przepowiednią, która z kolei stała się złotą zasadą znaną jako prawo Moore’a.
Od przewidywania do truizmu
W dziesięcioleciach, które nastąpiły po pierwotnej obserwacji Gordona Moore’a, prawo Moore’a kierowało branżą półprzewodników w długoterminowym planowaniu i ustalaniu celów dla badań i rozwoju (R&D). Prawo Moore’a było siłą napędową zmian technologicznych i społecznych, produktywności i wzrostu gospodarczego, które są cechami charakterystycznymi końca XX i początku XXI wieku.
Prawo Moore’a sugeruje, że komputery, maszyny działające na komputerach i moc obliczeniowa stają się z czasem mniejsze, szybsze i tańsze, ponieważ tranzystory w układach scalonych stają się bardziej wydajne.
Prawo Moore’a w działaniu: Ty i ja
Być może doświadczyłeś (tak jak ja) potrzeby kupowania nowego komputera lub telefonu częściej niż chciałeś – powiedzmy co dwa do czterech lat – albo dlatego, że był zbyt wolny, nie uruchamiał nowej aplikacji lub inne powody. Jest to fenomen Prawa Moore’a, który wszyscy dobrze znamy.
Prawie 60 lat;Wciąż silny
Ponad 50 lat później na wiele sposobów odczuwamy trwały wpływ i korzyści płynące z prawa Moore’a.
Przetwarzanie danych
W miarę jak tranzystory w układach scalonych stają się bardziej wydajne, komputery stają się mniejsze i szybsze. Chipy i tranzystory to mikroskopijne struktury zawierające cząsteczki węgla i krzemu, które są idealnie dopasowane, aby szybciej przenosić energię elektryczną wzdłuż obwodu. Im szybciej mikroczip przetwarza sygnały elektryczne, tym wydajniejszy staje się komputer. Koszt komputerów o większej mocy spada co roku, częściowo z powodu niższych kosztów pracy i niższych cen półprzewodników.
Elektronika
Praktycznie każdy aspekt społeczeństwa high-tech korzysta z prawa Moore’a w działaniu. Urządzenia mobilne, takie jak smartfony i tablety komputerowe, nie działałyby bez małych procesorów; podobnie jak gry wideo, arkusze kalkulacyjne, dokładne prognozy pogody i globalne systemy pozycjonowania (GPS).
Wszystkie sektory korzystają
Co więcej, mniejsze i szybsze komputery usprawniają transport, opiekę zdrowotną, edukację i produkcję energii – żeby wymienić tylko kilka branż, które rozwinęły się dzięki zwiększonej mocy chipów komputerowych.
- Prawo Moore’a stwierdza, że liczba tranzystorów w mikroczipie podwaja się co dwa lata, chociaż koszt komputerów spada o połowę.
- W 1965 roku Gordon E. Moore, współzałożyciel firmy Intel, dokonał tego spostrzeżenia, które stało się prawem Moore’a.
- Inna zasada prawa Moore’a mówi, że wzrost mikroprocesorów jest wykładniczy.
Zbliżający się koniec prawa Moore’a
Eksperci są zgodni co do tego, że komputery powinny osiągnąć fizyczne granice prawa Moore’a w którymś momencie lat dwudziestych. Wysokie temperatury tranzystorów ostatecznie uniemożliwiłyby tworzenie mniejszych obwodów. Dzieje się tak, ponieważ ochłodzenie tranzystorów pochłania więcej energii niż ilość energii, która już przechodzi przez tranzystory. W wywiadzie z 2007 roku sam Moore przyznał, że „… fakt, że materiały są zbudowane z atomów, jest podstawowym ograniczeniem i nie jest tak daleko… Przekraczamy pewne dość fundamentalne ograniczenia, więc jedno z nich dni będziemy musieli przestać zmniejszać rzeczy ”.
Połączony, wzmocniony na zawsze?
Wizja nieskończenie wzmocnionej i połączonej przyszłości niesie ze sobą zarówno wyzwania, jak i korzyści. Zmniejszające się tranzystory napędzały postęp w informatyce od ponad pół wieku, ale wkrótce inżynierowie i naukowcy muszą znaleźć inne sposoby na zwiększenie możliwości komputerów. Zamiast procesów fizycznych, aplikacje i oprogramowanie mogą pomóc zwiększyć szybkość i wydajność komputerów. Przetwarzanie w chmurze, komunikacja bezprzewodowa, Internet rzeczy (IoT) i fizyka kwantowa mogą odegrać rolę w przyszłości innowacji w dziedzinie technologii komputerowych.
Pomimo rosnących obaw o prywatność i bezpieczeństwo, zalety coraz inteligentniejszej technologii komputerowej mogą pomóc w utrzymaniu naszego zdrowia, bezpieczeństwa i produktywności na dłuższą metę.
Tworzenie niemożliwego?
Być może idea zbliżania się prawa Moore’a do jego naturalnej śmierci jest najbardziej boleśnie obecna u samych producentów chipów; ponieważ firmy te mają za zadanie zbudować coraz potężniejsze chipy wbrew realiom fizycznych szans. Nawet Intel konkuruje ze sobą i swoją branżą, aby stworzyć coś, co ostatecznie może nie być możliwe.
W 2012 roku, z 22-nanometrowym (nm) procesorem, Intel mógł pochwalić się najmniejszymi i najbardziej zaawansowanymi tranzystorami na świecie w masowo produkowanym produkcie. W 2014 roku Intel wprowadził na rynek jeszcze mniejszy, mocniejszy czip 14 nm; i dziś firma stara się wprowadzić na rynek swój 10-nanometrowy chip.
Patrząc z perspektywy, jeden nanometr to jedna miliardowa część metra, mniejsza niż długość fali światła widzialnego.Średnica atomu waha się od około 0,1 do 0,5 nanometra.
Często Zadawane Pytania
Co to jest prawo Moore’a?
W 1965 roku George Moore stwierdził, że mniej więcej co dwa lata liczba tranzystorów w mikroczipach będzie się podwajać. Zjawisko to, powszechnie określane jako prawo Moore’a, sugeruje, że postęp obliczeniowy będzie z czasem znacznie szybszy, mniejszy i bardziej wydajny. Powszechnie uważane za jedną z charakterystycznych teorii XXI wieku, prawo Moore’a ma znaczące konsekwencje dla przyszłości postępu technologicznego – wraz z jego możliwymi ograniczeniami.
Jak prawo Moore’a wpłynęło na informatykę?
Prawo Moore’a miało bezpośredni wpływ na rozwój mocy obliczeniowej. Oznacza to konkretnie, że tranzystory w układach scalonych stały się szybsze. Tranzystory przewodzą prąd, który zawiera cząsteczki węgla i krzemu, które mogą przyspieszyć przepływ prądu w obwodzie. Im szybciej układ scalony przewodzi prąd, tym szybciej działa komputer.
Czy prawo Moore’a dobiega końca?
Według opinii ekspertów szacuje się, że prawo Moore’a przestanie obowiązywać w latach dwudziestych XXI wieku. Oznacza to, że przewiduje się, że komputery osiągną swoje granice, ponieważ tranzystory nie będą w stanie działać w mniejszych obwodach w coraz wyższych temperaturach. Wynika to z faktu, że chłodzenie tranzystorów będzie wymagało więcej energii niż energia, która przechodzi przez sam tranzystor.