4 maja 2021 23:43

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.