Суштина Мооровог закона

Магазин Електроника 1965. објавио је познати чланак о интеграцији компоненти интегрисаних система, чији је аутор Гордон Мооре, који је основао Интел у будућности. Иначе, оригинални документ, односно његова скенирана копија, налази се у музеју корпорације. Наравно, виртуално.

Невероватна предвиђања

У то време, Мооре је био директор развоја у Фаирцхилд Семицондуцтор. Он је анализирао развој рачунарске технологије у протеклих шест година и направио прогнозу за наредних десет. Према Муровом емпиријском закону, просечан број транзистора у микрочиповима ће се удвостручити сваке године.

Ова особина, идентификована искуством, постала је позната као Мооров закон (првобитно Муров закон) и постала је један од најпознатијих закона у области рачунарске технологије. Гордон Мооре је буквално одредио темпо развоја технологије, и четири деценије, програмери процесора су га пратили, добровољно или несвјесно. Попут Мурпхијевог закона, не може се назвати физичким, математичким и опћенито научним, већ само добро проматрано емпиријско правило, говорећи о експоненцијалној природи развоја једне од технолошких сфера.

Уз помоћ тога, испоставило се да је веома погодно предвидети активности ИТ компанија, тако да су Мооров закон обожавали многи трговци и директори микроелектронских корпорација.

Ко је он?

Гордон Мооре је основао Интел. У наредних седам година био је потпредседник компаније, а 1975. године био је председник и извршни директор. До 1979. године, Гордон Мооре је био на оба положаја, али је дао оставку на мјесто предсједника и заузео мјесто у управном одбору. Био је генерални директор компаније Интел до 1987. године и био је на месту председника до 1997. године. Исте године добио је и титулу "почасног председника одбора директора". Сада је Гордон Мооре стар скоро деведесет година, још увијек је почасни предсједник Интел-а и живи у сунчаним Хавајима.

У данима Моора

Да, темпо развоја технологије је невероватан. Ако сада електроника може управљати готово свим, онда прије четрдесет година, у вријеме Гордона Моора, ова сфера је тек почела да се развија. Компанија Текас Инструмент лансирала је први чип 12. септембра 1958. (успут, 2000. године за њега је добила Нобелову награду за физику). Модерна микроелектроника своје појављивање дугује Јацку Килбију и Роберту Ноицеу, који је заједно с Моореом основао Интел. Стварање чипа не захтева бриљантна открића на терену, али Ноице и Килби су измислили технологију која је претворила целу електронску индустрију.

До 1965. године, када је објављена Мооре-ова позната изјава, најсложенији микрочип се састојао од 64 транзистора, тако да је изненађујуће како је Гордон Мооре успео да изведе тако невероватно прецизне статистике које су поставиле темпо за развој индустрије електронских технологија у наредним деценијама.

Нова формулација

Десет година касније, Мооре, пазећи да правило заиста функционише, мало га је прилагодило. У свом говору на међународној конференцији за електронске уређаје (успут речено, документ се такође може видети у Интеловом виртуелном музеју), он је рекао да се у последњих десет година број елемената садржаних у кристалима удвостручио, али сложеност чип уређаја расте. Према томе, Мооров модерни закон каже да се број транзистора неће удвостручити сваке године, већ свака два.

И његова претпоставка је поново потврђена. Ажурирани Мооров закон наставља са радом до сада, само је дошло до благог убрзања: удвостручење се дешава за осамнаест мјесеци, лако је примијетити, ако анализирамо техничке карактеристике Интелових производа.

А 2003. године, Мооре је у свом новом раду изјавио да повећање физичких величина експоненцијално не може да се настави бесконачно, границе ће бити постигнуте пре или касније. У једном тренутку, Мооров закон је наставио постојати захваљујући еволуцији технологије и транзистора. Оснивач компаније Интел је такође рекао да ће закон ускоро престати да ради због брзине светлости и чињенице да су све супстанце атомске природе.

Име

У ствари, Гордон Мооре није очекивао да ће се око његове изјаве разоткрити таква хипотека, а име "Мооров закон" је измислио, према самом Гордону, Царвери Меад. Међутим, ово правило је покупило све, постало је толико рекламирано да се чинило и још увијек изгледа као непоколебљива истина и охрабрује произвођаче да раде таквим темпом. Међутим, за саме компаније, постојање и популарност правила је корисно - они га могу користити као рекламу. На пример, један од рекламних слогана компаније Интел каже да њихове иновације настављају да примењују Мооров закон.

О бројевима

На пример, биће интересантно видети како се број транзистора током година повећао на примеру Интелових производа. 1971. процесор 4004 је имао 2,3 хиљаде транзистора. Импресиван у поређењу са 64 транзистора 1965. године. Године 1974. објављен је Интел 8080, који износи пет хиљада. Четири године касније, у процесору 8086 било је већ 29 хиљада! 1982 - 120 хиљада, а 1985 - 275 хиљада. Имена у облику бројева се не памте добро, али Пентиум процесор је свакако свима познат. Први модел је објављен 1993. године. Број транзистора у Пентиуму - више од три милиона, у Пентиум ИИ - 7,5 милиона, ау трећем - 24. Нова генерација, названа Итаниум, издата је 2002. године. Овај процесор се састојао од 220 милиона транзистора, а 2005. године Итаниум Монтецито модел је порастао на 1,72 милијарде.

Интерпретатионс

Постоји и неколико дефиниција које објашњавају суштину Мооровог закона. Према једном од њих, не број таквих транзистора, већ најповољнији број њих, удвостручује се. Друго тумачење каже да потенцијални број елемената расте. На трећем, једном у осамнаест месеци, појављује се процесор који има перформансе које су двоструко веће од претходног.

Постоје и други параметри које Муров закон описује. Формулација следећег тумачења је следећа: сваке две године параметри као што су тактна фреквенција процесора и рачунарска снага рачунара расту два пута. Једна од најзанимљивијих и уједно практичних верзија закона каже да рачунарска снага за један долар расте.

Занимљиво је да сам Гордон Мооре мисли и говори о овоме: Мооров закон, каже он, није потврђен прецизношћу, он једноставно представља брзину технолошког развоја лако и живо, а хипе око тога је вјероватно само одличан потез маркетер, јер Интел посебно воли да га држи на уху. Ипак, изјаву су покупили компјутерски геекси и очигледно им се то допало.

О програмима

У пракси, немогуће је користити моћ коју Моореов емпиријски закон подразумијева, без употребе паралелног рачунања. У производњи процесора дуго се повећавала тактна фреквенција, а дошло је и до паралелног извршавања инструкција. Међутим, у ствари, испоставило се да нови процесори извршавају једноструке програме старог модела много брже, без промјене програмског кода. Међутим, модерни произвођачи користе мулти-цоре архитектуру, тако да је за кориштење свих предности повећане продуктивности потребно прерадити програме, али то није увијек могуће оживјети. Поред тога, повећање продуктивности због паралелизма је ограничено, што је друго правило.

Амдалов закон

Године 1967. појавио се још један закон, који, за разлику од Мооровог закона, има математички доказ. Према Амдаловом закону, перформансе се не могу неограничено повећавати због паралелизације прорачуна: без обзира на то колико је дијелова задатак подијељен, укупно вријеме потребно за његово завршетак неће бити мање од времена које је потребно за рјешавање најсложенијег и најдужег фрагмента. Такође, време је ограничено присуством у задатку фрагмената за које је потребно секвенцијално извршење.

Ефекат Мооровог закона је лако следити једноставним примером. Претпоставимо да компјутер обавља производњу компоненти за аутомобил. Упркос чињеници да је сваки део направљен истовремено са другима, укупно време не може бити мање од онога што је потребно за рад на најкомплекснијем делу. Други део закона, говорећи о редоследу извршења, објашњава следећи пример. Претпоставимо да рачунар треба да изврши једноставан задатак: ставите јабуке у кутију. Ако се ради о једном језгру, онда ће јабуке слагати једну по једну. Ако је процесна структура вишеструка, а могуће је и вишеструко извршавање, рачунар ће моћи истовремено да стави онолико јабука колико има слободних језгара. Међутим, ако, на пример, особи треба компјутер за пресавијање јабука и пребројавање њиховог броја, у овом примеру је могуће пратити не само потребу за секвенцијалним извршењем, већ и еволуцију алгоритма програма. Свако језгро ставља јабуку и “пише” колико их је послало у кутију. Затим, у другом процесу, свако језгро ће пружити информације о положеним јабукама, а укупна количина ће бити одређена додатком.

Мооров закон и квантни компјутер

Када ће се Мооров закон завршити? Може се претпоставити да ће радити све док чипови имају транзисторе. Међутим, човечанство већ развија нову генерацију компјутера, чија је акција заснована на квантним ефектима. Основна разлика је у дјеловању елементарних јединица. У компјутеру на који смо навикли, користи се бинарни код, у којем је свака вредност кодирана са нулама и јединицама. Према томе, елементарна јединица - бит - може имати само једну вриједност - нулу или једну.

Деловање квантног рачунара заснива се на примени ефекта суперпозиције, тако да квантни бит, или кубит, може имати две вредности одједном, тако да ће брзина порасти неколико десетина, или чак стотине пута. Куантум цомпутерс већ постоје, али изгледају као огромне машине које обављају само најједноставније операције, као што су то некада биле традиционалне рачунаре. Међутим, док закон Гордона Моора наставља да ради.