Rudometov.COM

Закон Мура

Человечество всегда пыталось заглянуть в будущее. Лучшие его умы в меру своих сил старались решить эту проблему, используя различные методики и инструменты.

Сотни лет и даже тысячи лет, практически, все предсказания основывались на наркотическом трансе многочисленных жрецов, предсказателей и пророков. Свой вклад в прогнозирование будущего внесла целая и армия астрологов, создавших, пожалуй, миллионы разнообразных гороскопов.

В наше же более просвещенное время для этих целей используются сравнительно сложные научные методики оценки исследуемых объектов, обеспечивающих построение разнообразных математических моделей. В качестве основы применяются, например, такие средства как анализ временных рядов, регрессионный анализ, спектральный анализ и т. п. Построение адекватных моделей, как правило, становится чрезвычайно сложной задачей, но не менее трудным является их использование и интерпретация получаемых результатов. Нередки случаи, когда модель представляет собой очень громоздкую систему из десятков, а часто и сотен нелинейных уравнений, плохо поддающихся упрощению и изрядно нагружающих во время расчетов современные компьютеры. И чем сложнее исследуемые объекты, тем сложнее получаются модели.

Однако в сложном мире многочисленных средств анализа и прогнозов существуют инструменты, подтверждающие хорошо известный тезис: все гениальное — просто. Таким инструментом прогноза развития электронных и компьютерных отраслей промышленности уже почти четыре десятка лет является закон Мура. Этот закон уже много лет будоражит общественность и не дает спокойно спать законодателям компьютерной индустрии, представленным специалистами и бизнесменами, в значительной степени определяющим ее поступательное развитие.

Более трех десятков лет назад Гордон Мур (Gordon Moore, Chairman Emeritus of Intel Corporation) предсказал регулярное удвоение числа транзисторов в сложных электронных устройствах. Теперь это называется законом Мура (Moore's Law).

Рис. 1. Гордон Мур (Gordon Moore, Chairman Emeritus of Intel Corporation)

Однако какие же события предшествовали и каким образом произошло открытие данного удивительного закона?

Ответ на этот вопрос дал сам Гордон Мур в коротком видеофильме, продемонстрированном в ходе выступления вице-президента корпорации Intel Патрика Гелсингера (Patrick Gelsinger, Vice President, Chief Technology Officer, Intel Corporation) на IDF Spring 2002, прошедшем в Сан-Франциско, Калифорния, США, в конце февраля 2002 года.

Здесь следует напомнить, что форум IDF (IDF — Intel Developer Forum) является крупнейшим мероприятием для разработчиков аппаратных средств и программного обеспечения и проводится несколько раз в год. Форум собирает ведущих представителей науки и техники для рассмотрения различных вопросов, связанных с передовыми компьютерными технологиями и продукцией электронных отраслей,

Что же касается закона Мура, то его открытие состоялось крайне просто. Журнал по электронике в 1965 году попросил Гордона Мура предсказать развитие полупроводниковой индустрии на следующие 10 лет. И как отметил сам Гордон Мур, в то время микросхемы, доступные на рынке, были по современным меркам сравнительно простыми. Самые сложные содержали всего три десятка элементов на чипе. Однако в лаборатории был уже экспериментальный чип, состоящий из 60 компонентов. Гордон Мур проанализировал возможности существовавших в то время технологий и темпы усложнения полупроводниковых чипов. Далее он выполнил экстраполяцию на период 10 лет и получил сформулированную выше закономерность, предсказывающую появление очень сложных чипов с несколькими десятками тысяч транзисторов. Результаты данного анализа были представлены в соответствующей статье: Gordon E. Moore. Cramming more components onto integrated circuits. Electronics, Volume 38, Number 8, April 19, 1965. (Gordon E. Moore, Director, Research and Development Laboratories, Fairchild Semiconductor division of Fairchild Camera and Instrument Corp.). Приведенные ниже графики из указанной статьи хорошо иллюстрируют оценку и прогноз развития полупроводниковой промышленности. Кстати, необходимо помнить, что эта работа была проделана в 1965 году в условиях сравнительно небольшого числа данных.

Рис. 2. Изменение значения показателя цена/компонент в зависимости от числа элементов в чипе (из статьи Гордона Мура, опубликованной в 1965 г.)

Рис. 3. Прогноз роста числа элементов в чипах (из статьи Гордона Мура, опубликованной в 1965 г.)

Как оказалось, точность предсказания темпа усложнения архитектуры электронных чипов оказалась намного выше, чем кто-либо ожидал. В соответствии с прогнозом удвоение числа компонентов предсказывалось каждый год, что достаточно точно соответствовало эволюции чипов на период до начала семидесятых годов. В дальнейшем с соответствии с развитием полупроводниковой промышленности и накоплением данных закон Мура был откорректирован: удвоение числа транзисторов в процессорах должно происходить каждые полтора-два года.

Хорошей иллюстрацией справедливости этого закона служит график, демонстрирующий рост числа транзисторов, составляющих основу архитектуры процессоров фирмы Intel.

Рис. 4. Рост числа транзисторов в процессорах

Год выпуска и количество транзисторов в процессорах Intel

Как ожидается, уже в 2007 году появятся процессоры с числом транзисторов один миллиард. И как отметил Крейг Барретт в своем докладе на IDF Spring 2002, в ближайшие пятнадцать лет развитие полупроводниковых технологий позволит разработчикам процессоров реализовать следующие характеристики:

• 2 миллиарда транзисторов,
• тактовая частота процессоров достигнет 30 ГГц,
• 1 триллион инструкций в секунду,
• размер транзисторов — 10 нм (0,01 мкм),
• станет возможным использование подложек 18'' (в настоящее время осуществляется переход с 8" на 12" пластины).

Продолжение статьи >>

Перейти к разрелу Процессоры