P ~ DU2F, это упрощённая формула. P- выделяемая процессором мощность, D - динамическая ёмкость. здесь я ошиблась первый раз. U - напряжение F- частота процессора.
Третий фактор - это фундаментальная величина - скорость света.
К вопросу о выделении теплоты при высокох частотах. Опробована возможность охлаждения процессоров жидким азотом. Несколько лет назад шёл разговор о применении графена в качестве материала для процессоров, однако то, что в этом слое атомов углерода невозможно добиться двух устойчивых состояний с различной проводимостью, что так неоходимо в логике, исключает графен, как основу для процессоров. Есть ещё материалы со структурой в один слой атома, но каждый имеет свои недостатки, например, станен - одноатомный слой которого содержит атомы фтора и олова. Существует, правда пока только, как математическая модель, новый материал Si2BN, лишённый недостатков графена и имеющий проводящие или полупроводниковые свойства, его кристаллическая решетка имеет одноатомную толщину и состоит из атомов кремния, бора и азота.
Думаю, если технологии квантового компьютера не скажут неожиданное слово раньше, то все сложности решат очень просто, хоть и не очень приятно. "Рабочий" процессор выдернут из ПК и поместят в БЭВМ, где его размеры не имеют критического значения(с БИОС задачами получившегося персонального девайса вполне справится и "вспомогательный" процессор прошлого поколения.Что же касается развития технологий беспроводной передачи данных, необходимых для такого "фокуса", думаю они достигнут нужного уровня уже в начале следующего десятилетия.) Логично, что туда же переместят и ПЗУ. Неприятно это тем, что чревато тотальным контролем ну, например, над интернетом, но к сожалению не только за ним.
Гордон Мур, будущий сооснователь корпорации Intel, предсказал в 70е годы удвоение плотности компонентов на процессоре за два года. Сейчас это известно, как закон Мура. Вот его слова: "Я говорил, что не могу предвидеть дальше чем на два поколения микрочипов, и мне всегда казалось, что мы приближаемся к некоей стене. Но эта стена все время отдаляется. Помню, как Стивен Хокинг ответил на вопрос, что может ограничить развитие интегральных микросхем. Сейчас это не его область, но он пришел к выводу, что это конечность скорости света и атомная структура материалов. Сейчас мы очень близки к атомной природе материалов. Мы использовали все возможности для быстродействия, но скорость света ограничивает совершенство чипов. Я не знаю, как преодолеть эти фундаментальные ограничения."
Ну я все равно не понимаю как скорость света ограничивает масштабирование транзисторов, да и в приведенной Вами цитате не ясно, что ограничивает скорость света, - масштабирование транзисторов или речь о чем-то ином. А в каком году это было сказано? Просто например ранее была проблема, под названием "литографический порог", просто в виду конечности скорости электромагнитного излучения, пространственное разрешение не может быть меньше длинны волны излучения, поэтому при литографии невозможно сделать транзистор меньше размера длины волны излучения, но этот порог был преодолен при изменении технологии литографии.
В те годы люди предпочитали простые формулировки специализированным. Думаю, Мур говорил о скородействии электронного устройства (чипа), разумеется ограниченного (в отсутствии меньших лимитов) скоростью света. Если же понимать формулировку nebo буквально, то надо говорить и о верхнем пределе размеров одного кристалла.
При любой тактовой частоте процессора, необходимо, чтобы за один такт электрический сигнал успел «пробежать» от центра процессора до его края и обратно. Если взять квадрат 12см, его диагональ равна 1,4см, тогда минимальное время прохождения этого расстояния равно около 0,05 наносекунды, что соответствует предельной расчётной тактовой частоте в 20 Ггц. Не будем говорить о теплоотдаче. С этой стороны понятно, что для увеличения тактовой частоты невозможно значительно увеличивать размеры процессора, а значит и количество транзисторов. Чем больше элементов, тем больше соединяющих их путей, а значит уменьшается время прохождения по ним электромагнитного импульса. С другой стороны, невозможно уменьшать размеры кристалла процессора, потому что импульс, несущий информационное содержание, несёт и энергию, используемую и для переключения триггера. Т.е. реальный электрический импульс (электромагнитный) должен иметь ненулевую длительность. А значит существует физическая граница частоты работы процессоров. Теперь, поскольку в классических процессорах физические проводные каналы и передача импульсов по ним, какую бы скорость не имела, никогда не приблизится к максимальной скорости электромагнитной волны, то идёт поиск и разрабатываются новые технологии. Одна из них переход от электрических импульсов к оптическим. Это так называемые "компактные поляризованные светоделители", которые используют для передачи данных фотоны света, создавая лучи в десятки раз тоньше человеческого волоса. В Австралии разрабатываются оптические компьютеры состоящие из устройств, называемых фотонными чипами , в которых хранятся данные в виде фотонов, а не электронов, и передают они информацию со скоростью света. Удалось создать линзу с использованием оксида графена, который настолько тонок, что преодолён дифракционный предел. Её размер позволяет преломлять пучок одиночных фотонов и, естественно всё работает со скоростью света. Здесь хочу сказать, что Хокинг говорил о фундаментальном ограничении, в виде скорости света, в развитии компьютеров, предвидя, что будут найдены принципиально новые технологии, которые и представить было невозможно, что сейчас и происходит.
Сообщение отредактировал nebo - Вт, 19.04.16, 15:11
