L'essenza della legge di Moore

La rivista Electronics nel 1965 pubblicò un noto articolo sull'integrazione di componenti di sistemi integrati, scritto da Gordon Moore, che fondò Intel nel futuro. A proposito, il documento originale, o meglio, la sua copia scannerizzata, è conservato nel museo della società. Certo, virtuale.

Previsione incredibile

All'epoca, Moore era il direttore dello sviluppo di Fairchild Semiconductor. Ha analizzato lo sviluppo della tecnologia informatica negli ultimi sei anni e ha fatto una previsione per i prossimi dieci. Secondo la legge empirica di Moore, il numero medio di transistor nei microchip raddoppierà ogni anno.

Questa caratteristica, identificata dall'esperienza, divenne nota come Legge di Moore (in origine la Legge di Moore) e divenne una delle leggi più famose nel campo della tecnologia informatica. Gordon Moore ha letteralmente impostato il ritmo dello sviluppo tecnologico e, per quattro decenni, gli sviluppatori di processori l'hanno seguito, volontariamente o involontariamente. Come la legge di Murphy, non può essere chiamata fisica, matematica e in generale scientifica, è solo una regola empirica ben osservata, che parla della natura esponenziale dello sviluppo di una delle sfere tecnologiche.

Con l'aiuto di esso, si è rivelato molto conveniente prevedere le attività delle aziende IT, quindi la legge di Moore è stata amata da molti marketer e direttori di aziende microelettroniche.

Chi è lui?

Gordon Moore ha co-fondato Intel. I successivi sette anni servì come vice presidente della compagnia, e nel 1975 occupò la carica di presidente e amministratore delegato. Fino al 1979, Gordon Moore deteneva entrambe le cariche, ma si dimise da presidente e prese posto nel consiglio di amministrazione. È stato direttore generale della società Intel fino al 1987 e ha ricoperto la carica di presidente fino al 1997. Nello stesso anno è stato insignito del titolo di "presidente onorario del consiglio di amministrazione". Ora Gordon Moore ha quasi novant'anni, è ancora il presidente onorario di Intel e vive nelle assolate Hawaii.

Ai tempi di Moore

Sì, il ritmo dello sviluppo tecnologico è sorprendente. Se ora l'elettronica è in grado di gestire quasi tutto, quarant'anni fa, al tempo di Gordon Moore, questa sfera stava appena iniziando a svilupparsi. La compagnia Texas Instrument lanciò il primo chip il 12 settembre 1958 (a proposito, nel 2000, fu ottenuto il premio Nobel per la fisica). La moderna microelettronica deve il suo aspetto a Jack Kilby e Robert Noyce, che insieme a Moore è stato il fondatore di Intel. La creazione di un chip non richiede scoperte brillanti sul campo, ma Noyce e Kilby hanno inventato una tecnologia che ha trasformato l'intero settore elettronico.

Nel 1965, quando fu pubblicata la famosa affermazione di Moore, il microchip più complesso consisteva di 64 transistor, quindi è sorprendente come Gordon Moore sia stato in grado di ricavare statistiche così incredibilmente precise che dettero il passo per lo sviluppo del settore della tecnologia elettronica per i decenni a venire.

Nuova formulazione

Dieci anni dopo, Moore, assicurandosi che la regola funzioni davvero, la aggiustò leggermente. Nel suo discorso alla conferenza dell'International Electron Devices Meeting (a proposito, il documento può essere visualizzato anche nel museo virtuale di Intel), ha detto che negli ultimi dieci anni il numero di elementi contenuti nei cristalli è raddoppiato, ma la complessità del dispositivo chip è in crescita. Pertanto, la legge moderna di Moore afferma che il numero di transistor non raddoppierà ogni anno, ma ogni due.

E la sua ipotesi fu di nuovo confermata. La legge aggiornata di Moore continua a funzionare fino ad ora, solo una leggera accelerazione si è verificata: il raddoppio avviene in diciotto mesi, è facile notare, se analizziamo le caratteristiche tecniche dei prodotti Intel.

E nel 2003, nel suo nuovo lavoro, Moore dichiarò che l'aumento delle quantità fisiche in modo esponenziale non poteva continuare indefinitamente, prima o poi si sarebbero raggiunti i limiti. Un tempo, la legge di Moore continuava ad esistere grazie all'evoluzione della tecnologia e dei transistor. Nel 2007, il fondatore di Intel ha anche affermato che la legge cesserà presto di funzionare a causa della velocità della luce e del fatto che tutte le sostanze sono di natura atomica.

nome

In effetti, Gordon Moore non si aspettava che un tale clamore si svolgesse attorno alle sue affermazioni, e il nome "Legge di Moore" inventò, secondo Gordon stesso, Carvery Mead. Tuttavia, questa regola è stata presa da tutti, è diventato così pubblicizzato che sembrava e sembra ancora una verità incrollabile e incoraggia i produttori a lavorare a tale ritmo. Tuttavia, per le società stesse, l'esistenza e la popolarità della regola è vantaggiosa: possono usarla come pubblicità. Ad esempio, uno degli slogan pubblicitari di Intel afferma che le loro innovazioni continuano a implementare la legge di Moore.

Informazioni sui numeri

Ad esempio, sarà interessante vedere come il numero di transistor sia aumentato nel corso degli anni sull'esempio dei prodotti Intel. Nel 1971, il processore 4004 aveva 2.3000 transistor. Impressionante se confrontato con 64 transistor nel 1965. Nel 1974, venne rilasciato l'Intel 8080, cifra che è di cinquemila. Quattro anni dopo, nel processore 8086 c'erano già 29 mila! Nel 1982 - 120 mila e nel 1985 - 275 mila. I nomi sotto forma di numeri non vengono ricordati troppo bene, ma il processore Pentium è probabilmente familiare a tutti. Il primo modello è stato rilasciato nel 1993. Il numero di transistor nel Pentium - più di tre milioni, nel Pentium ll - 7,5 milioni, e nel terzo - 24. La nuova generazione, chiamata Itanium, è stata rilasciata nel 2002. Questo processore consisteva di 220 milioni di transistor, e nel 2005 i modelli Itanium Montecito questo numero è aumentato a 1,72 miliardi.

interpretazione

Ci sono anche diverse definizioni che spiegano l'essenza della legge di Moore. Secondo uno di essi, non il numero di transistor in quanto tale, ma il numero più vantaggioso di essi, raddoppia. La seconda interpretazione dice che il numero potenziale di elementi sta crescendo. Sul terzo, una volta in diciotto mesi, appare un processore che ha una performance due volte più grande del precedente.

Ci sono alcuni altri parametri che la legge di Moore descrive. La formulazione della seguente interpretazione è la seguente: ogni due anni, i parametri come la frequenza di clock dei processori e la potenza di calcolo del computer crescono due volte. Una delle versioni più curiose e allo stesso tempo pratiche della legge dice che la potenza di calcolo disponibile per un dollaro sta crescendo.

È interessante notare che lo stesso Gordon Moore pensa e parla di questo: la legge di Moore, ha detto, non è confermata con precisione, rappresenta semplicemente il ritmo dello sviluppo tecnologico in modo facile e vivido, e l'hype attorno ad esso è probabilmente solo una mossa eccellente di marketing, perché In particolare, Intel ama tenerlo per le orecchie. Ma comunque la dichiarazione è stata raccolta da fanatici del computer, e ovviamente a loro è piaciuto.

Informazioni sui programmi

In pratica, è impossibile usare il potere che la legge empirica di Moore implica, senza l'uso del calcolo parallelo. Nella produzione di processori per un lungo periodo è aumentato la frequenza di clock, e vi è stata un'esecuzione parallela di istruzioni. Tuttavia, in effetti, si è scoperto che i nuovi processori eseguono programmi single-threaded del vecchio modello molto più velocemente, senza modificare il codice del programma. Tuttavia, i produttori moderni usano un'architettura multi-core, quindi per poter sfruttare tutti i vantaggi dell'aumento della produttività, è necessario riscrivere i programmi, ma non è sempre possibile dare vita. Inoltre, l'aumento della produttività dovuto al parallelismo è limitato, che è un'altra regola.

La legge di Amdal

Nel 1967 emerse un'altra legge che, a differenza della legge di Moore, ha una prova matematica. Secondo la legge di Amdal, le prestazioni non possono essere aumentate indefinitamente a causa della parallelizzazione dei calcoli: indipendentemente dal numero di parti che il compito viene diviso, il tempo totale per completarlo non sarà inferiore al tempo necessario per risolvere il frammento più complesso e lungo. Inoltre, il tempo è limitato dalla presenza nell'attività dei frammenti per i quali è richiesta l'esecuzione sequenziale.

L'effetto della legge di Moore è facile da seguire con un semplice esempio. Supponiamo che un computer esegua la produzione di componenti per un'automobile. Nonostante il fatto che ogni parte sia realizzata simultaneamente con le altre, il tempo totale non può essere inferiore a quello necessario per lavorare sulla parte più complessa. La seconda parte della legge, parlando della sequenza di esecuzione, spiega il seguente esempio. Supponiamo che un computer debba svolgere un compito semplice: mettere le mele in una scatola. Se è coinvolto un singolo core, le mele verranno impilate una per una. Se la struttura del processo è multi-core e probabilmente multi-threaded, il computer sarà in grado di mettere contemporaneamente tante mele quanti sono i core liberi. Tuttavia, se, ad esempio, una persona ha bisogno di un computer per piegare le mele e contare il numero, in questo esempio è possibile tracciare non solo la necessità di un'esecuzione sequenziale, ma anche l'evoluzione dell'algoritmo del programma. Ogni nucleo metterà una mela e "scriverà" quanti ne ha inviati alla scatola. Quindi, nel secondo processo, ogni nucleo fornirà informazioni sulle mele deposte e il totale sarà determinato dall'aggiunta.

Legge di Moore e computer quantistico

Quando finirà la legge di Moore? Si può presumere che funzionerà fintanto che i chip hanno transistor. Tuttavia, l'umanità sta già sviluppando una nuova generazione di computer, la cui azione è basata su effetti quantici. La differenza fondamentale è nell'azione delle unità elementari. Nel computer a cui siamo abituati, viene usato un codice binario, in cui ogni valore è codificato con zeri e uno. Di conseguenza, un'unità elementare - un bit - può avere solo un valore - zero o uno.

L'azione di un computer quantistico si basa sull'applicazione di un effetto di sovrapposizione, in modo che un bit quantico, o cubito, possa avere due valori contemporaneamente, quindi la velocità aumenterà di alcune dozzine o anche centinaia di volte. Computer quantistici esistono già, ma sembrano enormi macchine che eseguono solo le operazioni più semplici, come un tempo i computer tradizionali. Tuttavia, mentre la legge di Gordon Moore continua a funzionare.