مات قانون مور ، يعيش قانون مور

سيكمل قانون مور الخمسين من عمره في الأسبوع المقبل - مما يجعل هذا الوقت مناسبًا لإعادة النظر في تنبؤات جوردون مور الكلاسيكية ، وتطورها إلى النطق شبه الإلهي على مدار الخمسين عامًا الماضية ، والسؤال عما يمكن لقانون مور أن يعلمنا بشأن المستقبل ، إن وجد. من الحوسبة. زميلي ديفيد كاردينال سبق أن ناقش القانون نفسه، وكذلك التطور المبكر للدائرة المتكاملة. للتعرف على المكان الذي قد يتطور فيه قانون مور في المستقبل ، جلسنا مع مصمم المطبوعات الحجرية والمعلم والعالم النبيل الدكتور كريستوفر ماك. قد يبدو من الغريب أن نتحدث عن مستقبل قانون مور مع عالم قام نصف مازحا بنخب موته قبل عام واحد فقط - ولكن إحدى السمات المميزة 'للقانون' هي الطريقة التي أعيد اختراعها عدة مرات على مدار الخمسين عامًا الماضية .

IBM-System360-1

نظام آي بي إم / 360. الصورة من ويكيبيديا



فيالمقال الأخير، يقول الدكتور ماك أن ما نسميه 'قانون مور' هو في الواقع ثلاثة قوانين مختلفة على الأقل. في الحقبة الأولى ، التي أطلق عليها اسم Moore’s Law 1.0 ، كان التركيز على زيادة عدد المكونات في شريحة واحدة. يمكن العثور على مثال بسيط في تطور المعالج الدقيق نفسه. في أوائل الثمانينيات من القرن الماضي ، كان بإمكان الغالبية العظمى من وحدات المعالجة المركزية إجراء العمليات الحسابية الصحيحة فقط عند الموت. إذا كنت ترغب في إجراء حسابات الفاصلة العائمة (بمعنى إجراء الحسابات باستخدام الفاصلة العشرية) ، فسيتعين عليك شراء وحدة فاصلة عائمة مستقلة بمقبس pinout واللوحة الأم الخاصة بها (على اللوحات الأم المتوافقة).



قد يتذكر بعضكم أيضًا أنه في الأيام الأولى لذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية ، تم تثبيت ذاكرة التخزين المؤقت المعنية على اللوحة الأم (وأحيانًا قابلة للترقية) ، ولم يتم دمجها في قالب وحدة المعالجة المركزية. كان مصطلح ناقل 'الجانب الأمامي' (الذي يمتد من وحدة تحكم Northbridge إلى الذاكرة الرئيسية والأجهزة الطرفية المختلفة) يتناقض في الأصل مع 'ناقل الجانب الخلفي' ، والذي تم تشغيله إلى ذاكرة التخزين المؤقت CPU من وحدة المعالجة المركزية نفسها. لم يؤدي تكامل هذه المكونات عند الموت دائمًا إلى خفض التكاليف - في بعض الأحيان ، كان المنتج النهائي في الواقع أكثر تكلفة - ولكنه أدى إلى تحسين الأداء بشكل كبير.

VAX الرقمي

VAX 11/780 الرقمي. من نواح كثيرة ، آلة CISC البارعة.



جاء قانون مور 2.0 حقًا في منتصف التسعينيات. لطالما كان لقانون مور شريك أكثر هدوءًا ، يُعرف باسم Dennard Scaling. ذكر Dennard Scaling أنه عندما أصبحت الترانزستورات أصغر ، ظلت كثافة طاقتها ثابتة - مما يعني أن الترانزستورات الأصغر تتطلب جهدًا أقل وتيارًا أقل. إذا كان قانون مور قد نص على أننا سنكون قادرين على تعبئة المزيد من الترانزستورات في نفس المنطقة ، فإن Dennard Scaling يضمن أن هذه الترانزستورات ستكون أكثر برودة وستستهلك طاقة أقل. كان Dennard Scaling هو الذي انكسر في عام 2005 ، حيث ابتعدت Intel و AMD ومعظم البائعين الآخرين عن التركيز على القياس على مدار الساعة ، لصالح إضافة المزيد من نوى وحدة المعالجة المركزية وتحسين أداء وحدة المعالجة المركزية ذات الخيوط الواحدة.

من عام 2005 حتى عام 2014 ، استمر قانون مور - ولكن كان التركيز على تحسين التكلفة من خلال خفض تكلفة كل ترانزستور إضافي. قد لا تعمل هذه الترانزستورات بسرعة أكبر من سابقاتها ، لكنها غالبًا ما كانت أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأقل تكلفة في البناء. كما يشير الدكتور ماك ، فإن الكثير من هذا التحسن كان مدفوعًا بالتطورات في أدوات الطباعة الحجرية. مع ارتفاع إنتاجية رقاقة السيليكون وارتفاع مخرجات التصنيع ، انخفضت التكلفة الإجمالية للتصنيع (لكل ترانزستور) ، بينما انخفضت التكلفة الإجمالية لكل مليمتر مربع ببطء أو بقيت على حالها تقريبًا.

موريس 2

قانون مور يتدرج خلال العصر الكلاسيكي.



قانون مور 3.0 ، إذن ، أكثر تنوعًا بكثير ويتضمن دمج الوظائف والإمكانيات التي لم يُنظر إليها من قبل على أنها جزء من وظائف وحدة المعالجة المركزية على الإطلاق. يمكن اعتبار منظم الجهد أثناء التشغيل من Intel ، أو التكامل الإضافي لدائرة الطاقة لتحسين خصائص خمول وحدة المعالجة المركزية وحملها بشكل أفضل ، كتطبيق واحد لقانون Moore's 3.0 - جنبًا إلى جنب مع بعض وظائف التعلم العميق في Nvidia ، أو دفعها للتحرك تكنولوجيا معالجة الكاميرا إلى نفس قلب السيليكون الذي يشغل مناطق أخرى من القلب.

يشير الدكتور ماك إلى أفكار مثل nanorelays - مفاتيح متحركة صغيرة وصغيرة قد لا تنقلب بسرعة المنطق الرقمي ، ولكنها لا تتسرب الطاقة على الإطلاق بمجرد قلبها. ما إذا كان سيتم دمج هذه التقنيات في تصميمات الرقائق المستقبلية هو تخمين أي شخص ، والأبحاث التي يتم ضخها فيها غير مؤكدة. من الممكن تمامًا أن تنفق شركة ما الملايين في محاولة لتنفيذ تصميم أفضل في المنطق الرقمي ، أو تكييف مبادئ أشباه الموصلات مع أنواع أخرى من تصميم الرقائق ، فقط لتجد أن المنتج النهائي أفضل بشكل تدريجي من الجزء السابق.

الطبيعة المتغيرة لقانون مور

هناك حجة ضد هذا التحول في الاستخدام الذي يذهب إلى شيء من هذا القبيل: قانون مور ، المطلق من كلمات جوردون مور الفعلية ، ليس قانون مور على الإطلاق. يؤدي تغيير تعريف قانون مور إلى تغييره من بيان علمي جدير بالثقة إلى مصطلح تسويق متقلب. مثل هذه الانتقادات لا تخلو من مزايا. مثل سرعة الساعة والتعدادات الأساسية وكثافة الترانزستور والنتائج المعيارية ، يخضع قانون مور ، بأي شكل من الأشكال ، للتشويه. انا متعاطفة مع هذه الحجة - عندما وصفت قانون مور ميتًا في الماضي، لقد كنت أشير إليها.

جوردون مور

ومع ذلك ، فإن أحد الانتقادات الموجهة لهذا المنظور هو أن طبقات الفدج الإضافية قد أضيفت منذ وقت طويل. لم تنشر الورقة الأصلية لجوردون مور في اوقات نيويورك للاستهلاك العام - كانت وثيقة فنية تهدف إلى التنبؤ بالاتجاه طويل الأجل للظواهر المرصودة. لا تزال المسابك الحديثة تركز على تحسين الكثافة وخفض التكلفة لكل ترانزستور (قدر الإمكان). لكن معنى 'قانون مور' تحول بسرعة من بيان بسيط حول خطوط اتجاه التكاليف والكثافة وتم تقديمه على أنه اتجاه شامل يحكم تقريبًا كل جانب من جوانب الحوسبة.

حتى في هذه بدأ الاتجاه العام يتغير في عام 2005 ، دون أي مساعدة لا داعي لها من أقسام التسويق. في البداية ، ركزت كل من Intel و AMD على إضافة المزيد من النوى ، لكن هذا تطلب دعمًا إضافيًا من بائعي البرامج وأدوات الأداء. في الآونة الأخيرة ، ركزت كلتا الشركتين على تحسين كفاءة الطاقة وخفض الطاقة الخاملة لتتناسب بشكل أفضل مع مظاريف الطاقة المتنقلة. قامت Intel و AMD بعمل مذهل لخفض استهلاك الطاقة الخاملة على مستوى النظام الأساسي ، لكن استهلاك طاقة وحدة المعالجة المركزية ذات الحمل الكامل انخفض بشكل أبطأ بكثير وارتفعت درجات حرارة وحدة المعالجة المركزية القصوى. نحن نتحمل الآن درجات حرارة تحميل كاملة من 80-95 درجة مئوية ، مقارنة بدرجات حرارة قصوى تتراوح بين 60-70 درجة مئوية أقل من عقد مضى. يستحق مصنعو ومسابك وحدات المعالجة المركزية الفضل في بناء رقائق يمكنها تحمل درجات الحرارة المرتفعة هذه ، ولكن تم إجراء هذه التغييرات لأن Dennard Scaling الذي يقوم عليه ما يسميه دكتور ماك قانون مور 2.0 قد فشل بالفعل.

تحجيم وحدة المعالجة المركزية

استمر مقياس الترانزستور لفترة طويلة بعد استقرار IPC وسرعة الساعة بشكل أساسي.

حتى الشخص ذو العقلية الهندسية يمكن أن يدرك أن كل تحول في تعريف قانون مور كان مصحوبًا بتحول عميق في طبيعة القدرة الحسابية المتطورة. أعطانا قانون مور 1.0 الحاسوب الكبير والحاسوب الصغير. كان تركيز Moore's Law 2.0 على الأداء لكل ترانزستور وتوسيع التكلفة إيذانًا ببدء عصر الحواسيب الصغيرة في كل من تجسيدات سطح المكتب والكمبيوتر المحمول. لقد منحنا قانون Moore 3.0 ، بتركيزه على التكاليف على مستوى النظام الأساسي والتكامل الشامل للنظام ، الهاتف الذكي والجهاز اللوحي وصناعة الأجهزة القابلة للارتداء الناشئة.

قبل عشرين عامًا ، كانت وتيرة قانون مور تقدم ترانزستورات أسرع وسرعات أعلى على مدار الساعة. تعمل الآن كاختصار لتحسين عمر البطارية ، وترددات تعزيز أعلى ، وعودة أسرع إلى الخمول (0W ، بمعنى ما ، 1 جيجاهرتز الجديد) ، وشاشات أكثر وضوحًا ، وعوامل شكل أرق ، ونعم - أداء إجمالي أعلى في بعض الحالات ، وإن كان ليس بالسرعة التي يرغب بها معظمنا. إنه يدوم كمفهوم لأنه يمثل شيئًا أكبر بكثير من أداء الترانزستور أو الخصائص الكهربائية للبوابة.

بعد 50 عامًا ، أصبح قانون مور اختصارًا ثقافيًا للابتكار نفسه. عندما تشير Intel أو Nvidia أو Samsung إلى قانون مور في هذا السياق ، فإنهم يشيرون إلى التطبيق المستمر لعقود من المعرفة والبراعة عبر مئات المنتجات. إنها طريقة للاعتراف بالتعاون الهائل الذي لا يزال يحدث من خط المنتجات الجاهزة إلى غرفة المعيشة ، نتيجة البحث المضني الذي يهدف إلى جعل قدرات النظام الأساسي أكثر تماشيًا مع ما يريده المستخدمون. هل هذا تسويق؟ تتحدى. لكنها ليست كذلك مجرد تسويق.

مات قانون مور. يعيش قانون مور.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com