Что такое закон Мура простыми словами

Закон Гордона Мура

Наиболее известное правило в мире высоких технологий – наблюдение, или закон Мура, гласит: каждые два года количество транзисторов на чипе увеличивается вдвое. Владельцы компьютеров могут вспомнить свои первые ПК, сравнить их с существующими современными моделями. Новое устройство всегда компактнее и мощнее предыдущего: согласно закону Мура, каждые 24 месяца количество чипов на интегральной схеме также увеличивается в два раза.

Этой формуле более 50 лет, она стала основной концепцией для создания современной техники, но, согласно подсчетам, закон Мура не вечен.

Идейный вдохновитель: кто он, Гордон Мур

Гордон Мур родился в Сан-Франциско, получил степень бакалавра химии и вместе с друзьями покинул престижную практику в лаборатории Уильяма Шокли ради возможности работы с кремниевыми транзисторами. Так началась карьера Гордона Мура, одного из основателей Intel. В 1968 году трое друзей работали над интегральной схемой, которая станет основой для современных ПК.

Так была создана Intel – корпорация, ставшая лидером в технологической индустрии. Гордон Мур более 15 лет занимал место генерального управляющего компании и более 30 (и по настоящее время) – должность председателя совета директоров.

История

Спустя 6 лет после разработки интегральной схемы, в 1965 году, Мур обнаружил закономерность: через год после выпуска микросхемы появлялся новый тип чипа с увеличивающимся вдвое количеством транзисторов на нем. Проанализировав тенденцию, инженер пришел к выводу, что мощность вычислительной техники растет по экспоненте (т.е. с высокой скоростью). Описанное наблюдение называется законом Гордона Мура.

Схема закона мура

Через 10 лет, в 1975 году, ученый внес поправку в свое наблюдение: увеличение количества транзисторов происходит каждые два года, а не через 12 месяцев.

В 2007 году Мур признал, что вскоре закон утратит свою силу так как есть предел темпа развития технологий.

Что такое закон Мура

Формулу на всех этапах работы используют инженеры или специалисты, имеющие отношение к разработке электроники. Для обывателя суть закона Гордона Мура такова: производительность и вычислительная мощность ПК увеличивается в два раза каждые пару лет.

Каждый замечал, насколько быстро устаревает техника, а стоимость новой увеличивается, но незначительно. Такая тенденция объясняется законом Мура и его влиянием на технологический прогресс.

Вариации на тему: Интерпретации наблюдений

Формула существует в нескольких трактовках, связанных между собой смыслом основной гипотезы, выведенной Муром. Наиболее часто встречаются следующие:

  • тактовая частота процессоров возрастает вдвое каждые 1,5 года;
  • производительность устройств удваивается через 18 месяцев;
  • теоретически возможное количество транзисторов на 1 кристалл увеличивается в два раза каждый год;
  • стоимость производства чипа снижается вдвое каждые 1,5 года.

Обратная интерпретация: наиболее целесообразное количество транзисторов на чипе возрастает вдвое каждый год.

Стоит отметить, что закон Гордона Мура не исполняется в точности, поэтому его нельзя называть эмпирическим опытом в строгом смысле этих понятий.

Антизакон

Очень немногие инженеры слышали об обратной закону гипотезе. Темп прогресса постоянен, по сравнению с увеличивающимся по экспоненте количеством исследователей.

Постоянный темп прогресса

Анализ с помощью построения графиков учеными Стэнфорда помог сформулировать Антизакон. Формулируется он так: производительность работы исследователей и разработчиков электроники за последние полвека снизилась почти в 20 раз. В задачи, требовавшие в 1971 году привлечения 1 тыс. ученых, в 2019 г. задействованы более 20 тыс. человек.

В масштабе глобальной экономики можно заметить работу антизакона Мура. При сравнении общей производительности населения развитой страны и производительности исследователей возникнет вывод, что ученые, жившие век назад, были в 25 раз продуктивнее разработчиков 21 века. Причиной этого безумия стала возрастающая сложность поставленных задач.  С каждым годом делать научные открытия и прорывы все сложнее, и для этого вовлекают все больше специалистов. Возникает тотальная проблема дефицита IQ, решать которую, возможно придется с помощью замены человека искусственного интеллекта (ИИ).

Элизер Юдковски – исследователь ИИ, вывел следствие Закона Мура для «безумия» науки: раз в 18 месяцев необходимый для уничтожения человечества минимальный IQ уменьшается на 1 балл.

Статистическая проверка

Подтвердить или опровергнуть закон Мура можно с помощью анализа официальных данных Intel. Производительность работы процессоров увеличивается вдвое каждые 20 месяцев с 2010 года. В 2000-2010 гг. параметр эффективности удваивался медленнее – примерно каждые 23 месяца.

До 1995 года тактовая частота увеличивалась раз в 36 месяцев, с 2010 года показатель возрастает через каждые 25 месяцев.

Оба случая показывают разброс от заявленного темпа примерно в 1,5 раза. Поэтому ученые утверждают, что закон Мура перестал работать. Примечательно, что, вопреки опасениям автора о спаде темпа развития технологии, увеличение производительности, а также компактности микропроцессоров увеличивается. В такой трактовке можно утверждать, что скорость технологического прогресса опережает гипотезу Мура и осуществляется быстрее экспонентного темпа.

Влияние закона Мура

Последние 50 лет направление и темп развития электроники определялись законом Мура. С помощью этой гипотезы ученые стремятся вычислить темп развития ОП компьютеров, мощность и вычислительную скорость устройств.

Развитие электроники по закону Мура

Стоит выделить три типа влияния закона Мура на мир:

  • соперничество разработчиков, т.е. борьба за первенство в создании более быстрого и более мощного процессора;
  • разработка архитектуры вычислительных мощностей: обновление технологических алгоритмов происходит постоянно и регулярно (раз в 2 года);
  • прогнозирование рынка.

Большинство разработчиков ориентируется на эту гипотезу, работа планируется с учетом данного наблюдения. Производители и продавцы точно прогнозируют срок выпуска обновленных процессоров и программного обеспечения.

Следствия закона Мура

С экономической точки зрения, закон влияет на стоимость технологий, так как наблюдается снижение цены на 1 чип и последовательный непрерывный рост покупательской способности. Дополнительные выводы:

  • Экономическая эффективность напрямую зависит от темпа снижения себестоимости.
  • В каждом следующем технологическом поколении наблюдается уменьшение площади элементов всех элементов.

Один из инвесторов Intel, Артур Рок, сформировал экономическое следствие закона Мура.

Каждые 4 года стоимость основных фондов, которые используются для производства полупроводников, увеличивается вдвое.

Параллелизм и закон Мура

Чтобы применить наблюдение основателя Intel, инженеры используют в работе принцип параллельных вычислений. Это означает, что разработка программного обеспечения и элементов проводится синхронно. Тогда каждый созданный элемент становится частью единой системы компьютера.

Такой способ организации программирования повышает темп развития многоядерных архитектур (принципов работы и построения ПК на 2 и более ядрах), число системных ошибок при этом уменьшается. Программное обеспечение и элементы устройств должны развиваться параллельно.

Для увеличения производительности и прибыли программы должны развиваться и обновляться одновременно с физическими носителями (чипами, транзисторами).

Распространение закона Мура

Инженеры Intel применяют наблюдение своего основателя практически во всех секторах собственного производства. Число транзисторов увеличивается вдвое, а вместе с этой цифрой растет уровень интеграции устройств и сложность структуры ПК в целом.

Инженерия компании интель

Это позволяет применять закон Мура в нескольких сферах:

  1. Беспроводные технологии. Основная концепция разработчиков в Intel провозглашает то, что принципы беспроводной передачи данных становятся максимально универсальными и дешевыми по себестоимости. Следовательно, технологии могут применяться в каждом гаджете. Закон Мура помогает спрогнозировать характер и темп изменений процессоров.
  2. Сенсорность. Intel развивает сети сенсоров, настраивающихся без участия человека. Сенсор – прибор, который выполняет три функции: измерение, коммуникацию и вычисление. Сети содержат тысячи единиц сенсора и могут обрабатывать и обмениваться информацией.
  3. Применение фотонов, или световых волн. Любая информация на существующих устройствах передается через импульс электричества. Используемые сегодня медные кабели подвержены перегреву. Поэтому Intel прибегли к использованию оптоволокна и передачи данных посредством световых волн. Преимуществом новой технологии является способность света передавать информацию на любые расстояния с минимальными мощностными потерями.
Закон Мура позволяет предсказать, когда потребуется создание принципиально новых технологических систем, как это произошло с использованием оптоволокна.

У разработчиков появляется возможность и время для формирования новых устройств и технологий в соответствии с запросом потребителей.

Изменение природы закона Мура

Наблюдение основателя Intel в течение 20 лет задавало темп разработки транзисторов и скорость тактовой частоты.

Сейчас закон Мура позволяет улучшить характеристики аккумуляторов ПК, смартфонов, снизить энергопотребление и улучшить производительность в целом. В электронике эта гипотеза является основной идеей в разработке каждого элемента. Спустя полвека закон Мура стал символом инноваций в культуре. В этом контексте наблюдение Гордона Мура олицетворяет использование накопленных знаний.

Когда закон Мура перестанет работать

Пользователям и разработчикам не стоит забывать, что основатель Intel, выводя собственный закон, не принимал в расчет фундаментальные положения физики и математики.

Основатель компании интель

Чтобы наблюдение Мура продолжало действовать, производителям каждые два года нужно создавать способы уменьшения транзисторов без потери эффективности.

Такой процесс не длится бесконечно, так как существует физический предел для элементов. В расчетах ученые могут применять понятие бесконечно малого, но в реальном мире это невозможно.

При размере транзистора в несколько атомов в элементе начнутся квантовые изменения, то есть бесконтрольное движение электронов, что сделает транзисторы неэффективными.

Начиная с 2010 года, следование закону Мура перестало быть выгодным для разработчиков. На его соблюдение нужно тратить множество ресурсов: материалы, оборудование, увеличение штата и проч. На 2019 год закон Мура не работает эффективно, эра кремниевых транзисторов завершится предположительно до 2030 года.

Вместо заключения

Закон Мура стал импульсом для развития программного обеспечения и устройств. Но физические ограничения не позволят использовать эту гипотезу бесконечно. Спустя десятилетие человечество увидит новые вычислительные системы, оптоволокно станет основным материалом для процессоров.

В стремлении обойти закон Мура производители создают чипы, алгоритмы работы которых, по сравнению с ныне существующими, покажутся магией.

future2day.ru