Mungkin tidak ada gunanya membicarakan tentang apa yang disebut
Hukum Moore di Geektimes secara rinci - kita semua tahu tentang itu, setidaknya sekitar. Singkatnya, hukum ini adalah pengamatan empiris yang dilakukan oleh Gordon Moore. Ada beberapa kata-kata hukum itu sendiri, tetapi yang modern mengatakan bahwa jumlah transistor yang ditempatkan pada chip sirkuit terintegrasi berlipat ganda setiap 24 bulan. Beberapa saat kemudian, semacam hukum muncul, di mana ia muncul bukan dua tahun, tetapi 18 bulan. Ini bukan karena Moore, tetapi untuk David House of Intel. Menurutnya, kinerja prosesor harus berlipat ganda setiap 18 bulan karena pertumbuhan simultan dari jumlah transistor dan kecepatan masing-masing.
Sejak kata-kata dalam hukum, pengembang elemen elektronik berusaha mengimbangi kerangka waktu yang ditetapkan. Secara umum, untuk 1965 hukum adalah sesuatu yang tidak biasa, bahkan bisa disebut radikal. Kemudian "komputer mini" masih tidak terlalu kecil, menempati volume desktop biasa di dalam ruangan, atau bahkan lebih. Pada waktu itu, sulit membayangkan bahwa komputer bahkan dapat menjadi bagian dari kulkas, mesin cuci, atau peralatan rumah tangga lainnya seiring waktu. Kebanyakan orang tidak pernah melihat komputer, dan mereka yang melihat hampir tidak pernah bekerja dengan mereka. Nah, mereka yang bekerja menggunakan kartu punch dan alat tidak nyaman lainnya untuk berinteraksi dengan komputer, yang, pada gilirannya, bekerja untuk menyelesaikan berbagai tugas yang cukup sempit.
Setelah gagasan Moore diketahui, mereka bahkan mulai bercanda di majalah. Misalnya, di salah satu dari mereka mereka memposting karikatur di sini:
Maka sulit membayangkan bahwa komputer seperti itu pun tidak akan dianggap kecil sama sekali. Omong-omong, Moore melihat ilustrasinya, dan dia sangat terkejut dengan orisinalitasnya. Sejauh yang bisa dinilai, sang seniman mencoba menyampaikan sikap yang agak skeptis mengenai gagasan untuk terus mengurangi ukuran PC. Tetapi setelah 25 tahun, ilustrasi ini menjadi kenyataan sehari-hari.
Pengaruh Hukum Moore
Seperti disebutkan di atas, ada beberapa variasi Hukum Moore, kita tidak hanya berbicara tentang peningkatan konstan dalam jumlah transistor dalam chip. Salah satu konsekuensi dari ide Moore adalah upaya untuk mengetahui seberapa cepat semua transistor yang menyusut akan bekerja. Juga, para ilmuwan dan spesialis teknologi informasi, menggunakan gagasan Moore, mencoba dan mencoba untuk memprediksi sebelumnya seberapa cepat jumlah RAM, memori utama akan tumbuh, seberapa produktif chip itu, dll.
Tetapi hal utama bukanlah versi Hukum Moore mana yang lebih ingin tahu / berguna, tetapi apa dampak gagasan utama terhadap dunia kita. Tiga bentuk pengaruh utama dapat dibedakan di sini. Ini adalah persaingan pengembang, peramalan dan perubahan arsitektur sistem komputasi.
PersainganHukum Moore dapat digunakan untuk mengetahui berapa banyak informasi yang dapat disimpan dalam volume satu chip. Omong-omong, hukum ini dapat dikaitkan dengan RAM di lapangan. Pada awal teknologi komputer, atau lebih tepatnya, PC, sebuah chip komputer dapat disimpan
. Chip-chip itu sendiri mulai disebut RAM (Random Access Memory). Keripik dengan 16K mulai menghasilkan banyak. Kemudian, sesuai sepenuhnya dengan hukum Moore, atau bahkan lebih cepat, muncul chip dengan 64 K. Para insinyur yang mengembangkan chip ini tahu tentang Hukum dan mencoba mematuhinya. Dengan demikian, sejak awal, siklus produksi khusus, non-stop didirikan, ketika para insinyur, melepaskan satu chip, sudah menyelesaikan pekerjaan pada generasi berikutnya. Situasi ini diamati sekarang. Semua orang tahu tentang aturan dan permainan, dan semua orang berpartisipasi di dalamnya.
PeramalanMengetahui kecenderungan peningkatan jumlah transistor dalam volume chip (dan formula itu pada awalnya cukup jelas), para insinyur dari salah satu perusahaan yang memproduksi komponen elektronik secara kasar dapat membayangkan kapan generasi chip akan dirilis. Dan itu adalah ramalan yang cukup akurat. Orang juga bisa membayangkan pada tahun berapa dan dengan kinerja apa prosesor akan bekerja.
Para insinyur di perusahaan mulai menyusun rencana produksi, dengan fokus utama pada Hukum Moore. Vendor komputer memiliki ide yang baik tentang kapan generasi mesin harus meninggalkan pasar, dan kapan yang akan muncul.
Hukum Moore, dapat dikatakan, telah menetapkan proses produksi untuk produksi komponen dan sistem elektronik. Tidak ada kejutan dalam hal ini, dan tidak mungkin ada, karena semua orang bekerja dengan kecepatan yang sama, tidak mencoba untuk menyalip atau tertinggal di belakang kerangka waktu yang ditetapkan oleh Moore. Semuanya dapat diprediksi dengan sempurna.
Arsitektur dan elemen PCSemua Hukum Moore yang sama memungkinkan para insinyur untuk mengembangkan desain chip yang telah menjadi patokan untuk waktu yang lama. Ini adalah Intel 4004 dan inkarnasi selanjutnya. Arsitektur khusus dikembangkan, yang disebut
arsitektur von Neumann .
Pada bulan Maret 1945, prinsip-prinsip arsitektur logis diformalkan dalam sebuah dokumen yang disebut "Draft Pertama Laporan EDVAC" - sebuah laporan untuk Laboratorium Balistik Angkatan Darat AS, yang uangnya dibangun ENIAC dan EDVAC dikembangkan. Laporan itu, karena itu hanya konsep, tidak dimaksudkan untuk publikasi, tetapi hanya untuk distribusi di dalam grup, namun, German Goldstein, kurator proyek dari Angkatan Darat A.S., melipatgandakan karya ilmiah ini dan mengirimkannya ke lingkaran ilmuwan yang luas untuk ditinjau. Karena hanya nama von Neumann [1] yang ada di halaman pertama dokumen, mereka yang membaca dokumen tersebut memiliki kesan yang salah bahwa ia adalah penulis semua ide yang disajikan dalam karya tersebut. Dokumen tersebut memberikan informasi yang cukup sehingga para pembacanya dapat membangun komputer mereka yang mirip dengan EDVAC pada prinsip yang sama dan dengan arsitektur yang sama, yang sebagai hasilnya dikenal sebagai "arsitektur von Neumann".
Setelah berakhirnya Perang Dunia Kedua dan berakhirnya pekerjaan di ENIAK pada bulan Februari 1946, tim insinyur dan ilmuwan bubar, John Mokley, John Eckert memutuskan untuk beralih ke bisnis dan membuat komputer berdasarkan komersial. Von Neumann, Goldstein dan Burks pindah ke Institute for Advanced Study, di mana mereka memutuskan untuk membuat mesin IAS mereka sendiri, mirip dengan EDVAC, dan menggunakannya untuk pekerjaan penelitian. Pada bulan Juni 1946, mereka [2] [3] mengemukakan prinsip-prinsip mereka untuk membangun komputer dalam artikel klasik, “Pertimbangan Awal Desain Logika Perangkat Komputasi Elektronik”. Lebih dari setengah abad telah berlalu sejak itu, tetapi ketentuan yang diajukan di dalamnya tetap relevan saat ini. Artikel meyakinkan meyakinkan penggunaan sistem biner untuk mewakili angka, karena sebelum semua mesin komputasi menyimpan angka yang diproses dalam bentuk desimal. Para penulis menunjukkan keuntungan dari sistem biner untuk implementasi teknis, kenyamanan dan kesederhanaan melakukan operasi aritmatika dan logis di dalamnya. Selanjutnya, komputer mulai memproses jenis informasi non-numerik - teks, grafik, suara, dan lainnya, tetapi pengkodean data biner masih membentuk basis informasi dari komputer modern mana pun.
Semua fondasi yang diletakkan beberapa dekade lalu dan menjadi fondasi. Di masa depan, hampir semuanya tetap tidak berubah, para pengembang hanya mencoba membuat komputer lebih dan lebih produktif.
Perlu diingat bahwa Hukum Moore adalah dasar dari segalanya. Semua inkarnasinya berfungsi sebagai dukungan untuk model dasar pengembangan teknologi komputer, dan sudah sedikit yang dapat menyebabkan putusnya siklus ini. Dan semakin aktif perkembangan teknologi komputer, semakin dalam, bisa dikatakan, pengembang sistem ini macet secara hukum. Memang, penciptaan arsitektur komputer yang berbeda membutuhkan waktu bertahun-tahun, dan beberapa perusahaan mampu membeli kemewahan ini - pencarian cara-cara alternatif untuk mengembangkan teknologi komputer. Organisasi riset seperti MIT telah melakukan eksperimen berani seperti Lisp Machine dan Connection Machine, di sini Anda dapat menyebutkan salah satu proyek Jepang. Tetapi semua ini berakhir dengan sia-sia, arsitektur von Neumann tetap digunakan.
Pekerjaan insinyur dan pemrogram sekarang terdiri dalam mengoptimalkan pekerjaan program dan perangkat keras mereka sehingga setiap milimeter persegi chip bekerja lebih dan lebih efisien. Pengembang berkompetisi dalam caching jumlah data yang semakin besar. Juga, berbagai produsen komponen elektronik telah mencoba (dan masih mencoba) untuk menempatkan inti sebanyak mungkin dalam satu prosesor. Meskipun demikian, semua pekerjaan telah difokuskan pada sejumlah arsitektur prosesor yang terbatas. Ini adalah X86, ARM dan PowerPC. Tiga puluh tahun yang lalu ada banyak lagi.
X86 terutama digunakan pada desktop, laptop dan server cloud. Prosesor ARM berjalan di ponsel dan tablet. Yah, PowerPC dalam banyak kasus digunakan di industri otomotif.
Pengecualian menarik untuk aturan ketat gim yang dibuat oleh Hukum Moore adalah GPU. Mereka dikembangkan untuk memproses informasi grafis dengan tingkat efisiensi yang tinggi, sehingga arsitektur mereka berbeda dari prosesor (masih). Tetapi untuk mengatasi tugasnya, GPU harus dikembangkan secara independen dari evolusi prosesor. Arsitektur kartu video dioptimalkan untuk menangani sejumlah besar data yang diperlukan untuk membuat gambar di layar. Oleh karena itu, di sini para insinyur mengembangkan jenis chip yang berbeda, yang tidak menggantikan prosesor yang ada, tetapi menambah kemampuan mereka.
Kapan hukum Moore berhenti bekerja?
Dalam pengertian yang biasa, itu sudah berhenti bekerja, dalam pengertian klasik, yang telah dibahas di atas. Ini dibuktikan oleh berbagai sumber, termasuk, misalnya, yang
ini . Sekarang balapan masih berlangsung. Sebagai contoh, dalam prosesor Intel 4004 5-bit komersial pertama yang sama yang dirilis pada tahun 1971, terdapat 2.300 transistor. Setelah 45 tahun, pada 2016, Intel memperkenalkan prosesor 24-core Xeon Broadwell-WS dengan 5,7 miliar transistor. Prosesor ini tersedia dalam teknologi 14 nm. IBM baru-baru ini mengumumkan prosesor 7 nm dengan 20 miliar transistor, dan kemudian prosesor 5 nm dengan 30 miliar transistor.
Tetapi 5 nm adalah lapisan dengan ketebalan hanya 20 atom. Di sini, teknik sudah mendekati batas teknis untuk perbaikan lebih lanjut dari proses. Selain itu, kepadatan transistor dalam prosesor modern sangat tinggi. 5 atau bahkan 10 miliar transistor per milimeter persegi. Kecepatan transmisi sinyal dalam transistor sangat tinggi dan sangat penting. Frekuensi inti dari prosesor tercepat modern adalah 8,76 GHz. Akselerasi lebih lanjut, meskipun memungkinkan, juga merupakan masalah teknis, dan ini sangat, sangat besar. Itulah sebabnya para insinyur memilih untuk membuat prosesor multi-core, daripada terus meningkatkan frekuensi satu core.
Hal ini memungkinkan untuk mempertahankan laju peningkatan jumlah operasi per detik yang disediakan oleh hukum Moore. Meskipun demikian, multinuklearisme itu sendiri merupakan suatu penyimpangan dari hukum. Namun demikian, sejumlah ahli percaya bahwa tidak masalah bagaimana kita mencoba untuk "mengejar ketinggalan", hal utama adalah bahwa laju perkembangan teknologi, khususnya teknologi komputer, kurang lebih sesuai dengan hukum Moore.
Di bawah ini adalah grafik yang dibuat oleh Steve Jurvetson, salah satu pendiri Draper Fisher Jurvetson. Dia mengklaim ini adalah jadwal tambahan yang sebelumnya diajukan oleh
Ray Kurzweil .
Grafik ini menunjukkan biaya relatif dari jumlah operasi per unit waktu (1 detik). Artinya, kita dapat dengan jelas melihat berapa banyak komputer yang lebih murah dari waktu ke waktu. Terlebih lagi, perhitungannya menjadi semakin universal, begitulah. Pada 40-an ada mesin khusus yang dirancang untuk memecahkan kode militer. Pada 1950-an, komputer mulai digunakan untuk bekerja dengan tugas-tugas umum, dan tren ini berlanjut hingga hari ini.
Menariknya, dua posisi terakhir pada grafik adalah GPU, GTX 450 dan NVIDIA Titan X. Menariknya, pada 2010 tidak ada GPU pada grafik, hanya prosesor multi-core.
Secara umum, GPU sudah ada di sini, dan banyak yang senang dengannya. Selain itu, sekarang arah pembelajaran mendalam, salah satu manifestasi dari jaringan saraf, menjadi semakin populer. Banyak perusahaan, besar dan kecil, terlibat dalam pengembangan mereka. Dan GPU ideal untuk jaringan saraf.
Kenapa semua ini? Faktanya adalah bahwa peningkatan keseluruhan dalam jumlah perhitungan masih dipertahankan, ya, tetapi metode dan peralatannya berubah.
Apa artinya semua ini?
Sekarang bentuk komputasi komputer berubah. Arsitek akan segera tidak perlu memikirkan apa lagi yang harus dilakukan untuk mengikuti hukum Moore. Sekarang ide-ide baru secara bertahap diperkenalkan yang akan mencapai ketinggian tidak dapat diakses oleh sistem komputer konvensional dengan arsitektur tradisional. Mungkin, dalam waktu dekat, kecepatan komputasi tidak akan begitu penting, akan mungkin untuk meningkatkan kinerja sistem secara berbeda.
Sistem belajar mandiriSekarang banyak jaringan saraf bergantung pada GPU. Sistem dengan arsitektur khusus sedang dibuat untuk mereka. Misalnya, Google telah mengembangkan chip sendiri, yang disebut Unit TensorFlow (orTPUs). Mereka memungkinkan Anda untuk menghemat daya komputasi karena efisiensi perhitungan. Google menggunakan chip ini di pusat datanya, dan banyak layanan cloud perusahaan bekerja atas dasar mereka. Akibatnya, kinerja sistem lebih tinggi dan konsumsi energi lebih rendah.
Keripik khususPada perangkat seluler konvensional, prosesor ARM sekarang berfungsi, yang dikhususkan. Prosesor ini memproses informasi dari kamera, mengoptimalkan pemrosesan ucapan, dan bekerja secara real time dengan pengenalan wajah. Spesialisasi dalam segala hal adalah yang diharapkan oleh elektronik.
Arsitektur khususYa, wedge tidak menyatu pada arsitektur von Neumann, sekarang sistem dengan arsitektur berbeda yang dirancang untuk melakukan tugas yang berbeda sedang dikembangkan. Tren ini tidak hanya dipertahankan, tetapi bahkan dipercepat.
Keamanan KomputerPenjahat dunia maya menjadi semakin terampil, dengan meretas beberapa sistem sekarang Anda bisa mendapatkan jutaan, puluhan juta dolar. Tetapi dalam kebanyakan kasus, meretas sistem dimungkinkan karena kesalahan perangkat lunak atau perangkat keras. Sebagian besar trik yang digunakan oleh cracker bekerja pada sistem dengan arsitektur von Neumann, tetapi mereka tidak akan bekerja dengan sistem lain.
Sistem kuantumYang disebut komputer kuantum adalah teknologi eksperimental, yang, antara lain, juga sangat mahal. Elemen kriogenik digunakan di sini, ditambah banyak hal lain yang tidak ditemukan dalam sistem konvensional. Komputer kuantum benar-benar berbeda dari komputer biasa, dan hukum Moore tidak berlaku untuk mereka. Namun demikian, dengan bantuan mereka, menurut para ahli, dimungkinkan untuk secara radikal meningkatkan kinerja beberapa jenis perhitungan. Mungkin hukum Moore yang mengarahkan para ilmuwan dan insinyur untuk mencari cara baru untuk meningkatkan efisiensi komputasi dan menemukannya.
Sebagai kata penutup
Kemungkinan besar dalam 5-10 tahun kita akan melihat sistem komputasi yang benar-benar baru, kita sekarang berbicara tentang teknologi semikonduktor. Sistem ini akan berada di depan rencana terliar kami dan berkembang dengan sangat cepat. Kemungkinan besar, para spesialis, yang berusaha mengelak dari hukum Moore, akan menciptakan teknologi pengembangan chip baru yang, jika mereka memberi tahu kami tentang mereka sekarang, akan terasa ajaib bagi kami. Apa yang akan dikatakan orang yang hidup 50 tahun yang lalu jika mereka diberi smartphone modern? Sedikit yang akan mengerti bagaimana semuanya bekerja. Demikian juga dalam kasus kami.
