, 1000 CPU. , .
(Max Shulaker), , 3D . , , .
Reduzir a distância entre dois elementos pode acelerar significativamente o tempo de processamento de comandos por um computador.
Foto de Max Schalaker.Desacelere
Os recursos computacionais dos sistemas de computadores nos últimos 50 anos foram constantemente aprimorados. Isso se deve em grande parte à capacidade de reduzir continuamente os transistores de silício e os comutadores de três vias com os quais as operações lógicas são executadas.— , . (Gordon E. Moore) 1965 , . , , 5 . – , 7 ( — 100000 ). . , . , — .
Transistores em microcircuitos modernos. (Foto tirada por microscópio eletrônico.)Problema de comunicação
Segundo Shalaker, um dos principais obstáculos à velocidade de processamento do computador é a memória.O processamento de grandes quantidades de dados requer uma solicitação de dados anteriormente desconhecidos que ainda não foram armazenados em cache. Nesses casos, levará muito tempo para concluir uma nova solicitação. Uma solicitação de informações para processar um comando específico irá primeiro para o cache interno do próprio processador. Além disso, tendo pesquisado todos os níveis do cache, a resposta será que não há ocorrências e o kernel enviará uma solicitação para a RAM. Depois de pesquisar na RAM, novamente, a resposta será que nada foi encontrado. E somente então a solicitação será enviada para a unidade de disco rígido ou SSD. O sinal terá que passar por fios relativamente grossos (para elétrons), superando a resistência constante. Você deve admitir que esse caminho é muito longo e durante esse período o kernel já havia conseguido concluir o processamento várias vezes., 96% . , CPU , . CPU . — 1000
, .
, 10 — . — , . . 200
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Crescimento de nanotubos. (Foto tirada pelo microscópio eletrônico.)Outro problema emergente profetizou para arruinar todo o empreendimento. Embora a semicondutividade da maioria dos tubos cultivados seja de silício, o restante possui a condutividade do metal comum. Infelizmente, os cientistas não conseguiram prever qual dos tubos estaria com defeito. Essas poucas CNTs podem destruir o chip inteiro. Mas aqui foi encontrada uma solução - Shalaker e seus colegas simplesmente aplicaram enormes pulsos de tensão ao chip. Assim, os condutores agiam como fusíveis e queimavam sob a ação de alta tensão. E apenas semicondutores permaneceram no chip.Essa equipe já havia criado um computador baseado em CNTs, mas era lento e complicado com um número relativamente pequeno de transistores. O processador deste dispositivo é comparável em potência ao Intel 4004, lançado em 1971. O primeiro processador baseado em nanotubos continha 178 transistores; seu comprimento aproximado variava de 10 a 200 nanômetros.
Max Shalaker, em suas mãos, é uma bolacha previamente fabricada com chips baseados em nanotubos de silício.Agora, pesquisadores liderados por Shalaker criaram um sistema para empilhar memória junto com camadas de transistor, conectando-as com camadas minúsculas. A nova estrutura economiza significativamente o tempo de solicitações e, consequentemente, o tempo de processamento completo da equipe. 1000 vezes mais rápido que sistemas similares de desempenho igual. Usando a nova arquitetura, a equipe criou muitas placas de sensores que detectam tudo, desde luz infravermelha até certos produtos químicos no ambiente.Anteriormente, escrevi um artigo sobre uma alternativa ao silício na forma de semicondutores baseados em InGaAs . Aqui está outro na forma de nanotubos de carbono.E que alternativas ao silício, como um semicondutor, você conhece? Quais são adequados para microchips do futuro?