Помню, где-то в 1995 году был компьютер с частотой процессора 75 МГц.
Затем, через пару лет, в 1997 году, была частота 211 МГц.
Затем, несколько лет спустя, около 2000 года, когда он был примерно на 1,8 ГГц, тогда около 2003 года был один, который был примерно на 3 ГГц.
Теперь, спустя почти 8 лет, они все еще работают на частоте 3 ГГц. Это из-за закона Мура?
Во-первых, помните, что закон Мура - это не закон, а просто наблюдение. И это никак не связано со скоростью.
Первоначально это было просто наблюдение, что плотность компонентов почти удваивается в течение каждого [периода времени], вот и все, не имеет ничего общего со скоростью.
Как побочный эффект, это эффективно сделало вещи быстрее (больше вещей на одном чипе, расстояния ближе) и дешевле (меньше чипов нужно, больше чипов на кремниевую пластину).
Хотя есть ограничения. Поскольку дизайн чипа следует закону Мура, а компоненты становятся меньше, появляются новые эффекты. Поскольку компоненты становятся меньше, они получают большую площадь поверхности относительно их размера, и ток просачивается, поэтому вам нужно больше накачивать электричество в микросхему. В конечном итоге вы теряете достаточно сока, чтобы сделать чип горячим и тратить больше тока, чем можете использовать.
Хотя я не уверен, что это, вероятно, текущий предел скорости, что компоненты настолько малы, что их сложнее сделать электронно стабильными. В этом есть некоторые новые материалы, но пока не появится какой-то дико новый материал (алмазы, графен), мы приблизимся к необработанным ограничениям скорости МГц.
Тем не менее, процессор МГц не скорость компьютера, как лошадиные силы не скорость для автомобиля. Существует множество способов ускорить процесс без увеличения максимального числа МГц.
Позднее редактирование
Закон Мура всегда относился к процессу, согласно которому вы можете удвоить плотность на чипах на некотором регулярном периоде времени. Теперь кажется, что процесс менее 20 нм может быть остановлен. Новая память отправляется в том же процессе, что и старая память. Да, это единственный вопрос, но он может стать предвестником будущего.
ДРУГОЕ ПОЗДНЕЕ РЕДАКТИРОВАНИЕ Статья Ars Technica почти объявила о смерти. Было весело с тобой около 50 лет.
Закон Мура описывает долгосрочную тенденцию в истории компьютерного оборудования. Количество транзисторов, которые можно недорого разместить на интегральной схеме, удваивается примерно каждые два года. Дело не в тактовой частоте.
Кроме того, тактовая частота процессора не является надежным показателем его вычислительной мощности.
Чем выше тактовая частота, тем больше должно быть падение напряжения для формирования связного сигнала. Чем больше напряжение должно повышаться, тем больше энергии требуется. Чем больше энергии требуется, тем больше тепла отдает чип. Это ухудшает чипы быстрее и замедляет их.
В определенный момент просто не стоит больше увеличивать тактовую частоту, так как повышение температуры будет больше, чем добавление другого ядра. Вот почему увеличивается количество ядер.
При добавлении большего количества ядер, тепло увеличивается линейно. Т.е. существует постоянное соотношение между тактовой частотой и потребляемой мощностью. Делая ядра быстрее, мы получаем квадратичную связь между нагревом и тактовыми цилиндрами. Когда эти два отношения равны, пришло время получить другое ядро.
Это не зависит от закона Мура, но, поскольку речь идет о количестве тактов, а не о количестве транзисторов, это объяснение кажется более подходящим. Следует отметить, что закон Мура имеет свои собственные ограничения.
РЕДАКТИРОВАТЬ: Чем больше транзисторов, тем больше работы выполняется за такт. Это очень важный показатель, который иногда упускают из виду (возможно, что процессор с частотой 2 ГГц превосходит процессор с частотой 3 ГГц), и сегодня это основная область инноваций. Таким образом, несмотря на то, что тактовые частоты были постоянными, процессоры становились быстрее в том смысле, что они могли выполнять больше работы за единицу времени.
РЕДАКТИРОВАТЬ 2: Вот интересная ссылка, которая содержит больше информации по смежным темам. Вы можете найти это полезным.
РЕДАКТИРОВАТЬ 3: Проблема параллелизма не связана с количеством полных тактовых циклов (количество ядер * тактовых циклов на ядро). Если программа не может распараллелить свои инструкции, тот факт, что у вас больше ядер, ничего не значит. Он может использовать только один за раз. Раньше это было гораздо более серьезной проблемой, чем сегодня. Большинство языков сегодня поддерживают параллелизм гораздо больше, чем раньше, и есть некоторые языки (в основном, функциональные языки программирования), которые сделали его основной частью языка (см. Примеры Erlang, Ada и Go ).
Закон Мура предсказывал, что число транзисторов будет удваиваться каждые 18 месяцев. В прошлом это означало, что тактовые частоты могут удваиваться. Как только мы получили около 3 ГГц, производители оборудования поняли, что они сталкиваются с ограничениями скорости света.
Помните, как скорость света составляет 299 792 458 метров в секунду? Это означает, что на станке с частотой 3 ГГц световой поток будет проходить около трети метра в каждом такте. Это свет, путешествующий по воздуху. Примите во внимание, что электричество медленнее, чем что, и что затворы и транзисторы еще медленнее, и вы не можете сделать много за это время. В результате тактовые частоты на самом деле немного снизились, и вместо этого аппаратное обеспечение перешло на несколько ядер.
Херб Саттер говорил об этом в своей статье "Бесплатный обед окончен" в 2005 году:
Чипы на основе кремния имеют общий тактовый предел 5 ГГц или около того, прежде чем они буквально начнут плавиться. Были исследования по использованию арсенида галлия (GaAs), который позволил бы чипам иметь более высокие тактовые частоты, например, до сотен ГГц, но я не уверен, как далеко это зашло.
Но закон Мура касается транзисторов на чипе, а не производительности или тактовой частоты. И в этом отношении, я думаю, вы могли бы сказать, что мы все еще следуем закону Мура, разветвляясь на несколько процессорных ядер, все еще находящихся в одном чипе.
Согласно статье Википедии о законе Мура, она будет действовать до 2015 года.
Если вы хотите узнать другой способ, которым мы можем использовать более быстрые процессоры с одинаковыми тактовыми частотами, это также связано с количеством инструкций, которые можно выполнить за тактовый импульс. Это число постоянно увеличивается с годами.
Временная шкала инструкций в секунду - это хороший график количества инструкций за такт.
Я не эксперт по физике и физике, но с 1981 года я покупал компьютеры примерно каждые три-четыре года (в 81 году я купил свой первый Sinclair ZX81, а три года спустя - Commadore 64, действительно игрушки, а затем мой первый IBM клон в 1987 году), поэтому у меня есть 30 лет "полевых данных" на эту тему.
Даже используя мой первый клон IBM в 87 году в качестве отправной точки (который имел 640 КБ ОЗУ и 32 МБ жесткого диска), умножая все на два каждые 18 месяцев, я сегодня получаю 10 ГБ ОЗУ и жесткий диск 1 ТБ. ЧЕРТ ЗАКРЫТЬ !!!! Просто немного слишком много оперативной памяти и немного меньше HD, чем то, что сегодня у меня на столе.
Учитывая, что этот "закон" был явно задуман как общее ожидание экспоненциального роста вычислительной мощности в будущем, я был откровенно шокирован тем, насколько точным он был в течение трех десятилетий. Если бы только "гражданские космические путешествия", "персональные роботы" и "парящие машины" видели такой же экспоненциальный рост. Жалость.
Но с точки зрения СТРОГО пользователя, закон Мура, похоже, действует НА СЕЙЧАС.
Модератор сокращает несколько ответов:
Хотя закон Мура явно касается количества транзисторов в микросхеме, это всего лишь ОДИН ЕДИНСТВЕННЫЙ эталон в гораздо более обширном мире технологий, прогрессирующих с экспоненциальной скоростью.
Застревать на тактовых частотах упущено. Достаточно взглянуть на тесты производительности PassMark: http://www.cpubenchmark.net/high_end_cpus.html, чтобы увидеть, что компьютеры становятся НАСТОЛЬКО мощнее КАЖДЫЙ ДЕНЬ.
Количество транзисторов в микросхеме является просто одним из компонентов в повышении производительности современного компьютера.
Хотя я не Мур и не знаю его, я предполагаю, что в более широком смысле его закон был попыткой предсказать экспоненциальное увеличение вычислительной мощности. Он выбрал "количество транзисторов в микросхеме" в качестве БЕТОННОГО и наиболее важного, КОЛИЧЕСТВЕННОГО критерия, в отличие от гораздо более "неоднозначного и трудно доказываемого" утверждения о том, что "мощность компьютера будет удваиваться каждые пару лет". Чтобы доказать его теорию, явно нужно было что-то, что можно было легко измерить в качестве критерия. Но я пойду здесь на пороге и предположу, что он предсказывал большую тенденцию, касающуюся КАЖДОГО аспекта компьютеров.
Мы все еще можем заставить процессоры работать быстрее с кремнием (но не намного быстрее), но на данный момент дешевле / эффективнее просто сделать процессоры (или их ядра) меньшими по размеру и поместить больше из них в кристалл. Новые материалы, такие как графен, выдувают кремний из воды с точки зрения скорости переключения транзисторов, но нам еще предстоит освоить производственный процесс. Будьте терпеливы, больше скорости придет, вероятно, раньше, чем позже.
