La loi de Moore
La loi de Moore de décrit une tendance importante dans l'histoire de du matériel d'ordinateur : que le nombre de transistors qui peuvent être économiquement placés sur un circuit intégré augmente le exponentiellement , doublant approximativement chaque deux years.< ! --Ne pas changer ceci en 18 mois : lire l'apostille--> L'observation a été faite la première fois par le Gordon E. Moore de co-fondateur d'Intel dans un papier 1965. On ne s'attend pas à ce que la tendance a continué pour plus que le demi-siècle et s'arrête pendant une décennie au moins et peut-être beaucoup plus longtemps.
Presque chaque mesure des possibilités des appareils électroniques numériques est liée à la loi de Moore : vitesse de traitement, capacité de mémoire, même la résolution des appareils photo numériques. Toute la ces derniers s'améliore (rudement) aux taux exponentiels du aussi bien. Ceci a nettement changé l'utilité l'électronique numérique dans presque chaque segment de l'économie mondiale. La loi de Moore de décrit cette force d'entraînement de changement social technologique et vers la fin du 20ème et de 21èmes siècles tôt.
Histoire
< ! -- L'image supprimée a enlevé : --> Le rapport original de Moore que les comptes de transistor avaient doublé chaque année peut être trouvé dans son " de publication ; Entassement de plus de composants sur le " des circuits intégrés ; , l'électronique magasin 19 avril , 1965 : La complexité pour des coûts composants minimum a augmenté à un taux rudement d'un facteur de deux par an… certainement au-dessus de l'à court terme ce taux peut être prévue continuer, sinon augmenter. À moyen ou à long terme, le taux d'accroissement est un peu plus incertain, bien qu'il n'y ait aucune raison de croire qu'elle pas restent presque constante pendant au moins 10 années. Ce des moyens d'ici 1975, le nombre de composants par circuit intégré pour le coût minimum sera 65. Je crois qu'un si grand circuit peut être établi sur une gaufrette simple.La loi du Moore de de limite a été inventée autour de 1970 par le professeur de Caltech , le pionnier de la VLSI , et le Tailleur Mead de l'entrepreneur .
En 1975, Moore a changé sa projection à doubler chaque deux ans de . En dépit de l'idée fausse populaire, il est résolu qu'il n'ait pas prévu un " de doublement ; chaque 18 months." ; Cependant, un collègue d'Intel avait factorisé dans l'exécution croissante des transistors pour conclure que les circuits intégrés doubleraient dans l'exécution de tous les 18 mois.
En avril 2005, le Intel a offert $10.000 pour acheter une copie du magazine original de l'électronique de . David Clark, un ingénieur vivant au R-U, était le premier pour trouver une copie et pour l'offrir à Intel.
Formulations de la loi de Moore
Plusieurs mesures de technologie numérique s'améliorent exponentiellement.Transistors de par circuit intégré. la formulation la plus populaire est du doublement du nombre de transistors sur les circuits intégrés tous les deux ans. À la fin des années 70, la loi de Moore est devenue notoire comme limite pour le nombre de transistors sur les morceaux les plus complexes. Les tendances récentes prouvent que ce taux a été maintenu dans 2007.
Le a coûté par transistor. une formulation extrêmement claire.
Densité de au coût minimum par transistor. ceci est la formulation donnée en papier de Moore 1965. Comme plus de transistors sont mis sur un morceau, le coût pour faire des diminutions de chaque transistor, mais la chance que le morceau ne fonctionnera pas en raison des augmentations d'un défaut. En 1965, Moore a examiné la densité des transistors auxquels le coût est réduit au minimum, et a observé que, car des transistors ont été faits à de plus petites avances traversantes dans la photolithographie , ce nombre augmenterait au " ; un taux rudement d'un facteur de deux par year" ;. Le taux de progression dans la mémoire à disque pendant les décennies passées a réellement accéléré plus d'une fois, correspondant à l'utilisation des codes correcteurs d'erreurs l'effet magnétorésistant et l'effet magnétorésistant géant . Le taux d'accroissement courant de la capacité de l'unité de disque dur est rudement semblable au taux d'accroissement de compte de transistor. Les tendances récentes prouvent que ce taux a été maintenu dans 2007.
Capacité de stockage de RAM de . Une autre version de déclare que la capacité de stockage du RAM augmente au même taux à mesure que la capacité de traitement.
Données de par fibre optique. selon Gerry/Gerald beurre, l'ancien chef du groupe optique de la gestion de réseau de Lucent aux laboratoires de Bell de , il y a une autre version, appelée Law de Butter's de Photonics, une formulation qui met en parallèle délibérément la loi de Moore de . La loi du beurre indique que la quantité de données sortant d'une fibre optique double tous les neuf mois. Ainsi, le coût de transmettre un peu au-dessus d'un réseau optique diminue par moitié de tous les neuf mois. La disponibilité de la Longueur d'onde-division de multiplexant (parfois appelé le " ; WDM" ;) a augmenté la capacité qui pourrait être placée sur une fibre simple près autant qu'un facteur de 100. La gestion de réseau et le optiques DWDM apporte rapidement en bas du coût de gestion de réseau, et davantage de progrès semble assurément. En conséquence, le prix de gros de gros du trafic de données s'est effondré dans la bulle de point-com de .
Pixel de par dollar. de même, Barry Hendy de Kodak Australie a tracé le " ; Pixel par dollar" ; comme mesure de base de valeur pour un appareil photo numérique, démontrant les linéarités historiques (sur une échelle de notation) de ce marché et de l'occasion de prévoir la future tendance du prix et de la résolution d'appareil photo numérique.
Une prophétie individu-accomplissante : l'industrie lutte pour suivre la loi de Moore
Bien que la loi de Moore ait été au commencement faite sous forme d'observation et le a prévu , plus il devenait admis plus largement, plus qu'il a servi de but à une industrie entière. Ceci a conduit le marketing et les départements de la technologie des fabricants du semi-conducteur à l'énorme énergie de foyer visant pour l'augmentation spécifique de la capacité de traitement qu'elle était un ou plusieurs présumés de leurs concurrents atteindraient bientôt réellement. À cet égard, elle peut être regardée comme prophétie Individu-accomplissante . Par exemple, les feuilles de route du SEMATECH suivent des 24 cycles de mois.Les implications de la loi de Moore pour les fournisseurs composants du de l'ordinateur sont très significatives. Prises importantes typiques d'un projet de conception (tel qu'une unité centrale de traitement toute-neuve ou une unité de disque dur) entre deux et cinq ans pour atteindre le statut prêt à produire. En conséquence, les fabricants composants font face à l'énorme pressures&mdash de calendrier ; juste quelques semaines de retard dans un projet important peuvent orthographier la différence entre le grand succès et les pertes massives, même la faillite . Exprimé (inexactement) comme " ; un doublement de chaque months" 18 ; , La loi de Moore suggère le progrès phénoménal pour la technologie au-dessus de l'envergure de quelques années. Exprimé sur un calendrier plus court , cependant, ceci égalise à une amélioration moyenne d'exécution de l'industrie dans son ensemble du près de 1% par semaine . Ainsi, pour un fabricant sur le marché concurrentiel d'unité centrale de traitement, un nouveau produit qui est attendu pour prendre trois ans pour se développer et s'avère juste trois ou quatre mois d'en retard est de 10 à 15% plus lents, plus encombrants, ou inférieurs dans la capacité aux produits directement de concurrence, et est proche d'unsellable. Si à la place nous acceptons que l'exécution double tous les 24 mois, plutôt que chaque 18, des trois au retard de quatre mois traduiraient à l'exécution 8-11% inférieure.
Pendant que le coût de puissance d'ordinateur au consommateur tombe, le coût pour que les producteurs accomplissent la loi de Moore suit une tendance opposée : La recherche et développement, la fabrication, et les coûts d'essai ont augmenté solidement avec chaque nouvelle génération des morceaux. Pendant qu'on s'attend à ce que le coût d'équipement de semi-conducteur continue d'augmenter, les fabricants doivent vendre de plus grandes et plus grandes quantités de morceaux à rester profitables. (Le coût au Attachent du ruban adhésif-dehors à qu'un morceau à 180 nanomètre était rudement US$300,000. On s'attend à ce que le coût attachent du ruban adhésif-dehors à un morceau à 90 que le nanomètre dépasse US$750,000, et dépasse US$1,000,000 pour 65 nanomètre. ) Ces dernières années, les analystes ont observé un déclin dans le nombre de " ; starts" de conception ; aux noeuds de processus avancés (130 nanomètre et ci-dessous pour 2007). Tandis que ces observations étaient faites dans la période après les 2000 ralentissements de l'activité économique, le déclin peut être évidence que les fabricants traditionnels sur le marché global à long terme ne peuvent pas économiquement soutenir la loi de Moore.
Tendances de futur
" de technologie d'industrie informatique d'ordinateurs ; les cartes de route prévoient (à partir de 2001) que la loi de Moore continuera pour plusieurs générations de morceau. Selon le temps de doublement utilisé dans les calculs, ceci a pu signifier jusqu'à une augmentation cent fois de compte de transistor par morceau dans une décennie. Les feuilles de route de technologie d'industrie de semi-conducteur emploient un temps de doublement de trois ans pour les microprocesseurs menant à une augmentation de dix fois de la décennie suivante. Intel a été rapporté dans 2005 comme déclarant que la réduction de taille des morceaux du silicium avec de bonnes sciences économiques peut continuer pendant la décennie suivante. Certaines des nouvelles directions dans la recherche qui peut permettre à la loi de Moore de continuer sont :
La prévision d'Intel de l'utilisation croissante des matériaux autres que le silicium a été vérifiée dans mid-2006, de même que son intention d'utiliser les transistors de Trigate de environ de 2009.
Les chercheurs du IBM et de la technologie de la Géorgie de ont créé un nouveau disque de vitesse quand ils ont couru un transistor surfondu du de l'hélium du germanium de silicium à 500 gigahertz (GHz). Le transistor a fonctionné au-dessus de 500 gigahertz 4.5 au K (−451°F/−268.65°C) et simulations ont prouvé qu'il pourrait probablement fonctionner chez 1 THz (1.000 gigahertz), bien que c'ait été seulement un transistor simple, et les unités centrales de traitement de bureau pratiques fonctionnant à cette vitesse sont extrêmement peu probables using des techniques contemporaines de puce de silicone.
Début 2006, les chercheurs d'IBM ont annoncé qu'ils avaient développé une technique pour imprimer les circuits seulement 29.9 nanomètre de large using la lithographie optique (DUV, nanomètre 193) de profond-ultra-violet du . IBM réclame que cette technique peut permettre à des fabricants de circuits intégrés d'employer des méthodes courantes pendant sept années tout en continuant à réaliser des résultats prévus de Law de Moore's. On s'attend à ce que de nouvelles méthodes qui peuvent réaliser de plus petits circuits soient essentiellement plus chères.
Le le 27 janvier , le 2007 , Intel a démontré un " appelé fonctionnant de morceau du 45nm ; Penryn ", prévoyant la production en série pour commencer vers la fin de 2007. Il y a une décennie, des morceaux ont été construits using un processus de 500 nanomètre.
Les compagnies travaillent à employer la nanotechnologie pour résoudre les problèmes complexes de technologie impliqués en produisant des morceaux aux 32 nanomètre et plus petits niveaux. (Le diamètre d'un atome est sur l'ordre de 0.)
Tandis que cet horizon temporel pour la graduation de la loi de Moore est possible, il ne vient pas sans défis fondamentaux de technologie. Un des défis principaux dans des circuits intégrés qui utilisent des transistors de Nanoscale est augmentation de la variation de paramètre de et des courants de fuite de en raison de variation et de fuite, les marges de la conception disponibles pour faire la conception prédictive deviennent plus dur. De tels systèmes absorbent également la puissance considérable même lorsque ne commutant pas. La conception statistique adaptative et du avec la réduction de puissance de fuite est critique pour soutenir la graduation du CMOS . Un bon traitement de ces matières est couvert dans la fuite en technologies du nanomètre CMOS. D'autres défis de graduation incluent : La capacité de commander la résistance parasite du et la capacité dans des transistors,
Limites finales de la loi
Le Seth Lloyd déclare que nous pourrions avoir l'univers entier simulé dans un ordinateur en 600 ans à condition que la puissance informatique augmente selon la loi de Moore. Cependant, Lloyd prouve qu'il y a des limites à la croissance exponentielle rapide d'un univers fini, et qu'il est très peu probable que la loi de Moore sera maintenue indéfiniment.
Le 13 avril 2005, Gordon Moore lui-même indiqué dans une entrevue que la loi ne peut pas être soutenue indéfiniment : " ; Il ne peut pas continuer pour toujours. La nature des exponentials est que vous les poussez dehors et par la suite le désastre happens." ; et remarquable que les transistors atteindraient par la suite les limites de la miniaturisation aux niveaux atomiques du : En termes de transistor de taille vous pouvez voir que nous approchons la taille des atomes qui est une barrière fondamentale, mais ce sera deux ou trois générations avant que nous obtenions ce far&mdash ; mais c'est aussi lointain dehors que nous avons jamais pu voir. Nous avons encore 10 à 20 ans avant que nous atteignons une limite fondamentale. D'ici là ils pourront faire de plus grands morceaux et disposer des budgets de transistor dans les milliards.
Le Lawrence Krauss et le Glenn D. Starkman ont annoncé une limite finale d'environ 600 ans dans leur " de papier ; Limites universelles de Computation" ; , basé sur l'évaluation rigoureuse de la capacité de traitement de l'information totale de tout système dans l'univers .
De l'autre côté, la loi a souvent rencontré les obstacles qui ont semblé insurmontables, avant de les surmonter bientôt. Dans ce sens, Moore indique qu'il voit maintenant sa loi comme plus belle qu'il avait réalisé : " ; La loi de Moore est une violation de la loi de Murphy de . Tout obtient meilleur et better." ;
Futurologues et loi de Moore
L'extrapolation en partie basée sur la loi de Moore a mené les futurologues tel que le Vernor Vinge , le Bruce sterling, et le rayon Kurzweil spéculer au sujet d'une singularité technologique . Le Kurzweil projette qu'une suite de la loi de Moore jusqu'à 2019 aura comme conséquence des dispositifs de transistor juste quelques atomes dans la largeur. Bien que ceci signifie que la stratégie d'une photolithographie toujours plus fine aura organisé son cours, il spécule que ceci ne signifie pas la fin de la loi de Moore : La loi de Moore des circuits intégrés n'était pas le premier, mais cinquième paradigme pour prévoir des rapports coût-performances de accélération. Les dispositifs de calcul s'étaient uniformément multipliés dans la puissance (par unité de temps) des dispositifs calculateurs mécaniques ont employé dans le recensement des États-Unis du 1890, au Ainsi, Kurzweil conjecture qu'il est probable qu'un certain nouveau type de technologie remplace la technologie courante de circuit intégré, et que la loi de Moore jugera vrai longtemps après 2020. Il croit que la croissance exponentielle de la loi de Moore continuera au delà de l'utilisation des circuits intégrés dans les technologies qui mèneront à la singularité technologique . La loi de des retours de accélération décrits par Ray Kurzweil a de plusieurs manières changé la perception du public de la loi de Moore. C'est (mais erroné) une croyance commune que la loi de Moore fait des prévisions concernant toutes les formes de technologie, quand elle concerne réellement seulement les circuits du semi-conducteur beaucoup de futurologues emploient toujours le " de limite ; Law" de Moore ; dans ce plus large sens de décrire des idées comme ceux a mis en avant par Kurzweil. Il y a des problèmes où des augmentations exponentielles de la capacité de traitement sont assorties ou dépassées par des augmentations exponentielles de complexité à mesure que la taille de problème augmente. (Voir la théorie de complexité informatique et les classes P et NP de complexité de pour l'examen d'a (quelque peu théorique) de tels problèmes, qui se posent très généralement dans les applications telles que le programmant .) En raison de la puissance mathématique de la croissance exponentielle (semblable à la puissance financière d'intérêt composé), des fluctuations apparemment mineures dans les taux de croissance relatifs de l'exécution d'unité centrale de traitement, de la capacité de RAM, et de l'espace disque par dollar ont fait décaler les coûts relatifs de ces trois ressources informatiques fondamentales nettement au cours des années, qui alternativement a causé les changements cruciaux des modèles de programmation. Pour beaucoup de problèmes de programmation, le lotisseur doit décider de nombreuses différences du temps-espace, et dans toute l'histoire de calculer ces choix ont été fortement influencés par les coûts relatifs de décalage de cycles d'unité centrale de traitement contre l'espace mémoire. D'ailleurs, il y a une idée fausse populaire que la fréquence d'horloge d'un processeur détermine sa vitesse, également connue sous le nom de mythe de mégahertz de . Ceci dépend réellement également du nombre d'instructions par coutil qui peut être exécuté (aussi bien que la complexité de chaque instruction, voir les MIPS , le RISC et le CISC ), et ainsi la fréquence d'horloge peut seulement être employée pour la comparaison entre deux circuits identiques. Naturellement, d'autres facteurs doivent être pris en compte tel que la largeur de l'autobus et la vitesse des périphériques par conséquent, la plupart des évaluations populaires de " ; speed" d'ordinateur ; être en soi décentré, sans arrangement de la technologie fondamentale. C'était particulièrement vrai pendant l'ère du Pentium quand les fabricants populaires ont joué avec des perceptions publiques de vitesse, se concentrant sur annoncer la fréquence de base de nouveaux produits. Une autre idée fausse populaire circulant la loi de Moore est la prétention incorrecte que la croissance exponentielle de transistor de processeur, comme prévue par Moore, traduit directement en capacité de traitement d'augmentation exponentielle ou vitesse de traitement proportionnelle. Tandis que l'augmentation des transistors des processeurs ont habituellement un effet accru sur la capacité de traitement ou la vitesse, le rapport entre les deux facteurs dans non proportionnel. Il y a des cas où une augmentation de ~45% dans des transistors de processeur ont traduit à l'augmentation approximativement 10-20% de la capacité de traitement ou de la vitesse. Les différentes familles de processeur ont différentes augmentations d'exécution quand le compte de transistor est augmenté. Plus précieusement, l'exécution de processeur ou la puissance davantage est liée à d'autres facteurs tels que le Microarchitecture , et à fréquence d'horloge dans la même famille de processeur. C'est-à-dire, l'exécution de processeur peut augmenter sans augmenter le nombre de transistors dans un processeur. (des processeurs de AMD64 a eu une meilleure exécution globale comparée à la série en retard du Pentium 4 , qui a eu plus de transistors) Il est également important de noter que la densité de transistor de dans des unités centrales de traitement multinucléaires du ne reflète pas nécessairement une augmentation semblable de puissance de calcul pratique, en raison de la nature unparallelised par de la plupart des applications. Logiciel : violation de la loi
Un point parfois mal compris est que le matériel exponentiellement amélioré n'implique pas nécessairement l'exécution exponentiellement améliorée du logiciel pour être assorti à lui. La productivité des programmateurs de logiciel le plus assurément n'augmente pas exponentiellement avec l'amélioration dans le matériel, mais par la plupart des mesures a augmenté seulement lentement et de façon irrégulière pendant les décennies. Le logiciel tend à obtenir un plus grand et plus compliqué temps fini, et la loi de Wirth de énonce même plein d'humour ce " ; Le logiciel obtient plus rapide plus lent que le matériel obtient le faster" ;. D'autres considérations
Non tous les aspects de la technologie de calcul se développent dans les capacités et expédient selon la loi de Moore. Les vitesses de la mémoire à accès sélectif (RAM) et les temps de positionnement du bras de l'unité de disque dur améliorent au mieux quelques points tous les ans. Depuis la capacité de RAM et d'unités de disque dur augmente beaucoup plus rapidement qu'est leur vitesse d'accès, l'utilisation intelligente de leur capacité devient de plus en plus importante. Elle semble maintenant raisonnable dans beaucoup de cas de commercer l'espace pour le temps, comme par precomputing des index et les stocker des manières qui facilitent à accès rapide, au coût d'employer plus de disque et d'espace mémoire : l'espace obtient à temps relatif meilleur marché. Voir également
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Changement de accélération
La loi d'Amdahl de
La loi de Bell de
La courbe d'expérience de effectue
Croissance exponentielle
La loi des portes de
Histoire de du matériel de calcul (1960s-present)
La loi de Hofstadter de
La loi de Kryder de
Croissance logistique
Observations de baptisées du nom des personnes
Informatique quantique
La loi de la roche de
Moitié de deuxièmes de l'échiquier
Semi-conducteur
" de la loi de Wirth de ; Le logiciel obtient plus rapide plus lent que le matériel obtient faster." ; Références et notes
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