Вход

Закон Мура

Реферат по программированию
Дата добавления: 23 января 2002
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 131 кб (архив zip, 18 кб)
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу




Закон Мура


Вычислительная мощность компьютеров растет с поразительно высокой и удивительно постоянной скоростью. Новые технологии обеспечат устойчивость этой тенденции и в будущем.

В 1965 г соучредитель фирмы Intel Гордон Мур предсказал, что плотность транзисторов в интегральных схемах будет удваиваться каждый год Позднее его прогноз, названный законом Мура, был скорректирован на 18 месяцев. В течение трех последних десятилетий закон Мура выполнялся с замечательной точностью. Не только плотность транзисторов, но и производительность микропроцессоров удваивается каждые полтора года

Энди Гроув, бывший главный управляющий и председатель правления Intel, предсказал на осенней конференции Comdex'96, что к 2011 г компания выпустит микропроцессор с 1 млрд. транзисторов и тактовой частотой 10 ГГц, изготовленный по 0,07-мкм полупроводниковой технологии и способный выполнять 100 млрд. операций в секунду

Основатель и главный редактор журнала Microprocessor Report Майкл Слейтер полагает, что в будущем при внесении серьезных изменений в конструкцию процессора или смене технологии на более совершенную для удвоения числа транзисторов потребуется более 18 месяцев. Это будет вызвано как усложнением логики микросхем, что приведет к увеличению времени проектирования и отладки, так и необходимостью преодолевать все более серьезные технологические барьеры при изготовлении ИС.

1.СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

При каждом переходе к технологии нового поколения, например от 0,25- к 0,18-мкм, необходимо совершенствовать многие операции, используемые при изготовлении микросхем. Особую важность имеет фотолитографический процесс, в котором свет с малой длиной волны фокусируется с помощью набора прецизионных линз и проходит через фотошаблоны, соответствующие рисунку схемы. Происходит экспонирование фоторезиста, нанесенного на поверхность пластины после проявки, травления и химического удаления маски на пластине формируются микроскопические детали схемы

По словам Марка Бора, директора Intel по производственным технологиям, соответственно должны совершенствоваться источники света и оптика В конце 1999 г фирма Intel выпустит процессоры Pentium III по 0,18-мкм технологии с использованием 248-нм источника света в глубокой УФ - области спектра, как при производстве современных 0,25-мкм кристаллов Pentium II и Pentium III. Но через три-четыре года при переходе к 0,13-мкм процессу предполагается использовать излучение с длиной волны 193 нм от эксимерного лазера

По мнению Бора, вслед за 0,13-мкм может последовать 0,09-мкм процесс, в котором будут использованы эксимерные лазеры с длиной волны 157 нм Следующий шаг после порога 0,09 мкм будет связан с преодолением серьезного технологического и производственного барьера освоением 0,07-мкм технологии для обещанного Гроувом процессора 2011 г. На этом уровне для фотолитографического процесса, по всей вероятности, потребуется излучение от источников, работающих в чрезвычайно дальней области УФ-спектра Длина волны составит всего 13 нм, что в перспективе может обеспечить формирование значительно более миниатюрных транзисторов, трудность же заключается в том, что в настоящее время нет материалов для изготовления фотошаблона, пропускающего свет с такой малой длиной волны Для решения проблемы потребуются совершенно новые процессы отражательной литографии и оптика, пригодная для работы в дальней области УФ – диапазона По мере увеличения числа транзисторов, соединительные проводники между

транзисторами становятся тоньше и располагаются ближе друг к другу, их сопротивление и взаимная емкость растут, из-за чего увеличиваются задержки при распространении сигналов Чтобы уменьшить сопротивление и сократить ширину соединительных проводников в узких местах, для напыления проводников вместо алюминия станет применяться медь, что уже происходит с кристаллами PowerPC G3 фирмы IBM. Главный технолог компании AMD Атик Раза обещает, что AMD начнет применять медь в новых микросхемах уже в 1999 г. Бор прогнозирует, что медные соединения будут использоваться в будущих процессорах Intel, выполненных с технологическими нормами 0,13 мкм и меньше.

2.ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДЕЛЫ

В будущем чрезвычайно обострятся проблемы теплоотвода и подачи мощности. Размеры транзисторов продолжают уменьшаться, и ради достижения требуемой скорости переключения транзисторов толщина изолирующих окислов в затворах будет доведена до нескольких молекул, и для предохранения структуры кристалла от пробоев придется использовать низкие напряжения Представители Intel полагают, что через десять лет микросхемы будут работать с напряжением около 1 В и потреб-1Я1ь мощность от 40 до 50 Вт, что соответствует силе тока 50 А и более Проблемы равномерного распределения столь сильного тока внутри кристалла и рассеивания огромного количества тепла потребуют серьезных исследований

Будет ли достигнут физический предел современных методов изготовления кремниевых приборов к 2017 г (как предсказывают многие специалисты), что означает невозможность формировать пригодные для практического использования транзисторы меньших размеров. Трудно заглядывать столь далеко вперед, но исследования, проводимые в таких областях, как молекулярная нанотехнология, оптические или фотонные вычисления, квантовые компьютеры, вычисления на базе ДНК, хаотические вычисления, и в прочих, доступных сегодня лишь узкому кругу посвященных, сферах науки, могут принести результаты, которые полностью изменят принцип работы ПК, способы проектирования и производства микропроцессоров.

В предстоящие годы значительные изменения произойдут не только в полупроводниковых технологиях, но и в архитектуре микропроцессоров, в том числе их логической структуре, наборах команд и регистров, внешних интерфейсах, емкости встроенной памяти. По мнению декана Инженерной школы Станфордского университета и соучредителя компании MIPS Computer Systems Джона Хеннесси, завершается процесс повышения параллелизма выполнения команд, особенно в устройствах с набором команд х86, хотя в предстоящие годы и ожидается появление более сложных 32-разрядных процессоров х86 от AMD, Cyrix, Intel и других компаний.

По словам Фреда Поллака, директора лаборатории Microcomputer Research Lab фирмы Intel, существует множество творческих подходов, которые позволят совершенствовать микроархитектуру 32-разрядных процессоров х86 еще много лет. Однако Поллак также отмечает, что для достижения существенно более высоких уровней производительности необходимы принципиально новые методы.

Для перехода к новому поколению приборов компании Intel и HP предложили в октябре 1997 г. концепцию EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing — Вычисления на базе набора команд с явно выраженным параллелизмом), которая предполагает радикальный отход от х86. Предложенная 64-разрядная архитектура IA-64 представляет собой первый популярный набор команд, в котором воплощены принципы EPIC, а готовящийся к выпуску процессор Merced — первая массовая реализация IA-64. Поллак говорит, что первоначально IA-64 будет предназначаться для рабочих станций и серверов, а будущие высокоуровневые 32-разрядные ЦП х86 — для профессионалов и самых требовательных домашних пользователей. Раза (фирма AMD) и Поллак полагают, что через десять лет 64-разрядные процессоры станут доступными для массового пользователя, но не решаются прогнозировать появление 64-разрядных процессоров во всех наших настольных машинах уже через пять лет.

По словам Раза, чрезвычайно важно разместить быстродействующую память максимально большой емкости как можно ближе к процессору и сократить задержки доступа к устройствам ввода-вывода. Раза утверждает, что ЦП будущего должны оснащаться значительно более быстрыми шинами с непосредственным доступом к основной памяти, графической подсистеме и, особенно, устройствами буферизованного доступа с узкой полосой пропускания. Мы также станем свидетелями тенденции к объединению всех основных узлов ПК на одном кристалле.

Многопроцессорные кристаллы (Chip Multiprocessors — СМР) содержат несколько процессорных ядер в одной микросхеме, и ожидается, что в следующем десятилетии они получат широкое распространение. Чтобы можно было полностью использовать преимущества этих архитектур, должно появиться множество многопотоковых и многозадачных прикладных программ. Если предположить, что предел развития кремниевой технологии действительно будет достигнут к 2017 г., то в дальней перспективе многопроцессорные конструкции могут отсрочить необходимость перехода на компьютеры экзотической архитектуры. Но, по мнению Хеннесси, для внедрения СМР и сложных многопотоковых программ на массовом рынке потребуется значительное время. Он считает, что первой целью для СМР станет рынок встроенных процессоров. Слейтер полагает, что мы увидим СМР в рабочих станциях и серверах, хотя могут возникнуть проблемы с полосой пропускания канала связи нескольких вычислительных ядер с памятью.

Можно смело прогнозировать, что еще в течение многих лет будут появляться новшества в технологии изготовления кремниевых приборов и архитектуре ЦП. К 2011 г. — если не раньше — на кристалле будет размещаться 1 млрд. транзисторов, а мощность вычислительных устройств значительно превзойдет любые прогнозы.

3.Технологии в массы.

Пользователи ПК привыкли к тому, что год от года вычислительная мощность микропроцессоров растет, но сейчас они сталкиваются с новым явлением: обилием вариантов выбора. После многих лет следования строго в фарватере фирмы Intel кампании, изготовляющие микропроцессоры для ПК, выпустят изделия с небывало разнообразными наборами команд, шинными интерфейсами и архитектурой кэша. Да и сама фирма Intel теперь представляет свои новые (и не совсем) разработки для каждого из сегментов рынка, с почти полным соответствием маркетинга автомобильных компаний. Однако в своей гонки Intel намеренно забывает о том, что процессоры, как инструмент для выполнения определенных задач, не столь целостны как автомобиль

Головокружительные темпы развития микропроцессоров, а также двуликость рынка компьютерных технологий (hard & soft), создало парадоксальную ситуацию, когда к смене технологий физического производства микрочипов не готовы не только большинство конечных пользователей, но и производители программного обеспечения. Современные ЦП обладают вычислительной мощностью вполне достаточной для выполнения любых персональных задач, кроме 3D игр и узко специализированных приложений. Для рядовых пользователей это обернулось необходимостью постоянной смены компьютерных комплектующих, вызванной не их физическим устареванием или неспособностью выполнять задачи пользователя, а лишь как следствием закона Мура.

Перспективные планы выпуска процессоров

Изготовитель ЦП

1999г.

2000г.

2001г.

2002г.

2003г.

2011г.

AMD

K7

K7+





CYRIX

Jalapeno, MXi+

Jalapeno+





IDT

C7

C7





INTEL

PIII 667 (0,18-мкм)

Willamette (>1ГГц), Merced (IA-64)

McKinlee (Merced II >1ГГц)

Madison (Merced III)

0,13-мкм медь

10ГГц, 100 млрд. операций в сек.


© Рефератбанк, 2002 - 2017