Hukum Moore di usia 50: Masa lalu dan masa depannya

Fisika kuantum

Ketika Gordon Moore, saat itu di Fairchild Semiconductor, diminta pada tahun 1965 untuk berteori tentang masa depan sirkuit terintegrasi yang baru dikembangkan, dia memiliki satu di labnya dengan 64 transistor yang luar biasa di atasnya - dua kali lipat dari 32 yang canggih. hanya setahun sebelumnya. Menghubungkan titik-titik tersebut pada grafik dengan transistor planar komponen tunggal yang ditemukan pada tahun 1959, Moore memperhatikan bahwa jumlah komponen secara kasar dua kali lipat setiap tahun. Dalam sebuah artikel dia berkontribusi pada edisi khusus Elektronik majalah yang diterbitkan musim semi itu, dia berspekulasi bahwa hal itu dapat terus terjadi setidaknya selama satu dekade. Baru setelah dekade itu berlalu, dan teman Moore, Carver Mead, menyadari bahwa tren tersebut telah bertahan, istilah Hukum Moore diciptakan.

Saat kita menantikan masa depan Hukum Moore setelah berjalan selama 50 tahun yang menakjubkan - 50 tahun secara resmi per 19 April - akan sangat membantu untuk melihat kembali bagaimana hukum itu muncul, dan seberapa besar ia telah berevolusi agar sesuai dengan industri yang berubah sudah. Itu memberikan dasar untuk berspekulasi tentang apa yang akan terjadi pada laju inovasi komputasi ke depan.

1965: Tebakan Gordon Moore yang sangat terpelajar

Prediksi Moore adalah hasil dari menggabungkan dua pengamatan sangat penting yang dia lakukan dalam proses menulis artikel aslinya. Pertama, pada waktu tertentu terdapat jumlah komponen yang optimal untuk dimasukkan ke dalam sebuah chip. Lebih banyak komponen berarti biaya yang lebih rendah per komponen, kecuali bahwa karena jumlah komponen meningkat, hasil menurun, sehingga pada titik tertentu ada pengembalian yang berkurang untuk menjejalkan lebih banyak komponen pada sebuah chip. Dia membuat grafik tradeoff antara kompleksitas dan hasil pada grafik di bawah ini, dengan ekstrapolasi ke tahun 1970.



Moore

Pengamatan pertama Moore adalah bahwa ada kepadatan komponen optimal alami untuk mencapai biaya keseluruhan terendah - yang berubah seiring waktu

Kedua, ia menyadari bahwa jumlah optimal komponen pada sebuah chip meningkat pesat - meningkat dua kali lipat setiap tahun sejak transistor planar pertama dibuat pada tahun 1959. Itu menghasilkan kurva eksponensial, yang ia gambarkan dalam bagan di bawah ini. Dia memperluas garis data historis ke masa depan, memprediksi bahwa penggandaan dapat berlanjut setidaknya selama sepuluh tahun ke depan. Sementara Moore telah terinspirasi untuk memikirkan kemajuan pesat dalam miniaturisasi komponen dengan mendengar Douglas Engelbart berbicara tentang subjek tersebut, Moore adalah orang pertama yang memplot poin-poin di atas kertas dan membuat prediksi spesifik tentang bagaimana kemajuannya. Moore tidak pernah menganggap prediksinya sebagai hukum, atau bahkan apapun yang berhubungan dengan prinsip fisik yang mendasarinya. Tetapi dia menjelaskan dalam artikel tersebut secara rinci bagaimana menurutnya setiap masalah teknis yang mungkin perlu diselesaikan selama dekade berikutnya dapat berhasil diatasi.

Moore

Pengamatan kedua Moore adalah bahwa kerapatan komponen yang optimal menjadi dua kali lipat setiap tahun sejak sirkuit terintegrasi pertama dibuat

1975: Carver Mead mengabadikan Hukum Moore yang sudah dimodifikasi

Pada saat Carver Mead menciptakan istilah Hukum Moore sekitar tahun 1975, Moore sendiri telah memodifikasinya. Meskipun Moore tidak pernah mengharapkan proyeksinya menjadi sangat tepat, itu hampir secara sempurna memprediksi kemajuan semikonduktor selama satu dekade. Namun, Moore merasa bahwa peningkatan kepadatan komponen akan mulai berkurang, dan menyarankan bahwa pada tahun 1980 peningkatan dua kali lipat setiap dua tahun adalah prospek yang lebih mungkin.

Intel's House membentuk kembali Hukum Moore menjadi bentuknya saat ini

Seperti prediksi Moore, jumlah transistor telah meningkat secara eksponensial sejak penemuan sirkuit terintegrasiSementara peningkatan kepadatan komponen melambat pada tahun 1975, Dave House dari Intel mengamati bahwa setiap komponen itu sendiri semakin cepat. Dia berteori bahwa ini berarti daya komputasi pada sebuah chip dapat berlipat ganda setiap 18 bulan - lebih lambat dari prediksi awal Moore pada tahun 1965, tetapi lebih cepat dari revisi tahun 1975. Ini adalah bentuk Undang-Undang yang telah menjadi populer dan dengan hati-hati - hampir seperti budak - dilacak dan diandalkan oleh industri semikonduktor.

Jika Anda bekerja di industri semikonduktor, spesifikasi Hukum Moore sangat penting bagi Anda. Ada beberapa alasan bagus untuk mempertanyakan apakah kemajuan dalam teknologi sirkuit terintegrasi dapat terus berjalan secepat yang dimilikinya. Rekan saya, Joel Hruska, akan banyak bicara tentang itu di artikel lain. Namun, bagi banyak dari kita, dampak utama dari Hukum Moore adalah meningkatnya kelimpahan daya komputasi dengan biaya lebih rendah - kita tidak terlalu peduli bagaimana industri mewujudkannya. Jadi, perlu mempertimbangkan inovasi tersebut dalam konteks komputasi yang lebih besar sebelum, dan mungkin setelah, sirkuit terintegrasi.

Dari sempoa hingga superkomputer

Meskipun fokus diberikan pada revolusi komputasi yang dibawa oleh penemuan transistor dan sirkuit terintegrasi, komputer sudah ada jauh sebelum orang berpikir untuk menggunakan silikon untuk membuatnya. Berjalan-jalan melalui pameran yang diatur secara kronologis Museum Sejarah Komputer dimulai dengan sempoa, yang pada gilirannya memberi jalan kepada mistar hitung, kalkulator mekanis yang berasal dari Babbage, dan kemudian beberapa dekade kerangka utama yang semakin kuat yang mengandalkan tabung vakum. Sebelum sirkuit terintegrasi, transistor diskrit bahkan membuat superkomputer awal seperti Atlas dan 3 MFLOP CDC 6600 menjadi mungkin.

Jika kita melihat kemajuan komputasi dalam 30 tahun sebelum Moore menulis artikelnya, kita dapat memetakan keuntungan dalam daya pemrosesan dari 1 siklus per detik dari komputer mekanis Konrad Zuse 1938 Z1 - bisa dibilang model yang dapat diprogram pertama yang benar dengan arsitektur modern - ke 3MFLOPs dari 1965 CDC 6600. Bahkan jika kami dengan murah hati memberikan Z1 1FLOP, keuntungannya sesuai dengan penggandaan daya komputasi setiap 12 hingga 18 bulan selama waktu itu - mirip dengan kecepatan yang diproyeksikan oleh Moore untuk sirkuit terintegrasi, tetapi di seluruh beberapa implementasi fisik yang berbeda. Dalam bukunya The Singularity, Ray Kurzweil melangkah lebih jauh ke belakang, mengumpulkan data sejak 1900 dan tabulator mekanis. Jika kami membuat grafik data tersebut pada skala log, kami dapat melihat bahwa kami telah membuat kemajuan eksponensial selama lebih dari satu abad:

Sejak tahun 1900, kinerja komputasi per dolar kira-kira dua kali lipat setiap satu hingga dua tahun

Setelah sirkuit terintegrasi

Sirkuit terintegrasi modern mengalami segala macam batasan dalam ukuran dan kekuatan yang mungkin berarti akhir dari versi hukum Moore yang ditentukan secara ketat. Tetapi kita memiliki banyak teknologi baru yang menunggu di sayap untuk mengambil bagian, dengan cara yang sama sirkuit terintegrasi mengambil alih dari transistor, dan transistor dari tabung vakum. Mungkin yang paling jelas adalah komputasi paralel besar-besaran, yang paling baik dicirikan saat ini oleh GPU modern. Ini telah memberi kami peningkatan besar dalam kinerja tidak hanya untuk grafik, tetapi untuk semakin banyak aplikasi yang sedang ditulis ulang untuk memanfaatkan sejumlah besar inti pemrosesan. Di luar itu terletak dunia aneh komputasi kuantum, yang perlahan mulai mengambil bentuk praktis. Atau mungkin jenis baru arsitektur komputer fisik, seperti yang menggunakan cahaya atau mungkin graphene.

Banyak anak yang akrab dengan dongeng tentang ahli matematika yang meminta raja untuk menggandakan sebutir beras di setiap kotak papan catur, dan bagaimana hal itu membuat raja kehabisan beras. Dengan cara yang sama, kami berada dalam posisi yang beruntung dalam komputasi bahwa meskipun teknologi berturut-turut kehabisan tenaga, para inovator tampaknya selalu datang dengan 'hal besar berikutnya' tepat pada waktunya untuk menjaga kemajuan luar biasa kami. Saat diwawancarai tentang subjek tersebut, Moore sendiri merefleksikan bahwa teknologi semikonduktor tidak dapat mengikuti kemajuan pesatnya, dan bahwa teknologi lain seperti nanoteknologi dan graphene mungkin melangkah untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

(Diagram Moore seperti yang dicetak ulang Memahami Hukum Moore. Grafik hitungan transistor dari Wikimedia. Data Kurzweil dari Singularitas Sudah Dekat, halaman 70)

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com