Главная » 2011 » Декабрь » 29 » Кремниево - германиевые чипы: двоичную логику в отставку!
13:28 Кремниево - германиевые чипы: двоичную логику в отставку! | |
| Современные информационные технологии практически полностью базируются на двоичной логике - то есть, все вычисления производятся на уровне нулей и единиц. Будет ли так продолжаться вечно, или уже есть возможность перейти на новый уровень? Есть, считают специалисты. Двоичная логика компьютеров - естественное следствие физических особенностей полупроводников. Единица (обозначающая заряд) и ноль (обозначающая, что транзистор не пропускает тока) - в настоящее время это основа всех вычислительных процессов в компьютерах и прочих "умных" устройствах. Согласно закону Мура, количество транзисторов в микропроцессорах удваивается каждые полтора года. Корпорация Intel и другие компании, занимающиеся выпуском полупроводниковых устройств, уже вплотную подошли к нанометрическим масштабам; гига- и даже терагерцевыми частотами компьютерных систем уже никого особо не удивишь и не испугаешь, равно как и мега-, гига- и терабайтовыми вместилищами данных. Сейчас отрасль стоит на сложном распутье. С одной стороны, за законом Мура угнаться становится всё сложнее: пихать всё новые и новые двоичные кремниевые транзисторы на платы становится труднее - и так масштабы уже нанометрические. По мере дальнейшего уменьшения размеров транзисторов обеспечено усложнение технологического процесса и множество других проблем, вплоть до квантовой неопределённости. С другой стороны, всё больше людей в мире понимает, что в пользовательском секторе "гнать гигагерцы" - уже практически бессмысленно. Вычислительные мощности пользовательских компьютеров дошли до той ступени, когда дальнейшее их увеличение просто лишено какой - либо перспективы: все эти плезиозавры народу... может, и нужны, но далеко не всем, не всегда, и затраченных на них средств разработчика просто не оправдывают. Ещё несколько лет Intel может продержаться на том, что будет заливать в уши производителей компьютерных игр и заядлых игроков мёд и мармелад, "толкая" им многогигагерцевые процессоры (в планах - 20 гигагерц до конца десятилетия), но что потом? Пока, впрочем, отрасль, судя по всему, думает больше о том, как ещё нарастить мощности - особенно в телекоммуникационной сфере. Как стало известно, осенью - зимой 2003 и весной 2004 года производители полупроводников будут совещаться по поводу дальнейшего развития соответствующих технологий. В связи с этим на сайте Embedded.com опубликована статья за авторством известного в США журналистка и IT - консультанта Бернарда Коула (Bernard Cole), редактора - обозревателя сайта iApplianceweb, в которой выдвигается предположение, что пора бы уже оставить двоичную логику и принять на вооружение троичную или даже четвертичную. Это предположение связано с тем, что в официальном плане инициативы International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRC) указывается, что разработчики технологий для беспроводных коммуникаций готовы принять на вооружение такие "экзотические" сплавы, как кремний - германий, арсенид галлия и фосфид индия, - с тем, чтобы обеспечить тактовую частоту беспроводных устройств до 100 ГГц (!). По словам Коула, это необходимо, чтобы увеличить пропускную способность беспроводных сетей до уровня современного Интернета или даже превышения такового. А учитывая, что огромное количество научных исследования направлено на "разгон" скорости передачи данных в Сети до невиданных прежде значений, телекоммуникационным разработчикам придётся немало постараться. Коула прежде всего заинтересовало упоминание кремниево - германиевых сплавов (SiGe). В транзисторе из SiGe можно создавать несколько пороговых уровней напряжения, а это означает совместимость с многозначной логикой - раз, большая ресурсоёмкость - два. По подсчётам самого Коула, 16 - битный микрокомпьютер, основанный на двоичной логике, обладает памятью не более 216 (65 тысяч) битов, в то время как при использовании троичной логики, объём памяти мог возрасти до 43 миллионов битов (316 битов). В своё время производители микросхем уже пытались перейти на многозначную логику - поскольку переход к микронным масштабам показался некоторым слишком дорогим. Но возникли множественные проблемы, связанные с недостаточным развитием технологий в то время. Вследствие использование однородных кремниевых структур, многозначность логики приходилось обеспечивать с помощью двоичных "логических вентилей". Какие - то решения подобного рода выпустили на рынок в итоге и Intel, и Fairchild, а с ними National Semiconductor, Signetics (теперь Philips) и Motorola. Их продукция базировалась на троичной и даже четвертичной логике. В это же время исследователи IBM, Motorola, Texas Instruments и ряда университетов обнаружили, что у гетеропереходных устройств, вне зависимости от того, базировались они на кремнии или нет, имеется "врождённая" возможность обеспечивать несколько уровней сигнала - что само по себе отменяло проблему логических вентилей. Недостаточный уровень развития производственных технологий, впрочем, привёл к тому, что двоичные устройства оказались более выгодными с экономической точки зрения. А теперь главная проблема, по мнению Коула, - в головах инженеров и в том, захотят ли они вообще переходить на более многозначные логические уровни. Коул рассказывает одну, грубо говоря, байку, про то, как некий миссионер безуспешно пытался обучить некое африканское племя считать по десятеричной системе. Ничего у него не получалось, как он ни бился, - и тогда он спросил у антрополога, который изучал это племя, в чём дело. Оказалось, что у этого племени было всего три численных значения: "ноль", "один" и "много". Остальное им было не нужно вообще... Однако, по мнению Коула, экономические соображения вынудят производителей полупроводников выйти за рамки нулей и единиц. "Мы уже возвращаемся к некоторым старым идеям, выброшенным в мусорную корзину истории, - такие, как кремний - на - изоляторе, асинхронная логика, ферро - электрическая память и кремниево - германиевые сплавы. | |
|
| |