Задача работы – подготовить реферат и презентацию по выбранной теме. Подготовить устное выступление с презентацией. Цель – ознакомиться с современным состоянием информационных технологий.
Для начала рассмотрим предпосылки, послужившие толчком к появлению и развитию таких вычислительных систем, как квантовые и молекулярные компьютеры.
В 60-е годы 20-го века, на заре информационной революции, Гордон Мур, ставший впоследствии одним из основателей корпорации Intel, заметил интересную закономерность в развитии компьютеров [1]. Она заключалась в том, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. Размеры транзисторов становятся меньше, производительность процессоров растет.
Закон Мура графически представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Графическое представление закона Мура
Это эмпирическое наблюдение впоследствии назвали законом Мура и последующее развитие компьютеров шло в соответствии с ним. Например, в выпущенном в 1971 процессоре Intel 4004 было 2300 транзисторов [2]. Через 45 лет, в 2016 году, компания Intel представила 24-ядерный процессор Xeon Broadwell-WS с 5,7 млрд транзисторов. Этот процессор выпускается по 14 нанометровой (нм) технологии. IBM не так давно анонсировала 7 нм процессор с 20 млрд транзисторов, а затем и 5 нм процессор с 30 млрд транзисторов.
С уменьшением размеров транзисторов технологии их изготовления становятся всё более сложными и дорогими. Так, в начале 2000-х тоже казалось, что этой прогрессии приходит конец, но различные технические средства, разрабатываемые в то время, поддерживали «жизнь» закона Мура.
Но у закона Мура существует предел, обусловленный законами физики. На данный момент созданы транзисторы, состоящие из 7 атомов [3]. Дальнейшее уменьшение теоретически возможно, но является технической проблемой, причем очень и очень большой.
Существует несколько путей решения этой проблемы.
Первый ¬– создание элементной базы, которая позволит максимально близко подобраться к пределу закона Мура. Но такое решение является дорогостоящим, технически сложным, и здесь вновь появляются физические барьеры – неограниченное уменьшение элементной базы невозможно.
Второй путь – наращивание производительности за счет других технологий – облачных вычислений, мультиядерных процессоров. Мультиядерные процессоры позволяют сохранить темпы увеличения количества операций за секунду. Но все же сама мультиядерность это некоторое отступление от закона Мура.
И совершенно иной путь – изменение самой формы компьютерных вычислений. Сейчас внедряются новые идеи, которые позволят достичь высот, недоступных обычным компьютерным системам с традиционной архитектурой. Яркие примеры таких решений – квантовые и молекулярные компьютеры. Они позволяют не только преодолеть физические ограничения, накладываемые на классические вычислительные машины, но и гораздо быстрее решать алгоритмически сложные задачи (например – оптимизация, поиск, моделирование сложных физических систем, задачи криптографии). Вычислительная мощность таких компьютеров экспоненциально выше мощности обычных вычислительных машин.
Рассмотрим эти два типа вычислительных машин подробнее.
Весь текст будет доступен после покупки
