Закон Мура сдерживает развитие вычислений?

Сэр Р.Стэнли Уильямс (R.Stanley Williams), старший научный сотрудник Hewlett Packard Labs, который сыграл ключевую роль в создании мемристора в НР в 2008 г., в статье, опубликованной в последнем номере журнала IEEE Computing in Science and Engineering, написал буквально следующее: «Конец закона Мура мог бы быть самым лучшим, что произошло бы в вычислениях, начиная со времени его установления. Конец этой эпохи мог бы дать начало новой эре инноваций, стимулируя компьютерных ученых черпать идеи из биологического мира, изобретать схемы и архитектуры на базе появляющихся технологий».

Закон Мура – это наблюдение, сделанное одним из основателей Intel Гордоном Муром (Gordon Moore) в 1965 году, которое помогло делать устройства все меньше и быстрее. Он предсказывает, что плотность транзисторов будет удваиваться каждые 18-24 месяца.

Каждый год компьютеры и мобильные устройства, которые значительно быстрее, могут быть куплены за ту же сумму, частично благодаря следованию закону Мура. Это наблюдение помогло повысить производительность устройств на предсказуемой основе, сохранив при этом затраты на их производство.

Но предсказания, привязанные к закону Мура, достигают своих пределов, поскольку становится труднее делать чипы на меньших геометриях. Это сложная задача, стоящая перед всеми производителями чипов, в том числе и перед Intel, которая меняет способ интерпретации закона Мура, пытаясь удержаться в его рамках.

Сэр Стэнли был последним, который присоединился к растущему числу ученых, предсказывающих смерть закона Мура. По его мнению, закон Мура служил бутылочным горлышком для инновации в компьютерном дизайне.

Так что же дальше? Сэр Стэнли предсказал, что будут компьютеры с последовательностью чипов и ускорителей, соединенными вместе, подобно ранним формам сверхбыстрых компьютеров. Вычислительная система также будет центрироваться на памяти со значительно более быстрыми шиной и передачей данных.

Идея компьютера с памятью в качестве центрального элемента играет на руку HPE, которая построила The Machine в соответствие с этой концепцией. Первоначальная версия The Machine имеет постоянную память, которая может использоваться и как DRAM, и как флэш-память для хранения данных, но конечном итоге может быть основана на мемристоре, интеллектуальной форме памяти и хранилища, которая может отслеживать шаблоны данных.

Вычисления, управляемые памятью, могут также разрушить нынешнее доминирование на компьютерном рынке, основанное на архитектуре и процессорах. В более долгосрочной перспективе нейроморфные чипы, работающие подобно мозгу, могут стимулировать развитие новых типов вычислений и управлять вычислительными процессами.

В HPE разрабатывается чип, имитирующий человеческий мозг, подобные чипы разрабатываются также IBM, Qualcomm и университетами в США и Европе.

«Хотя наше понимание того, как работает мозг, сегодня ограничено, мы знаем достаточно, чтобы спроектировать и построить схемы, которые могут ускорить определенные вычислительные задачи», - написал сэр Стэнли.

Такие приложения, как машинное обучение, подчеркивают потребность в новых типах чипов. IBM протестировала свой нейроморфный чип TrueNorth, и результаты тестов показали, что он более быстрый и энергоэффективный, чем обычные чипы глубокого обучения, такие как графические процессоры.

Сэр Стэнли предложил, чтобы ASIC и FPGA (программируемые пользователем вентильные матрицы) могли бы играть роль в управлении вычислительной техникой за пределами закона Мура. Эти технологии будут использовать сверхбыстрые межсоединения, такие как Gen Z, которое было представлено в прошлом году, и будут поддерживаться основными производителями микросхем и серверов, такими как Dell и HPE.

Квантовые компьютеры, находящиеся на этапе исследований и разработок, также рассматриваются как способ заменить сегодняшние ПК и серверы, но они все еще на несколько десятилетий отстают от повседневных приложений.