İnanmanız Gereken En Son Bilgisayar Teknolojisi

Bir dolara elde edilebilecek ham hesaplama gücü miktarının 18 ayda bir kabaca ikiye katlanma eğiliminde olduğu gerçeği olan Moore Yasası, Gordon Moore'un eğilimi ilk kez gözlemlediği ve bir yazı yazdığı 1965'ten beri bilgisayar biliminin bir parçası olmuştur. Zamanda “Kanun” biraz şakaydı. 49 yıl sonra kimse gülmüyor.

Şu anda, bilgisayar yongaları son derece rafine, ancak çok eski bir imalat yöntemi kullanılarak yapılır. Çok saf silikon kristal levhalar, çeşitli maddelerde kaplanır, yüksek hassasiyetli lazer ışınları kullanılarak kazınır, asitle aşındırılır, yüksek enerjili safsızlıklar ile bombardıman edilir ve elektrolizle kaplanır.

Bu sürecin yirmiden fazla katmanı meydana gelir, nano ölçekli bileşenleri açık bir şekilde akıllara durgunluk veren bir hassasiyetle oluşturmak. Ne yazık ki, bu eğilimler sonsuza kadar devam edemez.

Oyma yaptığımız transistörlerin o kadar küçük olacağı noktasına hızla yaklaşıyoruz; egzotik kuantum etkileri makinenin temel çalışmasını önler. En son bilgisayar teknolojisindeki gelişmelerin, bilgisayarların bugün olduğundan on altı kat daha hızlı olduğu 2020 civarında silikonun temel sınırlarına gireceği kabul edildi. Bu nedenle, Moore Yasası'nın genel eğiliminin devam etmesi için silikon ile vakum tüpleriyle yaptığımız gibi yollarını ayırmamız ve büyüme için daha fazla alana sahip yeni teknolojiler kullanarak cips oluşturmaya başlamamız gerekecek..

4. Nöromorfik Cipsler

Elektronik pazarı, kullanıcılara adapte olan ve daha entelektüel huysuz çalışmayı otomatikleştiren daha akıllı teknolojilere doğru ilerledikçe, bilgisayarların çözmesi gereken sorunların çoğu makine öğrenmesi ve optimizasyonuna odaklanmaktadır. Bu tür problemleri çözmek için kullanılan güçlü bir teknoloji “sinir ağları” dır.

Sinir ağları beynin yapısını yansıtır: nöronları temsil eden düğümleri ve sinapsları temsil eden düğümler arasındaki ağırlıklı bağlantıları vardır. Bilgi, problemleri çözmek için ağırlıklar tarafından manipüle edilen ağ üzerinden akar. Basit kurallar, nöronlar arasındaki ağırlıkların nasıl değiştiğini ve bu değişimlerin öğrenme ve zeki davranışlar üretmek için nasıl kullanılabileceğini belirler. Bu tür bir öğrenme, geleneksel bir bilgisayar tarafından simüle edildiğinde hesaplama açısından pahalıdır..

Nöromorfik çipler, nöronların davranışını ve eğitimini simüle etmek için özel olarak tasarlanmış özel bir donanım kullanarak bu sorunu çözmeye çalışır. Bu şekilde, beyindeki gerçek nöronlara daha çok benzeyen nöronları kullanırken muazzam bir hızlanma elde edilebilir..

IBM ve DARPA, Siz İnanmayacağınız Önceden Bahsettiğimiz SyNAPSE adlı bir proje aracılığıyla, nöromorfik çip araştırmalarının sorumluluğunu üstlendi: DARPA, İleri Düzey Bilgisayarlarda Geleceğe Yönelik Araştırma: İleride Bilgisayarlara Gelecekteki Araştırmalar DARPA, ABD hükümetinin en büyüleyici ve gizli bölümlerinden biridir. Aşağıdakiler, DARPA'nın teknoloji dünyasını dönüştürmeyi vaat eden en gelişmiş projelerinden bazılarıdır. . Synapse, gerçek bir insan beyninden daha büyük olmayan bir donanımda uygulanan, tam bir insan beynine eşdeğer bir sistem inşa etme hedefine sahiptir. IBM, yakın vadede, sinir ağlarına bağlı algoritmadaki bazı alt problemleri çözmeyi hızlandırmak için Watson sistemlerine nöromorfik yongaları dahil etmeyi planlıyor.

IBM'in mevcut sistemi, programcıların bir sinir ağının önceden eğitilmiş parçalarını ('koreletler' adı verilen) kullanmasını ve sağlam problem çözme makineleri oluşturmak için bunları birbirine bağlamasını sağlayan nöromorfik donanım için bir programlama dili uygular. Muhtemelen bilgisayarınızda uzun süre nöromorfik yongalara sahip olmayacaksınız, ancak neredeyse kesinlikle sadece birkaç yıl içerisinde nöromorfik yonga içeren sunucuları kullanan web servislerini kullanıyor olacaksınız..

3. Mikron Hibrit Bellek Küpü

Mevcut bilgisayar tasarımının önündeki darboğazlardan biri, işlemcinin üzerinde çalışması gereken verileri bellekten almak için harcadığı zamandır. Bir işlemcideki ultra hızlı yazmaçlarla konuşmak için gereken süre, RAM'den veri almak için gereken süreden çok daha kısadır; bu da, sıradan, düşünen, sabit diskteki verileri almaktan çok daha hızlıdır..

Sonuç, işlemcinin, verilerin bir sonraki hesaplama turunda yapabilmesi için uzun süre boyunca sadece basit bir süre beklemesini beklemesidir. İşlemci önbellek belleği, RAM'den yaklaşık on kat daha hızlıdır ve RAM, sabit disk sürücüsünden yaklaşık yüz bin kat daha hızlıdır. Başka bir deyişle, işlemci önbelleğiyle konuşmak, bazı bilgileri almak için komşunun evine yürümek gibi, aynı zamanda RAM ile konuşmak, aynı bilgiler için mağazaya birkaç mil yürümek gibi bir şeydir - sabit sürücüden almak gibi bir şeydir. aya yürüme.

Micron Teknolojisi, endüstriyi, geleneksel DDR bellek teknolojisinin düzenli ilerlemesinden alıkoyabilir ve RAM modüllerini küplere yerleştiren ve bu küplerle daha hızlı konuşabilmek için daha yüksek bant genişliğine sahip kablolar kullanan kendi teknolojisi ile değiştirebilir. Küpler doğrudan işlemcinin yanındaki ana kart üzerine yerleştirilir (kongre tokası gibi yuvalara yerleştirilmek yerine). Hibrit bellek küpü mimarisi, işlemciye bu yıl çıkan DDR4 ramından beş kat daha fazla bant genişliği sunuyor ve% 70 daha az güç kullanıyor. Teknolojinin gelecek yılın başlarında süper bilgisayar pazarına ve birkaç yıl sonra tüketici pazarına ulaşması bekleniyor..

2. Memristor Depolama

Bellek problemini çözmede farklı bir yaklaşım, birden fazla bellek avantajı olan bilgisayar belleğini tasarlamaktır. Genel olarak, hafızalı takaslar maliyet, erişim hızı ve uçuculuktan ötürü yükselir (uçuculuk, verileri depolamak için sürekli bir güç kaynağına ihtiyaç duyma özelliğidir). Sabit diskler çok yavaş, ancak ucuz ve uçucu.

Ram uçucu, ama hızlı ve ucuz. Önbellek ve kayıtlar uçucu ve çok pahalı, ama aynı zamanda çok hızlı. Her iki dünyanın da en iyisi teknolojisi, geçici olmayan, erişimi kolay ve yaratması ucuz olan teknolojidir. Teoride, memristorlar bunu yapmanın bir yolunu sunuyor.

Memristorlar, dirençlere (bir devre içerisindeki akım akışını azaltan cihazlar) benzerdir; Akımları bir yönden geçirin ve dirençleri artar. Akımı diğer taraftan geçirin ve dirençleri azalır. Sonuç, uçucu olmayan ucuz ve yüksek hızlı RAM tarzı bellek hücreleri oluşturabilmeniz ve ucuza üretebilmenizdir..

Bu, bilgisayarın tüm işletim sistemini ve dosya sistemini depolayan sabit diskler kadar büyük RAM blokları olasılığını yükseltir (devasa, uçucu olmayan bir RAM diski gibi) RAM Diski Nedir ve Bir RAM'i Ne Yapabilirsiniz Disk ve Nasıl Bir Kurulum Yapabilirsiniz Katı hal sabit diskleri, tüketici bilgisayarlarında görünen ilk mekanik olmayan depolama değildir RAM, on yıllardır, ancak öncelikle kısa süreli depolama çözümü olarak kullanılmıştır. RAM yapar…), hepsine RAM hızında erişilebilir. Artık sabit disk yok. Artık aya yürüme yok.

HP, hesaplayıcı öğeler arasındaki ağı hızlandırmak için fotonik (ışığa dayalı iletişim) kullanan, uzman teknolojisiyle çekirdek tasarım kullanan bir bilgisayar tasarladı. Bu cihaz (denilen “Makine”) saniyenin bir bölümünde yüzlerce terabayt veri üzerinde karmaşık işlem yapabilme yeteneğine sahiptir. Memristor hafızası geleneksel RAM'den 64-128 kat daha yoğundur, bu da cihazın fiziksel ayak izinin çok küçük olduğu anlamına gelir - ve tüm shebang'ın yerine geçeceği sunucu odalarından çok daha az güç kullanır. HP, Makine tabanlı bilgisayarları önümüzdeki iki ila üç yıl içinde pazara sunmayı umuyor.

1. Grafen İşlemciler

Grafen, karbon atomlarının (karbon nanotüplere benzer şekilde) güçlü bir şekilde bağlanmış kafeslerinden yapılmış bir malzemedir. Muazzam fiziksel gücü ve süperiletkenliğe yakınlığı da içeren bir takım dikkat çekici özelliklere sahiptir. Uzay asansörlerinden karoser zırhlarına ve daha iyi pillere kadar grafen için düzinelerce potansiyel uygulama vardır, ancak bu makaleyle alakalı olan bilgisayar mimarilerindeki potansiyel rolleridir..

Transistör boyutunu küçültmek yerine, bilgisayarları daha hızlı yapmanın bir başka yolu da, bu transistörlerin daha hızlı çalışmasını sağlamaktır. Ne yazık ki, silikon çok iyi bir iletken olmadığından, işlemciden gönderilen gücün önemli bir kısmı ısıya dönüşür. Silikon işlemcileri dokuz gigahertz'in çok üzerinde saatlemeye çalışırsanız, ısı işlemcinin çalışmasını engeller. 9 gigahertz olağanüstü soğutma çabaları gerektirir (bazı durumlarda sıvı azot içeren). Tüketici cipslerinin çoğu daha yavaş çalışıyor. (Geleneksel bilgisayar işlemcilerinin nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi edinmek için makalemizi okuyun. CPU Nedir ve Ne Yapar? CPU Nedir ve Ne Yapar? Bilgisayar kısaltmaları kafa karıştırıcıdır. dörtlü veya çift çekirdekli işlemci? AMD veya Intel nasıl? Konuyla ilgili farkı açıklamaya yardımcı olmak için buradayız!).

Grafen, aksine, mükemmel bir iletkendir. Bir grafen transistör teorik olarak, konuşmak için herhangi bir ısı problemi olmadan 500 GHz'e kadar çalışabilir - ve, silikonu aşındırdığınız gibi onu da aşabilirsiniz. IBM, geleneksel çip litografi tekniklerini kullanarak zaten basit analog grafen çiplerini oymuştur. Yakın zamana kadar, sorun iki kat olmuştur: birincisi, büyük miktarlarda grafen üretmenin çok zor olduğu ve ikincisi, kendi içindekilerdeki akım akışını tamamen bloke eden grafen transistörleri oluşturmak için iyi bir yolumuz olmadığı ' belirtmek, bildirmek.

İlk sorun, elektronik devi Samsung, araştırma kolunun yüksek saflıkta tüm grafen kristallerini kitle üretmenin bir yolunu keşfettiğini açıkladığında çözüldü. İkinci sorun daha karmaşık. Mesele şu ki, grafenin aşırı iletkenliği bir ısı perspektifinden çekici kılsa da, transistör yapmak istediğinizde - saniyede milyarlarca kez iletmeyi durdurması amaçlanan cihazlar - can sıkıcıdır. Grafen, silikonun aksine, bir 'bant boşluğu' içermez - o kadar düşük bir akım akımıdır ki malzemenin sıfıra iletkenliğine düşmesine neden olur. Neyse ki, bu cephede birkaç seçenek var gibi görünüyor.

Samsung, istenen özellikleri üretmek için silikon-grafen arabiriminin özelliklerini kullanan bir transistör geliştirmiştir ve bununla birlikte bir takım temel mantık devreleri kurmuştur. Saf bir grafen bilgisayar olmasa da, bu şema grafenin faydalı etkilerinin çoğunu koruyacaktır. Başka bir seçenek, daha yüksek güçte çalışan, ancak daha az elemanlı mantık kapıları oluşturmak için kullanılabilecek farklı bir tür transistör oluşturmak için 'negatif direnç' kullanımı olabilir..

Bu makalede tartışılan teknolojilerden grafen, ticari gerçeklikten en uzak olanıdır. Teknolojinin tamamen silikonun yerini alacak kadar olgunlaşması on yıl alabilir. Bununla birlikte, uzun vadede, grafenin (veya malzemenin bir varyantının) geleceğin bilgi işlem platformunun omurgası olması muhtemeldir..

Gelecek On Yıl

Medeniyetimiz ve ekonomimizin çoğu, Moore Yasasına derin şekillerde bağlı olarak geldi ve muazzam kurumlar, sonunun önüne geçmek için muazzam miktarda para yatırıyor. Bir dizi küçük iyileştirme (3D yonga mimarileri ve hataya dayanıklı bilgi işlem gibi) Moore Yasasını teorik altı yıllık ufkunda aşmaya devam edecek, ancak bu tür bir şey sonsuza dek süremez.

Önümüzdeki on yılda bir noktada, yeni bir teknolojiye geçmemiz gerekecek ve akıllı para grafende. Bu değişim, bilgisayar endüstrisindeki statükoyu ciddi şekilde sarsacak ve çok fazla servet kazanıp kaybedecek. Grafen bile elbette kalıcı bir çözüm değildir. Birkaç on yıl sonra kendimizi tekrar burada bulabiliriz, yeni teknolojinin ne alacağını tartışarak, şimdi grafenin sınırlarına ulaştık..

En son bilgisayar teknolojisinin hangi yöne gideceğini düşünüyorsunuz?? Bu teknolojilerden hangisinin elektronik ve bilgisayarları bir üst seviyeye çıkarma şansının en yüksek olduğunu düşünüyorsunuz??

Resim Kredisi: ESD eldivenlerinde el Shutterstock üzerinden