मूर के अलावा, कंप्यूटिंग सिस्टम को स्केल करने के लिए कानून किसने तैयार किया?

हम दो नियमों के बारे में बात कर रहे हैं जो प्रासंगिकता खोने लगे हैं।

/ तस्वीर लौरा ओकेल Unsplash

मूर का नियम पचास वर्ष से भी पहले तैयार किया गया था। इस दौरान वह अधिकांश समय निष्पक्ष ही रहे। आज भी एक तकनीकी प्रक्रिया से दूसरी तकनीकी प्रक्रिया में जाने पर चिप पर ट्रांजिस्टर का घनत्व कम हो जाता है आकार में लगभग दोगुना. लेकिन एक समस्या है - नई तकनीकी प्रक्रियाओं के विकास की गति धीमी हो रही है।

उदाहरण के लिए, इंटेल ने अपने 10nm आइस लेक प्रोसेसर के बड़े पैमाने पर उत्पादन में लंबे समय तक देरी की। जबकि आईटी दिग्गज अगले महीने से उपकरणों की शिपिंग शुरू कर देंगे, वास्तुकला की घोषणा आसपास हुई ढाई साल पहले। इसके अलावा पिछले अगस्त में, एकीकृत सर्किट निर्माता ग्लोबलफाउंड्रीज़, जिसने एएमडी के साथ काम किया था, विकास रोक दिया 7-एनएम तकनीकी प्रक्रियाएं (इस निर्णय के कारणों के बारे में अधिक हम हमारे ब्लॉग में बात की गई हैबे पर)।

पत्रकारों и बड़ी आईटी कंपनियों के प्रमुख कई साल हो गए हैं जब से वे मूर के कानून की मृत्यु की भविष्यवाणी कर रहे हैं। यहाँ तक कि स्वयं गॉर्डन भी एक बार कहा गयाकि उसने जो नियम बनाया है वह लागू नहीं होगा। हालाँकि, मूर का नियम एकमात्र पैटर्न नहीं है जो प्रासंगिकता खो रहा है और जिसका प्रोसेसर निर्माता अनुसरण कर रहे हैं।

डेनार्ड का स्केलिंग नियम

इसे 1974 में इंजीनियर और डायनामिक मेमोरी DRAM के डेवलपर रॉबर्ट डेनार्ड ने IBM के सहयोगियों के साथ मिलकर तैयार किया था। नियम इस प्रकार है:

"ट्रांजिस्टर के आकार को कम करके और प्रोसेसर की क्लॉक स्पीड को बढ़ाकर, हम इसके प्रदर्शन को आसानी से बढ़ा सकते हैं।"

डेनार्ड के नियम ने माइक्रोप्रोसेसर प्रौद्योगिकी उद्योग में प्रगति के मुख्य संकेतक के रूप में कंडक्टर की चौड़ाई (तकनीकी प्रक्रिया) में कमी को स्थापित किया। लेकिन डेनार्ड के स्केलिंग कानून ने 2006 के आसपास काम करना बंद कर दिया। चिप्स में ट्रांजिस्टर की संख्या बढ़ती जा रही है, लेकिन यह तथ्य कोई उल्लेखनीय वृद्धि नहीं देता डिवाइस के प्रदर्शन के लिए.

उदाहरण के लिए, टीएसएमसी (सेमीकंडक्टर निर्माता) के प्रतिनिधियों का कहना है कि 7-एनएम से 5-एनएम प्रक्रिया प्रौद्योगिकी में संक्रमण बढ़ जाएगा प्रोसेसर क्लॉक स्पीड केवल 15%।

आवृत्ति वृद्धि में मंदी का कारण वर्तमान रिसाव है, जिसे डेनार्ड ने 70 के दशक के अंत में ध्यान में नहीं रखा था। जैसे ही ट्रांजिस्टर का आकार घटता है और आवृत्ति बढ़ती है, करंट माइक्रो सर्किट को अधिक गर्म करना शुरू कर देता है, जो इसे नुकसान पहुंचा सकता है। इसलिए, निर्माताओं को प्रोसेसर द्वारा आवंटित शक्ति को संतुलित करना होगा। परिणामस्वरूप, 2006 से, बड़े पैमाने पर उत्पादित चिप्स की आवृत्ति 4-5 गीगाहर्ट्ज़ पर सेट की गई है।

/ तस्वीर जेसन लेउंग Unsplash

आज, इंजीनियर नई तकनीकों पर काम कर रहे हैं जो समस्या का समाधान करेंगी और माइक्रो सर्किट के प्रदर्शन को बढ़ाएंगी। उदाहरण के लिए, ऑस्ट्रेलिया के विशेषज्ञ विकसित हो रहे हैं एक धातु-से-हवा ट्रांजिस्टर जिसकी आवृत्ति कई सौ गीगाहर्ट्ज़ है। ट्रांजिस्टर में दो धातु इलेक्ट्रोड होते हैं जो नाली और स्रोत के रूप में कार्य करते हैं और 35 एनएम की दूरी पर स्थित होते हैं। वे घटना के कारण एक दूसरे के साथ इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान करते हैं ऑटो-इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन.

डेवलपर्स के अनुसार, उनका उपकरण तकनीकी प्रक्रियाओं को कम करने के लिए "पीछा करना" बंद करना और एक चिप पर बड़ी संख्या में ट्रांजिस्टर के साथ उच्च-प्रदर्शन 3 डी संरचनाओं के निर्माण पर ध्यान केंद्रित करना संभव बना देगा।

कुमी नियम

उसके तैयार 2011 में स्टैनफोर्ड के प्रोफेसर जोनाथन कूमी द्वारा। उन्होंने माइक्रोसॉफ्ट, इंटेल और कार्नेगी मेलॉन यूनिवर्सिटी के सहयोगियों के साथ मिलकर जानकारी का विश्लेषण किया 1946 में निर्मित ENIAC कंप्यूटर से शुरू होने वाली कंप्यूटिंग प्रणालियों की ऊर्जा खपत पर। परिणामस्वरूप, कुमी निम्नलिखित निष्कर्ष पर पहुंची:

"स्थैतिक भार के तहत प्रति किलोवाट ऊर्जा की गणना की मात्रा हर डेढ़ साल में दोगुनी हो रही है।"

साथ ही, उन्होंने कहा कि पिछले वर्षों में कंप्यूटर की ऊर्जा खपत भी बढ़ी है।

2015 में, कुमि वापस आ गया है अपने काम के लिए और नए डेटा के साथ अध्ययन को पूरक बनाया। उन्होंने पाया कि उनके द्वारा वर्णित प्रवृत्ति धीमी हो गई थी। प्रति किलोवाट ऊर्जा पर औसत चिप प्रदर्शन हर तीन साल में लगभग दोगुना होने लगा है। कूलिंग चिप्स से जुड़ी कठिनाइयों के कारण प्रवृत्ति बदल गई (पेज 4), चूंकि जैसे-जैसे ट्रांजिस्टर का आकार घटता जाता है, गर्मी को दूर करना अधिक कठिन हो जाता है।

/ तस्वीर डेरेक थॉमस सीसी द्वारा एनडी

वर्तमान में नई चिप कूलिंग प्रौद्योगिकियां विकसित की जा रही हैं, लेकिन उनके बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन के बारे में अभी तक कोई बात नहीं हुई है। उदाहरण के लिए, न्यूयॉर्क में एक विश्वविद्यालय के डेवलपर्स ने प्रस्ताव रखा उपयोग करने के लिए क्रिस्टल पर टाइटेनियम, टिन और चांदी की एक पतली गर्मी-संचालन परत लगाने के लिए लेजर 3डी प्रिंटिंग। ऐसी सामग्री की तापीय चालकता अन्य थर्मल इंटरफेस (थर्मल पेस्ट और पॉलिमर) की तुलना में 7 गुना बेहतर है।

तमाम कारकों के बावजूद कुमी के अनुसारसैद्धांतिक ऊर्जा सीमा अभी भी दूर है। वह भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन के शोध का हवाला देते हैं, जिन्होंने 1985 में नोट किया था कि प्रोसेसर की ऊर्जा दक्षता 100 अरब गुना बढ़ जाएगी। 2011 के आते-आते ये आंकड़ा सिर्फ 40 हजार गुना बढ़ गया.

आईटी उद्योग कंप्यूटिंग शक्ति में तेजी से वृद्धि का आदी है, इसलिए इंजीनियर मूर के नियम का विस्तार करने और कूमी और डेनार्ड के नियमों द्वारा लगाई गई चुनौतियों से पार पाने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं। विशेष रूप से, कंपनियां और अनुसंधान संस्थान पारंपरिक ट्रांजिस्टर और सिलिकॉन प्रौद्योगिकियों के प्रतिस्थापन की तलाश में हैं। हम अगली बार कुछ संभावित विकल्पों के बारे में बात करेंगे।

हम कॉर्पोरेट ब्लॉग में क्या लिखते हैं:

• सर्वर के लिए प्रोसेसर: नए उत्पादों पर चर्चा
• डेटा केंद्रों का विकास: तकनीकी रुझान
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हैबे पर VMware EMPOWER 2019 से हमारी रिपोर्ट:

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स्रोत: www.habr.com