Ясно одно - процессор уже не будет таким, как раньше. Это будет не просто лучше, это будет по другому. Когда речь заходит о современных технологиях, время летит очень быстро. Если вы подумаете о центральном процессоре, вы, вероятно, представите себе одно из творений AMD или Intel.
Процессор претерпел множество преобразований, чтобы стать тем, чем он выглядит сегодня. Первая серьезная проблема, с которой он столкнулся, относится к началу 2000-х годов, когда битва за производительность была в самом разгаре.
Тогда основными конкурентами были AMD и Intel. Поначалу они изо всех сил старались увеличить тактовую частоту. Это продолжалось довольно долго и не требовало больших усилий. Однако по законам физики этот стремительный рост был обречен на конец.
Согласно закону Мура, число транзисторов на чипе должно было удваиваться каждые 24 месяца. Процессоры должны были стать меньше, чтобы вместить больше транзисторов. Это определенно означало бы лучшую производительность. Однако возникающее в результате повышение температуры потребовало бы значительного охлаждения. Поэтому гонка за скоростью закончилась борьбой с законами физики.
Вместо увеличения тактовой частоты производители ввели многоядерные чипы, в которых каждое ядро имело одинаковую тактовую частоту. Благодаря этому компьютеры могли бы более эффективно выполнять несколько задач одновременно.
Стратегия в конечном счете победила, но у нее были и свои недостатки. Внедрение нескольких ядер потребовало от разработчиков разработки различных алгоритмов, чтобы улучшения были заметны. Это не всегда было легко в игровой индустрии, где производительность процессора всегда была одной из самых важных характеристик.
Другая проблема заключается в том, что чем больше ядер у вас есть, тем сложнее ими управлять. Также трудно придумать правильный код, который бы хорошо работал со всеми ядрами. На самом деле, если бы можно было разработать одноядерный процессор с частотой 150 ГГц, это была бы идеальная машина. Тем не менее, кремниевые чипы не могут быть синхронизированы так быстро из-за законов физики.
Квантовые Вычисления.
Квантовые вычисления основаны на квантовой физике и силе субатомных частиц. Машины, основанные на этой технологии, сильно отличаются от тех, что мы имеем в наших домах. Например, обычные компьютеры используют биты и байты, в то время как нового поколения квантовые машины используют кубиты. Два байта могут иметь только один из них: 0-0, 0-1, 1-0 или 1-1. Кубиты могут хранить их все одновременно, что позволяет квантовым компьютерам обрабатывать огромное количество данных одновременно.
Есть еще одна вещь, которую нужно знать о квантовой электронике, а именно квантовая запутанность. Дело в том, что квантовые частицы существуют парами. Если одна частица реагирует определенным образом, другая делает то же самое. Это свойство было использовано военными в течение некоторого времени в их попытках заменить стандартный радар. Одна из двух частиц отправляется в небо, и если она взаимодействует с объектом, ее "наземный" двойник реагирует также.
Квантовая технология также может быть использована для обработки огромного количества информации. В отличие от обычных компьютеров, Квантовые компьютеры обрабатывают данные в тысячи раз быстрее. Кроме того, в прогнозировании и моделировании сложных сценариев также преуспевают квантовые компьютеры. Они способны моделировать различные среды и результаты, и как таковые могут широко использоваться в физике, химии, фармацевтике, прогнозировании погоды и так далее.
Однако есть и некоторые недостатки. Такие компьютеры в наши дни не очень полезны и могут служить только для определенных целей. В основном это связано с тем, что они требуют специального лабораторного оборудования и слишком дороги в эксплуатации.
Есть еще один вопрос, связанный с развитием квантового компьютера. Максимальная скорость, с которой кремниевые чипы могут работать сегодня, намного ниже, чем та, которая необходима для тестирования квантовых технологий.
Графеновые Компьютеры.
Обнаруженный в 2004 году графен породил новую волну исследований в области электроники. Этот сверхэффективный материал обладает рядом особенностей, которые позволят ему стать будущим вычислительной техники.
Во первых, он способен проводить тепло быстрее, чем любой другой проводник, используемый в электронике, включая медь. Он также может переносить электричество в двести раз быстрее, чем кремний.
Максимальная тактовая частота кремниевых чипов может работать на частоте 3-4 ГГц. Эта цифра не менялась с 2005 года, когда гонка за скоростью бросила вызов физическим свойствам кремния и довела их до предела. С тех пор ученые искали решение, которое позволило бы преодолеть максимальную тактовую частоту, которую могут обеспечить кремниевые чипы. И именно тогда было сделано открытие графена.
Благодаря графену ученым удалось достичь скорости, которая была в тысячу раз выше, чем у кремниевых чипов. Процессоры на основе графена потребляли в сотни раз меньше энергии, чем их кремниевые аналоги. Кроме того, они также обеспечивают меньший размер и большую функциональность устройств, имеющих их.
На сегодняшний день не существует реального прототипа этой вычислительной системы. Она все еще существует только на бумаге. Но ученые изо всех сил пытаются придумать реальную модель, которая произведет революцию в мире вычислений.
Однако есть один недостаток. Кремний служит хорошим полупроводником, который способен не только переносить электричество, но и удерживать его. Графен, с другой стороны, является "сверхпроводником", который переносит электричество со сверхвысокой скоростью, но не может удерживать заряд.
Как мы все хорошо знаем, двоичная система требует, чтобы транзисторы включались и выключались, когда нам это нужно. Это позволяет системе сохранять сигнал, чтобы сохранить некоторые данные для последующего использования. Например, для чипов оперативной памяти жизненно важно сохранить сигнал. В противном случае наши программы остановились бы в тот момент, когда они открылись.
Графен не может удерживать сигналы, потому что он переносит электричество так быстро, что между сигналами "включено" и "выключено" почти нет времени. Это не значит, что в вычислительной технике нет места графеновым технологиям. Они по-прежнему могут использоваться для доставки данных на максимальной скорости и, вероятно, могут быть использованы в чипах, если они объединены с другой технологией.
Помимо квантовых и графеновых технологий, существуют и другие способы развития процессора в будущем. Тем не менее, ни один из них не кажется более реалистичным, чем эти два.
Благодарю за прочитанную статью, ставте лайкки, подписывайтесь на канал.
Информация взята из открытых источников. Оригинал статьи здесь.
