Зако́н Му́ра ( англ. Moore's law ) — эмпирическое наблюдение, изначально сделанное Гордоном Муром , согласно которому (в современной формулировке) количество транзисторов , размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. Часто цитируемый интервал в 18 месяцев связан с прогнозом Давида Хауса из Intel , по мнению которого, производительность процессоров должна удваиваться каждые 18 месяцев из-за сочетания роста количества транзисторов и увеличения тактовых частот процессоров .

Рост на кристалле микропроцессора показан на графике. Точки соответствуют наблюдаемым данным, а прямая — периоду удвоения в 24 месяца.

История

В 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы ) один из основателей Intel Гордон Мур в процессе подготовки выступления нашел закономерность : появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое. Он предсказал, что к 1975 году количество элементов в микросхеме вырастет до 2 ¹⁶ (65536) с 2 ⁶ (64) в 1965 году . Мур пришел к выводу, что при сохранении этой тенденции мощность вычислительных устройств за относительно короткий промежуток времени может вырасти экспоненциально. ^{[ источник не указан 2337 дней ]} Это наблюдение получило название — закон Мура.

В 1975 году Гордон Мур внёс в свой закон коррективы, согласно которым удвоение числа транзисторов будет происходить каждые два года (24 месяца) .

По поводу эффектов, обусловленных законом Мура, в журнале « В мире науки » было приведено такое сравнение:

«Если бы за последние 25 лет авиационная промышленность развивалась столь же стремительно, как вычислительная техника, то Boeing 767 можно было бы приобрести сегодня за 500 долл. и облететь на нем земной шар за 20 мин, израсходовав при этом 19 литров горючего. При этой аналогии, хотя и не совсем точной, можно судить о темпах снижения стоимости и энерогопотребления и роста быстродействия вычислительных машин».

— Журнал « В мире науки » (1983, № 08)
(русское издание « Scientific American »)

В 2003 году Мур опубликовал работу «No Exponential is Forever: But „Forever“ Can Be Delayed!», в которой признал, что экспоненциальный рост физических величин в течение длительного времени невозможен, и постоянно достигаются те или иные пределы. Лишь эволюция транзисторов и технологий их изготовления позволяла продлить действие закона ещё на несколько поколений .

В 2007 году Мур заявил, что закон, очевидно, скоро перестанет действовать из-за атомарной природы вещества и ограничения скорости света .

Второй закон Мура

Существует масса схожих утверждений, которые характеризуют процессы экспоненциального роста, также именуемых «законами Мура». К примеру, менее известный « » , введённый в 1998 году , который гласит, что стоимость фабрик по производству микросхем экспоненциально возрастает с усложнением производимых микросхем. Так, стоимость фабрики, на которой корпорация Intel производила микросхемы динамической памяти ёмкостью 1 Кбит, составляла $4 млн , а оборудование по производству микропроцессора Pentium по 0,6-микрометровой технологии с 5,5 млн транзисторов обошлось в $2 млрд . Стоимость же Fab32, завода по производству процессоров на базе 45-нм техпроцесса, составила $3 млрд .

Следствия и ограничения

Параллелизм и закон Мура

В последнее время, чтобы получить возможность задействовать на практике ту дополнительную вычислительную мощность, которую предсказывает закон Мура, стало необходимо задействовать параллельные вычисления . На протяжении многих лет производители процессоров постоянно увеличивали тактовую частоту и параллелизм на уровне инструкций, так что на новых процессорах старые однопоточные приложения исполнялись быстрее без каких-либо изменений в программном коде .

Примерно с середины 2000-х годов производители процессоров предпочитают, по разным причинам, многоядерные архитектуры, и для получения всей выгоды от возросшей производительности ЦП программы должны переписываться в соответствующей манере. Однако не каждый алгоритм поддается распараллеливанию , определяя, таким образом, фундаментальный предел эффективности решения вычислительной задачи согласно закону Амдала .

Литература

• . IEEE , 2016. Прогноз до 2030 года. (англ.)

Ссылки

• А. Скоробов . // Сайт математико-механического факультета УрГУ , 2005
• Сергей Шашлов . // IXBT, 20 апреля 2005
  • // Intel, 2005 (англ.)
• // CNews , 25 сентября 2022

Примечания