Экзаменационный билет №16

1. Возможные пути создания нанопроцессора

Нанотехноло́гия — область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.

Ученые Гарвардского университета, совместно с компанией MITRE Corporation создали революционный нанопроцессор, получивший название "nanoFSM", способный перевернуть всю компьютерную отрасль. Нанопроцессор, состоит из транзисторов в 10 000 раз меньших человеческого волоса, объединённых в готовые блоки, способные совершать арифметические и логические операции.  Размер готового к работе нанопроцессора при этом не больше нервной клетки человека. Одной из важных особенностей разработки является малая энергозависимость и способность сохранять свое состояние после отключения питания.  Сверхмалые размеры и особенности нанопроцессора позволят использовать разработку во многих областях, в первую очередь, позволяя создать нанороботов из фантастической литературы.  Кроме того, блочная архитектура позволяет создавать мощные вычислительные схемы, не разрабатывая новый процессор, а лишь меняя в нем блоки, что должно сказаться на его стоимости. 

Ученые Гарвардского университета создали первый в мире нанопроцессор. Он состоит из сотен мельчайших транзисторов, каждый из которых в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Такая архитектура позволит монтировать более крупные вычислительные системы, расширяя возможности компьютеров. Нанопроцессор может быть запрограммирован на выполнения последовательности простых арифметических или логических действий.

Транзисторы являются энергонезависимыми. По оценке разработчиков, в перспективе новые нанопроцессоры могут быть использованы для управления различными миниатюрными системами, включая различные медицинские инструменты или роботов, по своим размерам сопоставимых с насекомыми.

Специалисты Гарвардского университета в сотрудничестве с их коллегами из компании MITRE разработали и продемонстрировали первый в мире программируемый нанопроцессор.

Прототип компьютерной системы, по мнению ученых, является значительным шагом в сторону усложнения компьютерных цепей, которые могут быть собраны из компонентов нанометрового размера.

Исследователям удалось впервые показать, что сверхминиатюрные наноцепи можно запрограммировать на выполнение базовых арифметических и логических функций.

В роли «комплектующих», из которых был построен нанопроцессор, выступили германий-кремниевые проводники диаметром 30 нм. Из них были сформированы транзисторы, важным достоинством которых является способность сохранять состояние в отсутствие питания. Это позволит существенно уменьшить энергопотребление будущих процессоров. Второе ключевое свойство полученной схемы — ее можно перепрограммровать, изменив конфигурацию. Наконец, важной особенностью использованного исследователями подхода является масштабируемость — применяя те же приемы, которые были задействованы для изготовления прототипа, можно создавать более сложные схемы.