51

5 Основные направления развития вычислительной техники

За полувековую историю вычислительная техника совершила гигантскийскачокв своем развитии, никакаядругая отрасль промышленностине развивалась столь бурными темпами.

В таблице 5.1. в качестве примера приведены данные об эволюции основных линий процессоров, выпущенной фирмойIntel [1]. Как видим, за совсем короткое время основные параметры микропроцессоров увеличились более чем в тысячу раз.

Таблица 5.1 – Эволюция основных видов процессоров фирмы Intel

Примерно такие же темпы роста характеристик у других основных узлов компьютера (оперативной памяти, дисковых запоминающих устройств). Сравним – в первых IBM PC (1981г.) емкость ОЗУ составляла 64 кбайт, у современного персонального компьютера она равна уже от 512

52

Мбайт до 2 Gb и выше, первые поколения винчестеровских дисков имели емкость 5-10 Мбайт, а современные от 500 Гбайт и до 1,5-2 Тб и выше.

Таким образом, даже без принципиальной смены физических принципов функционирования ЭВМ, а только за счет конструктивных и технологических усовершенствований происходит постоянное улучшение эксплуатационных характеристик компьютеров.

Как долго будет продолжаться это поступательное развитие, сказать трудно, так как долгосрочные прогнозы в мире высоких технологий – занятие ненадежное и опасное.

Однако среднесрочный прогноз на 3-5 лет можно сделать довольно точно, так как ведущие производители компьютерного оборудования уже анонсировали свои ближайшие планы, а полный цикл конструирования и освоения производстваизделияособойсложностиявляетсяоченьдлительным и соизмеримым со временем морального старения самого изделия.

Если остановиться на самом сложном элементе компьютера, определяющем в конечном счете технический уровень всего изделия, – центральном процессоре, – то можно заметить, что прогресс здесь идет двумя параллельными путями: развитие элементной базы и совершенствование архитектуры.

5.1 Развитие элементной базы

Технология изготовления микропроцессоров развивается в направле-

нии дальнейшей миниатюризации электронных схем и, как следствие,

повышения степени их интеграции.

Уровень миниатюризации принято оценивать шагом конструкционной сетки микросхемы, определяющим ширину печатных проводников и размеры других элементов на кристалле.

Передовые фирмы уже давно освоили 0,1-микронную технологию. Элементы такой микросхемы невозможно увидеть в оптический микроскоп – только в электронный, а формирование изображения в фотолитографическом процессе ведется с помощью жесткого ультрафиолетового или рентгеновского излучения. Для измерения сверхмалых расстояний используется единица длины, в 1000 раз меньшая микрона и называемая нанометром (нм). Поэтому технологии, оперирующие с элементами таких размеров, называются нанотехнологиями.

В полном соответствии с законом Мура (о нем мы говорили в 3 главе) современные микропроцессоры представляют собой невероятно сложные устройства.

Например, кристалл Р5 фирмы Intel, выпущенный в 1993 году и получивший торговую марку Pentium, содержит около 3 млн. транзисторов,

Р6 – Pentium Pro (1996г.) – 5,5 млн., а процессор Р7 – Itanium (2001г,) имеет