3. Основные препятствия на пути повышения быстродействия цифровых вычислительных машин и способы их преодоления

Охлаждение. При повышении быстродействия повышается выход тепловой энергии. Следовательно, необходимо достаточно эффективное для системы охлаждение. На данный момент существует охлаждение: -отсутствующее, - пассивное,  -активное. Активное подразделяется на радиатор+вентилятор , жидкостное и креоохлаждение (жидкий азот). Но если очень сильно повысить быстродействие, термовыход на малой площади будет огромен, и устройство может сгореть.

Размер. При повышении быстродействия усложняется схема устройства, и зачастую её размер. Т.к. максимальный размер ограничен размерностью кристалла, всегда придётся делать элементы маленькими. Но есть этому предел.

Физическая база  - электрон. Главную роль в устройстве компьютера играют электроны. Оседая в ячейках памяти и регистрах процессора, они формируют информацию, с которой работает пользователь. Но скорость электронов конечна и не очень велика. И время, которое необходимо электрону для прохождения по системе, становится решающей преградой в дальнейшем повышении производительности. Выход можно найти либо в уменьшении размеров систем, либо в новом подходе к их устройству. И поскольку бесконечно уменьшать размеры нельзя, в ход идут новые алгоритмы работы и попытки заменить электроны другими частицами.

4. Закон Мура и его влияние на развитие средств вычислительной техники

Зако́н Му́ра—эмпирическоенаблюдение, изначально сделанноеГордоном Муром, согласно которому (в современной формулировке) количествотранзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. Часто цитируемый интервал в 18 месяцев связан с прогнозом Давида Хауса изIntel, по мнению которогопроизводительностьпроцессоров должна удваиваться каждые 18 месяцев из-за сочетания роста количества транзисторов и быстродействия каждого из них.

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

В 1965 году(через шесть лет после изобретенияинтегральной схемы) один из основателейIntelГордон Мур в процессе подготовки выступления обнаружилзакономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое. Мур пришел к выводу, что при сохранении этой тенденции мощность вычислительных устройств за относительно короткий промежуток времени может вырасти экспоненциально. Это наблюдение получило название закона Мура.

Важно то, что закон Мура устанавливает ориентиры для развития всей полупроводниковой промышленности. Он стал правилом для специалистов и бизнесменов, позволяющим предсказывать потенциальные возможности будущих, еще не созданных изделий даже в случаях отсутствия соответствующих технологий.