फास्टर, थिनर, सस्ता: क्या कोएमी का कानून नया मूर का नियम है?

लैपटॉप, मोबाइल और टैबलेट हर साल सस्ते, स्लीकर, अधिक शक्तिशाली हो जाते हैं, जबकि बैटरी की लाइफ लंबी होती जाती है। क्या आपने कभी सोचा है कि ऐसा क्यों है और अगर उपकरणों में हमेशा के लिए सुधार जारी रह सकता है?

पहले प्रश्न का उत्तर शोधकर्ताओं द्वारा खोजे गए तीन कानूनों द्वारा समझाया गया है, जिन्हें मूर के कानून, डेनेर्ड स्केलिंग और कोओमी के कानून के रूप में जाना जाता है। कंप्यूटिंग पर इन कानूनों के प्रभाव को समझने के लिए पढ़ें और भविष्य में वे हमें कहां ले जा सकते हैं।

मूर का नियम क्या है?

यदि आप एक नियमित MakeUseOf पाठक हैं, तो आप संभवतः पौराणिक मूर के कानून से अवगत हैं।

इंटेल के सीईओ और सह-संस्थापक गॉर्डन मूर ने पहली बार 1965 में इसकी शुरुआत की थी।

उन्होंने भविष्यवाणी की कि एक चिप पर ट्रांजिस्टर की संख्या लगभग हर दो साल में दोगुनी हो जाएगी और सालाना बनाने के लिए 20 से 30 प्रतिशत सस्ता हो जाएगा। इंटेल का पहला प्रोसेसर 1971 में 2,250 ट्रांजिस्टर और 12 मिमी के क्षेत्र के साथ जारी किया गया था². आज के सीपीयू में प्रति मिलीमीटर वर्ग में लाखों ट्रांजिस्टर होते हैं।

जबकि यह एक भविष्यवाणी के रूप में शुरू हुआ, उद्योग ने भी मूर के कानून को एक रोडमैप के रूप में अपनाया। पांच दशकों के लिए, कानून की भविष्यवाणी ने कंपनियों को दीर्घकालिक रणनीति बनाने की अनुमति दी, यह जानते हुए कि, यहां तक ​​कि अगर योजना के स्तर पर उनके डिजाइन असंभव थे, तो मूर के कानून उचित रूप से सामान वितरित करेंगे पल।

यह कई क्षेत्रों में दस्तक देने वाला प्रभाव था, जिसमें गेम के कभी-कभी सुधारने वाले ग्राफिक्स से लेकर डिजिटल कैमरों में मेगापिक्सेल की संख्या शामिल है।

हालांकि, कानून का एक शेल्फ-जीवन है, और प्रगति की दर धीमी हो रही है। हालांकि चिपमेकर जारी हैं सिलिकॉन चिप्स की सीमा के आसपास नए तरीके खोजें, मूर खुद मानते हैं कि यह अब इस दशक के अंत तक काम नहीं करेगा। लेकिन, यह गायब होने वाली तकनीक का पहला कानून नहीं होगा।

जब मूर का नियम समाप्त होता है: सिलिकॉन चिप्स के लिए 3 विकल्प

मूर के कानून ने दशकों से तकनीकी विकास की गति तय की है। लेकिन तब क्या होता है जब इसकी भौतिक सीमाएं पूरी हो जाती हैं?

क्या कभी डेनार्ड स्केलिंग हुआ?

1974 में, आईबीएम के शोधकर्ता रॉबर्ट डेनार्ड ने देखा कि, जैसा कि ट्रांजिस्टर सिकुड़ते हैं, उनका बिजली का उपयोग उनके क्षेत्र के लिए आनुपातिक रहता है।

डेनार्ड स्केलिंग, जैसा कि ज्ञात हो गया है, हर 18 महीनों में ट्रांजिस्टर क्षेत्र 50 प्रतिशत कम हो जाता है, जिससे घड़ी की गति 40 प्रतिशत बढ़ जाती है, लेकिन बिजली की खपत के समान स्तर के साथ।

दूसरे शब्दों में, प्रति वाट गणना की संख्या एक घातीय लेकिन विश्वसनीय दर से बढ़ेगी, और ट्रांजिस्टर तेजी से, सस्ता और कम बिजली का उपयोग करेंगे।

Dennard स्केलिंग की उम्र में, प्रदर्शन में सुधार चिपमेकर्स के लिए एक पूर्वानुमानित प्रक्रिया हुआ करती थी। उन्होंने सिर्फ सीपीयू में अधिक ट्रांजिस्टर जोड़े और घड़ी की आवृत्तियों को उभार दिया।

उपभोक्ता के लिए यह समझना भी आसान था: 3.0 गीगाहर्ट्ज पर चलने वाला प्रोसेसर 2.0 गीगाहर्ट्ज पर चलने वाले एक से अधिक तेज था, और प्रोसेसर तेज गति से चलते रहे। दरअसल, सेमीकंडक्टर्स (ITRS) के लिए इंटरनेशनल टेक्नोलॉजी रोडमैप एक बार घड़ी की दरों तक पहुंच जाएगा 2013 तक 12GHz!

फिर भी, आज बाजार पर सबसे अच्छा प्रोसेसर सिर्फ 4.1GHz का आधार आवृत्ति है। क्या हुआ?

दीनार्ड स्केलिंग का अंत

घड़ी की गति 2004 के आसपास कीचड़ में फंस गई जब बिजली के उपयोग में कमी ने ट्रांजिस्टर के सिकुड़ने की दर के साथ गति को रोक दिया।

ट्रांजिस्टर बहुत छोटे हो गए, और विद्युत प्रवाह लीक होने लगा, जिससे अत्यधिक गर्मी और उच्च तापमान पैदा हो गया, जिससे त्रुटियों और उपकरणों को नुकसान पहुंचा। इसका एक कारण है आपके कंप्यूटर चिप में हीट सिंक क्यों है. डेन्नार्ड स्केलिंग भौतिकी के नियमों द्वारा निर्धारित सीमा तक पहुंच गया था।

अधिक कोर, अधिक समस्याएं

ग्राहकों और पूरे उद्योगों के साथ नित्य गति में सुधार के आदी, चिप निर्माताओं को एक समाधान की आवश्यकता थी। इसलिए, उन्होंने बढ़ते प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए प्रोसेसर के रूप में कोर को जोड़ना शुरू कर दिया।

हालांकि, एकाधिक कोर एकल-कोर इकाइयों पर केवल घड़ी की गति को बढ़ाने के रूप में प्रभावी नहीं हैं। अधिकांश सॉफ्टवेयर मल्टीप्रोसेसिंग का लाभ नहीं ले सकते हैं। मेमोरी कैशिंग और बिजली की खपत अतिरिक्त अड़चनें हैं।

मल्टीकोर चिप्स की चाल ने डार्क सिलिकॉन के आगमन को भी रोक दिया।

द डार्क एज ऑफ़ सिलिकन

यह जल्द ही स्पष्ट हो गया कि अगर एक साथ कई कोर का उपयोग किया जाता है, तो विद्युत प्रवाह रिसाव हो सकता है, जिससे ओवरहेटिंग समस्या फिर से जीवित हो सकती है जिसने सिंगल-कोर चिप्स पर डेन्र्ड स्केलिंग को मार दिया।

परिणाम मल्टीकोर प्रोसेसर है जो एक बार में अपने सभी कोर का उपयोग नहीं कर सकता है। अधिक कोर आप जोड़ते हैं, चिप के ट्रांजिस्टर के अधिक को "डार्क सिलिकॉन" नामक एक प्रक्रिया में बंद या धीमा करना पड़ता है।

इसलिए, हालांकि मूर का नियम अधिक ट्रांजिस्टर को एक चिप पर फिट होने देना जारी रखता है, सीपीयू अचल संपत्ति में अंधेरे सिलिकॉन दूर खा रहा है। इसलिए, अधिक कोर जोड़ना व्यर्थ हो जाता है, क्योंकि आप एक ही समय में उन सभी का उपयोग करने में असमर्थ हैं।

कई कोर का उपयोग करके मूर के कानून को बनाए रखना एक मृत अंत प्रतीत होता है।

मूर का कानून कैसे जारी रह सकता है

एक उपाय सॉफ्टवेयर मल्टीप्रोसेसिंग में सुधार करना है। जावा, सी ++, और एकल कोर के लिए डिज़ाइन की गई अन्य भाषाएं गो जैसे लोगों को रास्ता देगी, जो समवर्ती चलने में बेहतर हैं।

एक अन्य विकल्प फ़ील्ड-प्रोग्रामेबल गेट एरेज़ (FPGAs) का उपयोग बढ़ रहा है, एक प्रकार का अनुकूलन योग्य प्रोसेसर जिसे खरीद के बाद विशिष्ट कार्यों के लिए पुन: कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक FPGA को ग्राहक द्वारा वीडियो को संभालने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है या कृत्रिम बुद्धिमत्ता अनुप्रयोगों को चलाने के लिए विशेष रूप से अनुकूलित किया जा सकता है।

विभिन्न सामग्रियों से बाहर बिल्डिंग ट्रांजिस्टर, जैसे कि ग्राफीन, मूर की भविष्यवाणी से अधिक जीवन को निचोड़ने के लिए एक और क्षेत्र की जांच की जा रही है। और, लाइन के नीचे, क्वांटम कंप्यूटिंग गेम को पूरी तरह से बदल सकती है।

द कोआयमी के नियम का भविष्य

2011 में, प्रोफेसर जोनाथन कोओमी ने दिखाया कि पीक-आउटपुट ऊर्जा दक्षता (शीर्ष गति पर चलने वाले प्रोसेसर की दक्षता) ने मूर के नियम द्वारा वर्णित प्रसंस्करण शक्ति प्रक्षेपवक्र को प्रतिध्वनित किया।

कोओमी के नियम ने पाया कि, 1940 के दशक में वैक्यूम-ट्यूब जानवरों से लेकर 1990 के दशक के लैपटॉप तक, ऊर्जा के जूल प्रति गणना 1.55 वर्षों में मज़बूती से दोगुनी हो गई थी। दूसरे शब्दों में, एक निश्चित कार्य द्वारा उपयोग की जाने वाली बैटरी हर 19 महीने में आधी हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा को प्रत्येक दशक में 100 के कारक से गिरने वाली एक विशिष्ट गणना की आवश्यकता होती है।

जबकि मूर के नियम और डेनार्ड स्केलिंग डेस्कटॉप और लैपटॉप की दुनिया में बेहद महत्वपूर्ण थे, जिस तरह से हम उपयोग करते हैं प्रोसेसर इतना बदल गया है कि कोएमी के कानून द्वारा वादा की गई ऊर्जा दक्षता शायद अधिक प्रासंगिक है आप प।

लैपटॉप, मोबाइल, टैबलेट और विविध गैजेट्स के बीच आपका कंप्यूटिंग जीवन कई उपकरणों के बीच विभाजित होने की संभावना है। के इस युग में प्रसार कंप्यूटिंग, बैटरी जीवन और प्रदर्शन-प्रति-वाट हमारे कई-कोर वाले प्रोसेसर से अधिक गीगा को निचोड़ने से अधिक महत्वपूर्ण हो रहे हैं।

इसी तरह, हमारे अधिक प्रसंस्करण से बड़े पैमाने पर क्लाउड कंप्यूटिंग डेटा केंद्रों को आउटसोर्स किया गया है, कोओमी के कानून के ऊर्जा लागत निहितार्थ तकनीकी दिग्गजों के लिए बहुत रुचि रखते हैं।

हालांकि, 2000 के बाद से, कोएमी के कानून द्वारा वर्णित ऊर्जा दक्षता के उद्योग-व्यापी दोहरीकरण ने डेन्नार्ड स्केलिंग की समाप्ति और मूर के कानून के पतन के कारण धीमा कर दिया है। कोएमी का नियम अब हर 2.6 साल में उद्धार करता है, और एक दशक के दौरान, ऊर्जा दक्षता केवल 100 के बजाय सिर्फ 16 के कारक से बढ़ जाती है।

यह कहना समय से पहले हो सकता है कि कोएमी के नियम पहले से ही डेनार्ड और मूर के सूर्यास्त में पीछा कर रहे हैं। 2020 में, एएमडी ने बताया कि इसके एएमडी रियजेन 7 4800 एच प्रोसेसर की ऊर्जा दक्षता एक कारक द्वारा बढ़ी है 31.7 अपने 2014 सीपीयू की तुलना में, कोमी के कानून को समय पर और पर्याप्त बढ़ावा देता है।

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Koomey के कानून का विस्तार करने के लिए क्षमता को फिर से परिभाषित करना

पीक-आउटपुट पावर दक्षता कंप्यूटिंग क्षमता का मूल्यांकन करने का सिर्फ एक तरीका है और एक जो अब पुराना हो सकता है।

यह मीट्रिक पिछले दशकों में अधिक समझ में आया, जब कंप्यूटर दुर्लभ थे, महंगे संसाधन जो कि उपयोगकर्ताओं और अनुप्रयोगों द्वारा उनकी सीमा तक धकेल दिए जाते थे।

उदाहरण के लिए, वीडियो गेम चलाते समय, अधिकांश प्रोसेसर अपने जीवन के बस एक छोटे से हिस्से के लिए चरम प्रदर्शन करते हैं। अन्य कार्यों, जैसे संदेशों की जांच करना या वेब ब्राउज़ करना, बहुत कम शक्ति की आवश्यकता होती है। जैसे, औसत ऊर्जा दक्षता फोकस बन रही है।

Koomey ने इस "विशिष्ट-उपयोग दक्षता" की गणना प्रति वर्ष किए गए संचालन की संख्या को विभाजित करके की है उपयोग की गई कुल ऊर्जा और यह तर्क देती है कि उसे अपने मूल में प्रयुक्त "पीक-यूज़ दक्षता" मानक को बदलना चाहिए सूत्रीकरण।

यद्यपि विश्लेषण अभी भी प्रकाशित किया जाना है, 2008 और 2020 के बीच, ठेठ-उपयोग दक्षता की उम्मीद है हर 1.5 साल में दोगुना हो जाता है, कोएमी लॉ को इष्टतम दर पर लौटाता है जब मूर का कानून अपने में था प्रधान।

कोओमी के नियम का एक निहितार्थ यह है कि उपकरण आकार में कम होते रहेंगे और कम शक्ति वाले बनेंगे। सिकुड़ते हुए- लेकिन फिर भी उच्च गति वाले प्रोसेसर जल्द ही इतने कम शक्ति वाले हो सकते हैं कि वे आकर्षित करने में सक्षम होंगे पर्यावरण से सीधे उनकी ऊर्जा, जैसे पृष्ठभूमि गर्मी, प्रकाश, गति, और अन्य स्रोत

इस तरह के सर्वव्यापी प्रसंस्करण उपकरणों में इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) की सही उम्र की शुरूआत करने की क्षमता है और यह आपके स्मार्टफोन को 1940 के वैक्यूम-ट्यूम बीहमोथ्स के रूप में पुरातन रूप देता है।

हालांकि, जैसा कि वैज्ञानिक और इंजीनियर "विशिष्ट-उपयोग दक्षता" को चुनने के लिए अधिक से अधिक नई तकनीकों की खोज करते हैं और उन्हें लागू करते हैं कंप्यूटर के कुल ऊर्जा उपयोग में इतनी गिरावट आने की संभावना है कि विशिष्ट-उपयोग के स्तर पर, केवल पीक-आउटपुट ही पर्याप्त होगा उपाय।

पीक-आउटपुट का उपयोग एक बार फिर ऊर्जा दक्षता विश्लेषण के लिए संकेत बन जाएगा। इस परिदृश्य में, कोएमी का कानून अंततः भौतिकी के उन्हीं नियमों का सामना करेगा जो मूर के कानून को धीमा कर रहे हैं।

भौतिकी के वे नियम, जिनमें उष्मागतिकी का दूसरा नियम शामिल है, का अर्थ है कि कोओमी का कानून 2048 के आसपास समाप्त हो जाएगा।

क्वांटम कम्प्यूटिंग सब कुछ बदल देगा

अच्छी खबर यह है कि तब तक, क्वांटम कंप्यूटिंग को अच्छी तरह से विकसित किया जाना चाहिए, एकल परमाणुओं के आधार पर ट्रांजिस्टर के साथ आम तौर पर, और शोधकर्ताओं की एक नई पीढ़ी को भविष्य के बारे में भविष्यवाणी करने के लिए कानूनों के एक पूरे सेट की खोज करनी होगी कंप्यूटिंग।

AMD बनाम। इंटेल: बेस्ट गेमिंग सीपीयू क्या है?

यदि आप एक गेमिंग पीसी का निर्माण कर रहे हैं और एएमडी और इंटेल सीपीयू के बीच फटे हैं, तो यह सीखने का समय है कि आपके गेमिंग रिग के लिए कौन सा प्रोसेसर सबसे अच्छा है।

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