¿La velocidad de la CPU ya ha violado la ley de Moore?

Recuerdo que alrededor de 1995 tenía una computadora con una velocidad de CPU de 75 MHz.

Luego, un par de años más tarde, alrededor de 1997, tenía uno que era de 211 MHz.

Luego, unos años más tarde, alrededor del año 2000, tenía uno que era como 1.8 GHz, luego, alrededor de 2003, tenía uno que era de aproximadamente 3 GHz.

Ahora, casi 8 años después, todavía están al máximo a 3 GHz. ¿Esto se debe a la Ley de Moore?

Lo primero, recuerda que la Ley de Moore no es una ley, es solo una observación. Y no tiene que ver con la velocidad, no directamente de todos modos.

Originalmente era solo una observación de que la densidad de componentes casi se duplica en cada [período de tiempo], eso es todo, nada que ver con la velocidad.
Como efecto secundario, efectivamente hizo las cosas más rápidas (más cosas en el mismo chip, las distancias son más cercanas) y más baratas (se necesitan menos chips, más chips por oblea de silicio).

Sin embargo, hay límites. A medida que el diseño del chip sigue la ley de Moore y los componentes se hacen más pequeños, aparecen nuevos efectos. A medida que los componentes se hacen más pequeños, obtienen más área de superficie en relación con su tamaño, y la corriente se escapa, por lo que necesita bombear más electricidad al chip. Eventualmente, pierde suficiente jugo como para que el chip se caliente y desperdicie más corriente de la que puede usar.

Aunque no estoy seguro, este es probablemente el límite de velocidad actual, que los componentes son tan pequeños que es más difícil hacerlos electrónicamente estables. Hay nuevos materiales para ayudar esto, pero hasta que aparezca un material completamente nuevo (diamantes, grafeno) nos acercaremos a los límites de velocidad de MHz sin procesar.

Dicho esto, CPU MHz no es la velocidad de la computadora, al igual que la potencia no es la velocidad de un automóvil. Hay muchas maneras de hacer las cosas más rápido sin un número superior de MHz más rápido.

EDICIÓN TARDÍA

La ley de Moore siempre se refería a un proceso, que puede duplicar la densidad de los chips en un marco de tiempo repetitivo regular. Ahora parece que el proceso de menos de 20 nm puede estar estancado. Se está enviando nueva memoria en el mismo proceso que la memoria anterior . Sí, este es un punto único, pero puede ser un presagio del futuro.

OTRA EDICIÓN TARDÍA Un artículo de Ars Technica casi declarándolo muerto . Fue divertido tenerte cerca por 50 años.

La ley de Moore describe una tendencia a largo plazo en la historia del hardware informático. El número de transistores que se pueden colocar de forma económica en un circuito integrado se ha duplicado aproximadamente cada dos años. No se trata de la velocidad del reloj.

Además, la velocidad de reloj de una CPU no es un indicador confiable de su potencia de procesamiento .

Cuanto más rápida sea la velocidad del reloj, mayores serán las caídas de voltaje para hacer una señal coherente. Cuanto mayor sea el voltaje necesario para aumentar, más energía se requiere. Cuanta más potencia se requiera, más calor emitirá su chip. Esto degrada los chips más rápido y los ralentiza.

En cierto punto, simplemente no vale la pena aumentar más la velocidad del reloj, ya que el aumento de la temperatura sería más de lo que sería agregar otro núcleo. Es por eso que hay un aumento en el número de núcleos.

Al agregar más núcleos, el calor aumenta linealmente. Es decir, hay una relación constante entre la velocidad del reloj y el consumo de energía. Al hacer que los núcleos sean más rápidos, existe una relación cuadrática entre el calor y los cylces de reloj. Cuando las dos relaciones son iguales, es hora de obtener otro núcleo.

Esto es independiente de la Ley de Moore, pero dado que la pregunta es sobre el número de ciclos de reloj, no el número de transistores, esta explicación parece más adecuada. Cabe señalar que la ley de Moore sí da limitaciones propias.

EDITAR: Más transistores significa que se realiza más trabajo por ciclo de reloj. Esta es una métrica muy importante que a veces se pasa por alto (es posible que una CPU de 2Ghz supere a una CPU de 3Ghz) y esta es un área importante de innovación en la actualidad. Entonces, a pesar de que las velocidades del reloj han sido constantes, los procesadores se han vuelto más rápidos en el sentido de que pueden hacer más trabajo por unidad de tiempo.

EDITAR 2: Aquí hay un enlace interesante que tiene más información sobre temas relacionados. Puede encontrar esto útil.

EDITAR 3: Sin relación con el número total de ciclos de reloj (número de núcleos * ciclos de reloj por núcleo) está el problema del paralelismo. Si un programa no puede paralelizar sus instrucciones, el hecho de que tenga más núcleos no significa nada. Solo puede usar uno a la vez. Esto solía ser un problema mucho mayor de lo que es hoy. La mayoría de los lenguajes actuales soportan el paralelismo mucho más de lo que solían, y hay algunos lenguajes (en su mayoría lenguajes de programación funcionales) que lo han convertido en una parte central del lenguaje (ver Erlang , Ada y Go como ejemplos).

La ley de Moore predijo que el número de transistores se duplicaría cada 18 meses. En el pasado, esto significaba que las velocidades de reloj podían duplicarse. Una vez que obtuvimos alrededor de 3 ghz, los fabricantes de hardware se dieron cuenta de que estaban luchando contra las limitaciones de velocidad de la luz.

¿Recuerdas cómo la velocidad de la luz es 299,792,458 metros / segundo? Eso significa que en una máquina de 3ghz, la luz viajará aproximadamente un tercio de metro por ciclo de reloj. Esa es la luz que viaja por el aire. Tenga en cuenta que la electricidad es más lenta que eso, y que las puertas y los transistores son aún más lentos y no hay mucho que pueda hacer en tanto tiempo. Como resultado, las velocidades de reloj disminuyeron un poco y, en cambio, el hardware se movió hacia múltiples núcleos.

Herb Sutter habló sobre esto en su artículo de 2005 "Free Lunch is Over":

http://www.gotw.ca/publications/concurrency-ddj.htm

Los chips basados ​​en silicio tienen un límite de reloj general de 5 GHz más o menos antes de que literalmente comiencen a fundirse. Hubo una investigación sobre el uso de arseniuro de galio (GaAs), que permitiría a los chips tener velocidades de reloj más altas, como en los cientos de GHz, pero no estoy seguro de qué tan lejos llegó.

Pero la Ley de Moore tiene que ver con los transistores en un chip, no con el rendimiento o la velocidad del reloj. Y a ese respecto, supongo que se podría decir que seguimos cumpliendo con la ley de Moore ramificándonos en múltiples núcleos de procesamiento que todavía están en el mismo chip.

Según el artículo de Wikipedia sobre la Ley de Moore , se espera que continúe hasta 2015.

Si desea conocer otra forma en que podemos tener procesadores más rápidos a las mismas velocidades de reloj, también tiene que ver con la cantidad de instrucciones que se pueden llevar a cabo por pulso de reloj. Ese número ha aumentado constantemente a lo largo de los años.

La línea de tiempo de las instrucciones por segundo es una buena tabla del número de instrucciones por ciclo de reloj.

No soy un experto en EE o física, pero he estado comprando computadoras aproximadamente cada tres o cuatro años desde 1981 (en el '81 compré mi primer Sinclair ZX81 y tres años después un Commadore 64, juguetes realmente, y luego mi primer IBM clon en 1987), así que tengo 30 años de "datos de campo" sobre este tema.

Incluso usando mi primer clon de IBM en el '87 como punto de partida (que tenía 640k de RAM y un disco duro de 32MB), al multiplicar todo por dos cada 18 meses, obtengo 10GB de RAM hoy y un disco duro de 1TB. Maldita sea cerca !!!! Solo un poco de RAM y un poco menos de HD que lo que se encuentra en mi escritorio hoy.

Teniendo en cuenta que esta "ley" obviamente tenía la intención de ser una expectativa general del crecimiento exponencial de la potencia de la computadora en el futuro, me sorprendió francamente cuán precisa fue esencialmente durante tres décadas. Si tan solo los "viajes espaciales civiles", los "robots personales" y los "autos flotantes" hubieran experimentado un crecimiento exponencial similar. Lástima.

Pero desde la perspectiva de un usuario ESTRICTAMENTE, la Ley de Moore parece mantenerse firme POR AHORA.

El moderador condensa múltiples respuestas:

Aunque la ley de Moore aborda explícitamente el número de transistores en un microchip, esto no es sino UN SOLO punto de referencia en un mundo mucho más amplio de tecnologías que avanzan a una velocidad exponencial.

Perder el tiempo con las velocidades de reloj pierde el punto. Solo hay que mirar los puntos de referencia de la CPU PassMark: http://www.cpubenchmark.net/high_end_cpus.html , para ver que las computadoras se están volviendo MUCHO más potentes CADA DÍA.

La cantidad de transistores en un chip es simplemente un componente para mejorar la potencia de la computadora actual.

Aunque no soy Moore ni lo conozco, supongo que, en un sentido más amplio, su ley fue un intento de predecir el aumento exponencial de la potencia informática. Eligió "número de transistores en un chip" como HORMIGÓN y lo más importante, criterio cuantificable en lugar de una afirmación mucho más "ambigua y difícil de probar" de que "la potencia de la computadora se duplicará cada dos años". Para probar su teoría, claramente se necesitaba algo que pudiera medirse fácilmente como criterio. Pero me arriesgaré aquí y sugeriré que él estaba prediciendo una tendencia más amplia que trata con CADA aspecto de las computadoras.

Todavía podemos hacer que los procesadores vayan más rápido con silicio (pero no demasiado rápido), pero en este punto es más barato / más eficiente simplemente hacer que los procesadores (o sus núcleos) sean más pequeños, y colocar más de ellos en un dado. Los materiales más nuevos, como el grafeno, expulsan el silicio del agua en términos de velocidad de conmutación del transistor, pero todavía tenemos que dominar el proceso de fabricación. Tenga paciencia, vendrá más velocidad, probablemente más temprano que tarde.