|
Реферат: Задачи, деятельность эксперта в системах моделирования (Компьютеры)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Факультет кибернетики
Задание №1
Дисциплина: Теория и технология моделирования систем
|Учебная |ИБ - 1 - 93 |
|группа: | |
|Студент: |Воронов А.А. |
Задание. Рассмотреть на основе диаграммы (рис. 1) задачи деятельности
эксперта в системах моделирования.
Рис. 1 Диаграмма деятельности эксперта по моделированию
При моделировании, в зависимости от формы и методов деятельности,
эксперт может решать задачи в системах различного типа.
1. Однофазные системы
-----------------------
(о
П
С
С
П
П
С
С
П
Э
Теория
(Т)
Эксперимент
(П)
Мо
Реферат на тему: Закон Мура в действии
Закон Мура в действии
Вычислительная мощность компьютеров растет с поразительно высокой и
удивительно постоянной скоростью. Новые технологии обеспечат устойчивость
этой тенденции и в будущем.
В 1965 г соучредитель фирмы Intel Гордон Мур предсказал, что плотность
транзисторов в интегральных схемах будет удваиваться каждый год Позднее его
прогноз, названный законом Мура, был скорректирован на 18 месяцев. В
течение трех последних десятилетий закон Мура выполнялся с замечательной
точностью. Не только плотность транзисторов, но и производительность
микропроцессоров удваивается каждые полтора года
Энди Гроув, бывший главный управляющий и председатель правления Intel,
предсказал на осенней конференции Comdex'96, что к 2011 г компания выпустит
микропроцессор с 1 млрд. транзисторов и тактовой частотой 10 ГГц,
изготовленный по 0,07-мкм полупроводниковой технологии и способный
выполнять 100 млрд. операций в секунду
Основатель и главный редактор журнала Microprocessor Report Майкл Слейтер
полагает, что в будущем при внесении серьезных изменений в конструкцию
процессора или смене технологии на более совершенную для удвоения числа
транзисторов потребуется более 18 месяцев. Это будет вызвано как
усложнением логики микросхем, что приведет к увеличению времени
проектирования и отладки, так и необходимостью преодолевать все более
серьезные технологические барьеры при изготовлении ИС.
1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
При каждом переходе к технологии нового поколения, например от 0,25- к
0,18-мкм, необходимо совершенствовать многие операции, используемые при
изготовлении микросхем. Особую важность имеет фотолитографический процесс,
в котором свет с малой длиной волны фокусируется с помощью набора
прецизионных линз и проходит через фотошаблоны, соответствующие рисунку
схемы. Происходит экспонирование фоторезиста, нанесенного на поверхность
пластины после проявки, травления и химического удаления маски на пластине
формируются микроскопические детали схемы
По словам Марка Бора, директора Intel по производственным технологиям,
соответственно должны совершенствоваться источники света и оптика В конце
1999 г фирма Intel выпустит процессоры Pentium III по 0,18-мкм технологии с
использованием 248-нм источника света в глубокой УФ - области спектра, как
при производстве современных 0,25-мкм кристаллов Pentium II и Pentium III.
Но через три-четыре года при переходе к 0,13-мкм процессу предполагается
использовать излучение с длиной волны 193 нм от эксимерного лазера
По мнению Бора, вслед за 0,13-мкм может последовать 0,09-мкм процесс, в
котором будут использованы эксимерные лазеры с длиной волны 157 нм
Следующий шаг после порога 0,09 мкм будет связан с преодолением серьезного
технологического и производственного барьера освоением 0,07-мкм технологии
для обещанного Гроувом процессора 2011 г. На этом уровне для
фотолитографического процесса, по всей вероятности, потребуется излучение
от источников, работающих в чрезвычайно дальней области УФ-спектра Длина
волны составит всего 13 нм, что в перспективе может обеспечить формирование
значительно более миниатюрных транзисторов, трудность же заключается в том,
что в настоящее время нет материалов для изготовления фотошаблона,
пропускающего свет с такой малой длиной волны Для решения проблемы
потребуются совершенно новые процессы отражательной литографии и оптика,
пригодная для работы в дальней области УФ - диапазона
По мере увеличения числа транзисторов, соединительные проводники между
транзисторами становятся тоньше и располагаются ближе друг к другу, их
сопротивление и взаимная емкость растут, из-за чего увеличиваются задержки
при распространении сигналов Чтобы уменьшить сопротивление и сократить
ширину соединительных проводников в узких местах, для напыления проводников
вместо алюминия станет применяться медь, что уже происходит с кристаллами
PowerPC G3 фирмы IBM. Главный технолог компании AMD Атик Раза обещает, что
AMD начнет применять медь в новых микросхемах уже в 1999 г. Бор
прогнозирует, что медные соединения будут использоваться в будущих
процессорах Intel, выполненных с технологическими нормами 0,13 мкм и
меньше.
2. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДЕЛЫ
В будущем чрезвычайно обострятся проблемы теплоотвода и подачи мощности.
Размеры транзисторов продолжают уменьшаться, и ради достижения требуемой
скорости переключения транзисторов толщина изолирующих окислов в затворах
будет доведена до нескольких молекул, и для предохранения структуры
кристалла от пробоев придется использовать низкие напряжения Представители
Intel полагают, что через десять лет микросхемы будут работать с
напряжением около 1 В и потреб-1Я1ь мощность от 40 до 50 Вт, что
соответствует силе тока 50 А и более Проблемы равномерного распределения
столь сильного тока внутри кристалла и рассеивания огромного количества
тепла потребуют серьезных исследований
Будет ли достигнут физический предел современных методов изготовления
кремниевых приборов к 2017 г (как предсказывают многие специалисты), что
означает невозможность формировать пригодные для практического
использования транзисторы меньших размеров. Трудно заглядывать столь далеко
вперед, но исследования, проводимые в таких областях, как молекулярная
нанотехнология, оптические или фотонные вычисления, квантовые компьютеры,
вычисления на базе ДНК, хаотические вычисления, и в прочих, доступных
сегодня лишь узкому кругу посвященных, сферах науки, могут принести
результаты, которые полностью изменят принцип работы ПК, способы
проектирования и производства микропроцессоров.
В предстоящие годы значительные изменения произойдут не только в
полупроводниковых технологиях, но и в архитектуре микропроцессоров, в том
числе их логической структуре, наборах команд и регистров, внешних
интерфейсах, емкости встроенной памяти. По мнению декана Инженерной школы
Станфордского университета и соучредителя компании MIPS Computer Systems
Джона Хеннесси, завершается процесс повышения параллелизма выполнения
команд, особенно в устройствах с набором команд х86, хотя в предстоящие
годы и ожидается появление более сложных 32-разрядных процессоров х86 от
AMD, Cyrix, Intel и других компаний.
По словам Фреда Поллака, директора лаборатории Microcomputer Research Lab
фирмы Intel, существует множество творческих подходов, которые позволят
совершенствовать микроархитектуру 32-разрядных процессоров х86 еще много
лет. Однако Поллак также отмечает, что для достижения существенно более
высоких уровней производительности необходимы принципиально новые методы.
Для перехода к новому поколению приборов компании Intel и HP предложили в
октябре 1997 г. концепцию EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing —
Вычисления на базе набора команд с явно выраженным параллелизмом), которая
предполагает радикальный отход от х86. Предложенная 64-разрядная
архитектура IA-64 представляет собой первый популярный набор команд, в
котором воплощены принципы EPIC, а готовящийся к выпуску процессор Merced —
первая массовая реализация IA-64. Поллак говорит, что первоначально IA-64
будет предназначаться для рабочих станций и серверов, а будущие
высокоуровневые 32-разрядные ЦП х86 — для профессионалов и самых
требовательных домашних пользователей. Раза (фирма AMD) и Поллак полагают,
что через десять лет 64-разрядные процессоры станут доступными для
массового пользователя, но не решаются прогнозировать появление 64-
разрядных процессоров во всех наших настольных машинах уже через пять лет.
По словам Раза, чрезвычайно важно разместить быстродействующую память
максимально большой емкости как можно ближе к процессору и сократить
задержки доступа к устройствам ввода-вывода. Раза утверждает, что ЦП
будущего должны оснащаться значительно более быстрыми шинами с
непосредственным доступом к основной памяти, графической подсистеме и,
особенно, устройствами буферизованного доступа с узкой полосой пропускания.
Мы также станем свидетелями тенденции к объединению всех основных узлов ПК
на одном кристалле.
Многопроцессорные кристаллы (Chip Multiprocessors — СМР) содержат
несколько процессорных ядер в одной микросхеме, и ожидается, что в
следующем десятилетии они получат широкое распространение. Чтобы можно было
полностью использовать преимущества этих архитектур, должно появиться
множество многопотоковых и многозадачных прикладных программ. Если
предположить, что предел развития кремниевой технологии действительно будет
достигнут к 2017 г., то в дальней перспективе многопроцессорные конструкции
могут отсрочить необходимость перехода на компьютеры экзотической
архитектуры. Но, по мнению Хеннесси, для внедрения СМР и сложных
многопотоковых программ на массовом рынке потребуется значительное время.
Он считает, что первой целью для СМР станет рынок встроенных процессоров.
Слейтер полагает, что мы увидим СМР в рабочих станциях и серверах, хотя
могут возникнуть проблемы с полосой пропускания канала связи нескольких
вычислительных ядер с памятью.
Можно смело прогнозировать, что еще в течение многих лет будут появляться
новшества в технологии изготовления кремниевых приборов и архитектуре ЦП. К
2011 г. — если не раньше — на кристалле будет размещаться 1 млрд.
транзисторов, а мощность вычислительных устройств значительно превзойдет
любые прогнозы.
3. Технологии в массы.
Пользователи ПК привыкли к тому, что год от года вычислительная мощность
микропроцессоров растет, но сейчас они сталкиваются с новым явлением:
обилием вариантов выбора. После многих лет следования строго в фарватере
фирмы Intel кампании, изготовляющие микропроцессоры для ПК, выпустят
изделия с небывало разнообразными наборами команд, шинными интерфейсами и
архитектурой кэша. Да и сама фирма Intel теперь представляет свои новые (и
не совсем) разработки для каждого из сегментов рынка, с почти полным
соответствием маркетинга автомобильных компаний. Однако в своей гонки Intel
намеренно забывает о том, что процессоры, как инструмент для выполнения
определенных задач, не столь целостны как автомобиль
Головокружительные темпы развития микропроцессоров, а также двуликость
рынка компьютерных технологий (hard & soft), создало парадоксальную
ситуацию, когда к смене технологий физического производства микрочипов не
готовы не только большинство конечных пользователей, но и производители
программного обеспечения. Современные ЦП обладают вычислительной мощностью
вполне достаточной для выполнения любых персональных задач, кроме 3D игр и
узко специализированных приложений. Для рядовых пользователей это
обернулось необходимостью постоянной смены компьютерных комплектующих,
вызванной не их физическим устареванием или неспособностью выполнять задачи
пользователя, а лишь как следствием закона Мура.
Перспективные планы выпуска процессоров
Изготовитель ЦП |1999г. |2000г. |2001г. |2002г. |2003г. |2011г. | |AMD |K7
|K7+ | | | | | |CYRIX |Jalapeno, MXi+ |Jalapeno+ | | | | | |IDT |C7 |C7 | |
| | | |INTEL |PIII 667 (0,18-мкм) |Willamette (>1ГГц), Merced (IA-64)
|McKinlee (Merced II >1ГГц) |Madison (Merced III) | 0,13-мкм медь |10ГГц,
100 млрд. операций в сек. | |
| |
