Buducnost mikroprocesora i racunara

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz informatike.

Revoluciju računarskih tehnologija uslovio je izuzetno brz razvoj integralnih kola na bazi silicijuma, koji je otvorio napredak nezabeležen u istoriji civilizacije. Silicijumski mikroprocesori postaju sve brži i moćniji zahvaljujući stalnom povećavanju broja komponenti u integralnim kolima, a novi modeli raznovrsne računarske opreme pojavljuju se takvom brzinom da ih s poteškoćama prate i najbolje upućeni poznavaoci.

MOOREOV ZAKON

Nanotehnologija ima značajan uticaj na područje elektronike gde se minijaturizacija nastavlja. Broj tranzistora po jedinici površine povećava se eksponencijalno (Mooreov zakon) i smatra se da će se ovaj trend nastaviti i u budućnosti. Međutim, ekonomija i osnovna elektronička ograničenja sprečavaju trend neograničenog eksponencijalnog porasta.
Mooreov zakon je empirijsko opažanje da će kod naše brzine tehnološkog razvoja složenost integrisanih kola udvostručavati svakih dvadeset četiri meseca. Ovaj zakon pripisan je Gordon E. Mooreu, suosnivaču Intela. Međutim, Moore je verovatno saznao 1960. godine za Douglas Engelbartovo slično opažanje. Engelbart, jedan od pronalazaca današnjeg mehaničkog racunarskog miša, verovao je da će poboljšanje integrisanih kola rezultirati praktičnijim interaktivnim računanjem.
Najpoznatija formulacija Mooreovog zakona je udvostručenje broja tranzistora na Integrisanim kolima svakih osamnaest meseci.

Krajem 1970. godine, Mooreov zakon bio je poznat kao ograničenje broja tranzistora na najsloženijim integrisanim kolima.

Može se izraziti i kao brzina razvoja računarske snage po jedinici cene.

Sličan zakon služio je i za tvrde diskove. Brzina napretka kapaciteta tvrdih diskova zadnjih deset godina bila je veoma velika.
Jedna formulacija Mooreovog zakona odnosi se na RAM (engl. random access
memory). Sledi da se kapacitet radne memorije (RAM-a) povećava jednakom
brzinom kao i procesorska snaga.
Današnji procesori proizvode se u 65 nanometarskom proizvodnom procesu i 45 nanometarskom procesu, a 32 nanometarski proizvodni proces najavljen za skoru buducnost.
U prošlom deceniji integrisana kola rađeni su u 500 nanometarskom proizvodnom procesu.
Gordon E. Moore izjavio je da zakon možda neće još dugo važiti ako izrada tranzistora dosegne granicu minijaturizacije na atomskoj skali.
Intelov CEO Craig Barrett izjavio je da ne vidi kraj za Mooreov zakon i predviđa da tradicionalna tehnologija izrade integrisanih kola dopušta izradu tranzistora veličine do 5 [nm], to je veličina oko 50 atoma vodika.
Tehnologija tradicionalne izrade integrisanih kola je CMOS (engl. complementary metal oxide semiconductors) tehnologija. Sada još nije poznato koja tehnologija će zameniti CMOS tehnologiju za izradu još manjih tranzistora, ali Barrett je spomenuo tri opcije. To su tehnologije: kvantnog točka, polimernog sloja i nanocevi.
Kvantni točak je jednoelektronski tranzistor, kvantni bit (engl. qubit); deo stvari tako mali da mu dodavanje jednog elektrona bitno menja svojstva. Pridev “kvantna” podseća nas da ponašanje elektrona u takvim strukturama mora biti opisano zakonima kvantne teorije. Atomi su primeri kvantnih točkova. Strukture građene od nekoliko stotina do nekoliko hiljada atoma su takođe kvantni točkovi i njihova karakteristična skala je nanometarska. Prisustvo ili odsustvo jednog elektrona u takvim strukturama može se koristiti za pospremanje informacije. Prema tome, moguće ih je raditi u nanometarskoj elektronici.

NANOTUBE:

Da je projekat stvaranja kompjutera od pojedinačnih atoma i drugih mašina na nano-skalama moguć, za početak potvrđuju biološka tkiva: prema svojoj veličini, svaka biološka ćelija je jedna nano-mašina. Nažalost, tako složene i toliko efikasne strukture još su daleko od dometa moderne nauke u nano-svetu, a ljudima je preostalo još puno toga za učenje o funkcionisanju ovih pravih nano-fabrika. Prvi koraci, hvatanje pojedinačnih atoma i njihovo razmeštanje u tačno određene položaje, odavno su savladani. Pre trinaest godina istraživački tim IBM-a pokazao je da se može manipulisati pojedinačnim atomima. Oni su 35 atoma ksenona razmestili na površinu kristala nikla, tako da svi zajedno čine natpis od tri slova "IBM", što je prvi nano-logo ikada načinjen. Usledio je proboj koji je donelo izučavanje neverovatnih osobina velikih i složenih molekula koje grade atomi ugljenika. Oni se, zbog svoje geometrije, mogu nanizani u najrazličitije oblike molekula, takozvane nanotube. Ovi dugi molekuli u obliku tuba izuzetno su stabilni, poseduju veliku "čvrstinu" i – što je važno – provode struju, te mogu oponašati električna kola, što je poslužilo kao osnov za stvaranje prvih logičkih kola, a potom i čitavih kalkulatora od nanotuba. Dalji napredak u izučavanju nanotuba, proučavanje superprovodnih materijala i druga otkrića u fizici čvrstog stanja, otvorili su pred nanotehnologiju sasvim nove horizonte. Između ostalog, i stvaranje prvih nano-računara. Karbonska nanocev je nanoskopska struktura koja se sastoji od atoma karbona © u obliku šupljeg cilindra.
Cilindri su obično zatvoreni na krajevima polu-fulerenskim strukturama.
Postoje tri tipa karbonskih nanocevi i to tzv. "armchair" (fotelja), zig-zag i spiralne (helical) nanocevi. Ova tri tipa imaju različite simetrije. Karbonske nanocevi mogu biti duge i nekoliko stotina nanometara. Neki ih smatraju posebnim formama fulerena. Za proizvodnju makroskopskih materijala koji su građeni od karbonskih nanocevi, karbonske nanocevi se slažu ili u snopove, jedna do druge tako da sačinjavaju trokutastu rešetku. To su jednozidne nanocevi (Single-Walled Carbon Nanotubes (SWNTs).