Нанокомпьютеры: криотехнологии



технологии будущего: наносхема под микроскопомОдним из них является технология обратимых вычислений, реализующая вычислительный процесс на основе принципов квантовой информатики. Однако это больше относится к технологиям будущего, более же близкий к реализации путь, позволяющий использовать в нанокомпьютерах уже  существующие принципы организации процесса вычислений.

Плотность транзисторов в интегральных наносхемах, разработка которых в настоящее время ведется, предельно высока. Проблемы энергетики будущего нанокомпьютера в этом случае приобретают исключительное значение. Существует физическое ограничение плотности логических элементов, которое связано не с атомной структурой вещества, а с термодинамическим процессом вычисления. Его смысл выражен в принципе Ландауэра, согласно которому при потере одного бита информации выделяется определенная тепловая энергия. Эта энергия зависит от температуры процессора. В настоящее время рассматриваются различные варианты решения проблемы перегрева процессора. Одним из них является технология обратимых вычислений, реализующая вычислительный процесс на основе принципов квантовой информатики.

Однако это больше относится к технологиям будущего, более же близкий к реализации путь, позволяющий использовать в нанокомпьютерах уже  существующие принципы организации процесса вычислений. Транзистор, как известно, является основным элементом интегральных схем. Согласно принципу Ландауэра, работа транзистора в рамках классической логики при любом его переключении приводит к выделению тепла, пропорционального температуре транзистора. Если удалось бы понизить температуру транзистора, можно было бы понизить напряжение питания а, соответственно, – тепловыделение.

нанокомпьютеры - пределы тактовой частотыДля получения существенного эффекта от охлаждения требуется понизить его температуру до температуры жидкого гелия.[1] Это даст возможность понизить температуру вычислительного процесса примерно в сто раз. Чтобы проиллюстрировать производительность нанокомпьютера, охлаждаемого жидким гелием, можно привести такой пример. При одновременной работе 100 млн. одноэлектронных транзисторов, содержащихся в перспективной интегральной схеме, то рабочая частота такого нанокомпьютера может превзойти 100 ГГц, что на данный момент является фантастической величиной. При этом охлаждающее устройство наночипов будет использовать жидкий гелий. Создание криогенного наночипа - проект вполне реальный, так как криогенном кулере должно содержаться всего несколько кубических миллиметров жидкого гелия. При соответствующей доработке гелиевые кулеры для персональных компьютеров будут соответствовать размерам традиционных воздушных кулеров. Для суперкомпьютерных центров будут созданы несоизмеримо более мощные нанокомпьютеры, использующие для охлаждения стационарные криогенные установки. Вычислительная мощность подобных суперкомпьютеров будет превосходить криогенные персональные компьютеры в сотни тысяч раз.


[1] 4,2° К

Шины в Москве и Санкт-Петербурге






Комментариев пока нет!

Поделитесь своим мнением

Сумма: код подтверждения