A velocidade da CPU já violou a lei de Moore?

Lembro-me que, por volta de 1995, tinha um computador com velocidade de CPU de 75 MHz.

Depois, alguns anos depois, por volta de 1997, tendo um que era 211 MHz.

Alguns anos depois, por volta de 2000, tendo um que era como 1,8 GHz, em seguida, por volta de 2003, tendo um que era de cerca de 3 GHz.

Agora, quase 8 anos depois, eles ainda são atingidos em 3 GHz. Isso é por causa da Lei de Moore?

A primeira coisa, lembre-se de que a Lei de Moore não é uma lei, é apenas uma observação. E isso não tem a ver com velocidade, nem diretamente.

Originalmente, era apenas uma observação de que a densidade de componentes praticamente dobra a cada [período de tempo], é isso, nada a ver com velocidade.
Como efeito colateral, ele efetivamente tornou as coisas mais rápidas (mais coisas no mesmo chip, as distâncias estão mais próximas) e mais baratas (menos chips necessários, mais chips por pastilha de silicone).

Existem limites, no entanto. À medida que o design do chip segue a lei de Moore e os componentes diminuem, novos efeitos aparecem. À medida que os componentes diminuem, eles obtêm mais área de superfície em relação ao tamanho e a corrente vaza, fazendo com que você precise bombear mais eletricidade para o chip. Eventualmente, você perde suco suficiente para aquecer o chip e desperdiçar mais corrente do que pode usar.

Embora eu não tenha certeza, esse é provavelmente o limite de velocidade atual, que os componentes são tão pequenos que são mais difíceis de tornar eletronicamente estáveis. Existem novos materiais para ajudar isso, mas até que apareça um material totalmente novo (diamantes, grafeno), chegaremos perto dos limites de velocidade brutos de MHz.

Dito isto, a CPU MHz não é a velocidade do computador, assim como a potência não é a velocidade de um carro. Existem várias maneiras de acelerar as coisas sem um número superior de MHz mais rápido.

EDIÇÃO ATUAL

A lei de Moore sempre se refere a um processo, no qual você pode dobrar a densidade dos chips em um período de repetição regular. Agora parece que o processo sub-20nm pode estar parado. A nova memória está sendo enviada no mesmo processo que a memória antiga . Sim, este é um ponto único, mas pode ser um prenúncio do futuro.

OUTRA EDIÇÃO ATUAL Um artigo da Ars Technica, exceto a declaração de morte . Foi divertido ter você por 50 anos.

A lei de Moore descreve uma tendência de longo prazo na história do hardware de computação. O número de transistores que podem ser colocados de forma barata em um circuito integrado dobrou aproximadamente a cada dois anos. Não se trata da velocidade do relógio.

Além disso, a velocidade do clock de uma CPU não é um indicador confiável de seu poder de processamento .

Quanto maior a velocidade do relógio, maior a queda de tensão para gerar um sinal coerente. Quanto maior a tensão aumentar, mais energia será necessária. Quanto mais energia for necessária, mais calor seu chip emitirá. Isso degrada os chips mais rapidamente e os retarda.

A certa altura, simplesmente não vale a pena aumentar a velocidade do relógio, pois o aumento da temperatura seria maior do que o de adicionar outro núcleo. É por isso que há um aumento no número de núcleos.

Ao adicionar mais núcleos, o calor aumenta linearmente. Ou seja, há uma relação constante entre a velocidade do relógio e a força consumida. Ao tornar os núcleos mais rápidos, há uma relação quadrática entre o calor e os cilindros do relógio. Quando as duas proporções são iguais, é hora de obter outro núcleo.

Isso é independente da Lei de Moore, mas, como a pergunta é sobre o número de ciclos de clock, não o número de transistores, essa explicação parece mais adequada. Deve-se notar que a lei de Moore dá limitações próprias.

EDIT: Mais transistores significa mais trabalho é feito por ciclo de clock. Essa é uma métrica muito importante que, às vezes, é negligenciada (é possível que uma CPU de 2Ghz supere a CPU de 3Ghz) e essa é uma importante área de inovação atualmente. Portanto, mesmo que a velocidade do relógio tenha sido constante, os processadores estão ficando mais rápidos no sentido de poderem trabalhar mais por unidade de tempo.

EDIT 2: Aqui está um link interessante que contém mais informações sobre tópicos relacionados. Você talvez ache isso útil.

EDIT 3: Não relacionado ao número total de ciclos de clock (número de núcleos * ciclos de clock por núcleo) é a questão do paralelismo. Se um programa não pode paralelizar suas instruções, o fato de você ter mais núcleos não significa nada. Só pode usar um de cada vez. Este costumava ser um problema muito maior do que é hoje. Atualmente, a maioria das linguagens suporta o paralelismo muito mais do que costumava, e há algumas linguagens (principalmente linguagens de programação funcionais) que a tornaram uma parte essencial da linguagem (veja Erlang , Ada e Go como exemplos).

A lei de Moore previa que o número de transistores dobraria a cada 18 meses. No passado, isso significava que a velocidade do relógio poderia dobrar. Quando chegamos a cerca de 3 GHz, os fabricantes de hardware perceberam que estavam enfrentando as limitações da velocidade da luz.

Lembra como a velocidade da luz é 299.792.458 metros / segundo? Isso significa que em uma máquina de 3ghz a luz viaja cerca de um terço de metro a cada ciclo do relógio. Isso é luz viajando pelo ar. Leve em conta que a eletricidade é mais lenta do que isso, e que os portões e transistores são ainda mais lentos e não há muito que você possa fazer nesse período de tempo. Como resultado, as velocidades do relógio diminuíram um pouco e, em vez disso, o hardware passou para vários núcleos.

Herb Sutter falou sobre isso em seu artigo de 2005 "O almoço grátis acabou":

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

Os chips baseados em silicone têm um limite geral de clock de 5 GHz ou mais antes de literalmente começar a derreter. Houve uma pesquisa sobre o uso de arseneto de gálio (GaAs), que permitiria que os chips tivessem taxas de clock mais altas, como nas centenas de GHz, mas não tenho certeza de quão longe isso foi.

Mas a Lei de Moore tem a ver com transistores em um chip, não no desempenho ou na velocidade do relógio. E, a esse respeito, acho que você poderia dizer que ainda estamos cumprindo a lei de Moore, ramificando-se em vários núcleos de processamento ainda no mesmo chip.

De acordo com o artigo da Wikipedia sobre a Lei de Moore , espera-se que continue até 2015.

Se você deseja conhecer outra maneira pela qual podemos ter processadores mais rápidos nas mesmas velocidades de clock, isso também tem a ver com o número de instruções que podem ser executadas por pulso de clock. Esse número tem aumentado constantemente ao longo dos anos.

A linha do tempo das instruções por segundo é um bom gráfico do número de instruções por ciclo do relógio.

Eu não sou especialista em EE ou Física, mas eu tenho comprado computadores aproximadamente a cada três a quatro anos desde 1981 (em 1981 eu comprei meu primeiro, um Sinclair ZX81 e três anos depois um Commadore 64, brinquedos realmente, e depois meu primeiro IBM clone em 1987), então eu tenho 30 anos de "dados de campo" sobre esse assunto.

Mesmo usando meu primeiro clone da IBM em 87 como ponto de partida (que tinha 640k de RAM e um disco rígido de 32MB), multiplicando tudo por dois a cada 18 meses, recebo hoje 10GB de RAM e um disco rígido de 1TB. DAMN CLOSE !!!! Apenas um pouco de RAM e um pouco menos de HD do que o que está na minha mesa hoje.

Considerando que essa "lei" obviamente era pretendida como uma expectativa geral do crescimento exponencial da potência do computador no futuro, fiquei francamente chocado com a precisão que ela tinha ao longo de três décadas. Se apenas "viagens espaciais civis", "robôs pessoais" e "carros voadores" tivessem tido um crescimento exponencial semelhante. Pena.

Mas, do ponto de vista estritamente do usuário, a Lei de Moore parece estar se mantendo firme POR AGORA.

O moderador condensa várias respostas:

Embora a lei de Moore lide explicitamente com o número de transistores em um microchip, essa é apenas uma ÚNICA referência em um mundo muito, muito maior de tecnologias que avançam a uma taxa exponencial.

Ficar desligado na velocidade do relógio erra o alvo. Basta olhar para os benchmarks de CPU do PassMark: http://www.cpubenchmark.net/high_end_cpus.html , para ver se os computadores estão ficando MUITO MAIS poderosos a cada dia.

O número de transistores em um chip é simplesmente um componente para aumentar a potência atual do computador.

Embora eu não seja Moore nem o conheço, acho que, em um sentido mais amplo, sua lei foi uma tentativa de prever o aumento exponencial do poder da computação. Ele escolheu o "número de transistores em um chip" como um critério CONCRETO e mais importante e QUANTIFICÁVEL, em oposição a uma afirmação muito mais "ambígua e difícil de provar" que "a potência do computador dobrará a cada dois anos". Para provar sua teoria, claramente algo que pudesse ser facilmente medido era necessário como referência. Mas vou dar uma olhada aqui e sugerir que ele estava prevendo uma tendência maior que lida com TODOS os aspectos dos computadores.

Ainda podemos fazer os processadores irem mais rápido com silício (mas não muito mais rápido), mas, neste momento, é mais barato / mais eficiente apenas tornar os processadores (ou seus núcleos) menores e colocar mais deles em uma matriz. Materiais mais recentes, como o grafeno, sopram o silício da água em termos de velocidade de comutação do transistor, mas ainda precisamos dominar o processo de fabricação. Seja paciente, mais velocidade chegará, provavelmente mais cedo ou mais tarde.