Упражнения по развитию функциональной грамотности "Закон и мета-закон Мура""

Фрагмент исследовательской работы: 

Закон Мура

 ​Любой современный процессор состоит из огромного набора транзисторов, выполняющих функции электронных микроскопических переключателей. Транзисторы практически безынерционны и способны переключаться триллионы раз в секунду. Однако, чтобы обеспечить такую огромную скорость переключения, необходимо уменьшить размеры транзисторов. Кроме того, производительность любого процессора определяется количеством самих транзисторов. Именно поэтому со времени создания первой интегральной микросхемы в 1959 году развитие отрасли шло в направлении уменьшения размера транзисторов и увеличения плотности их размещения на микросхеме.

Одновременно с увеличением количества транзисторов улучшаются почти все параметры микропроцессорной технологии, главные из которых – скорость, производительность и энергопотребление.

Закономерности развития микропроцессоров удобнее всего отслеживать на продукции компании Intel. Фирма была основана в 1968 году Робертом Нойсом и Гордоном Муром и на сегодняшний день занимает лидирующие позиции в производстве микропроцессоров.

В апреле 1965 года, примерно за три с половиной года до создания корпорации Intel, Гордон Мур (Gordon E.Moore), занимавший в ту пору должность директора отдела разработок компании Fairchild Semiconductors, в статье для журнала Electronics дал прогноз развития микроэлектроники, получивший вскоре название закона Мура. Этот закон несколько раз изменялся. В 1985 году закон Мура получил точную формулировку, которая действует уже на протяжение более 50 лет. Инженеры Intel предсказали, что удвоение транзисторов на кристалле будет происходить каждые 18 месяцев ​ (рисунок 1)​. 

Первый микропроцессор Intel 4004 (1971 год) имел всего 2300 транзисторов. На 2015 год число транзисторов в процессорах Intel составляло уже 1,3 миллиарда. Таким образом, количество ​транзисторов за больше чем 40 лет увеличилось в 595 000 раз. Это один из самых быстрорастущих показателей в компьютерных технологиях, который сохраняется уже больше 50 лет.

.

Рисунок 1 – График ​зависимости числа транзисторов на кристалле

микропроцессора​ от времени

Пост из интернет-канала для программистов:

Мета-закон Мура

Пользователь Reddit представил так называемый мета-закон Мура, который гласит, что количество новостных статей про то, что закон Мура больше не действует, удваивается приблизительно каждые 18 месяцев. 

Действительно, посмотрите на график:

Начиная с 2003 года всё чаще высказывают мнения, что оригинальному закону Мура пришёл конец​. Так как с уменьшением размеров транзисторов технологии для их изготовления становятся всё сложнее и сложнее. ​Современная полупроводниковая промышленность вплотную приблизилась к своим физическим пределам. Вызвано это не только атомарной природой вещества и, соответственно, невозможностью дальнейшего «утончения» технологического процесса производства интегральных схем, но и принципом Ландауэра, согласно которому с ростом вычислительной мощи логической схемы пропорционально увеличивается количество выделяемого тепла, а  возможности по отводу тепла также ограничены. 

Сейчас вычислительная техника вынуждена развиваться другими путями, например, путём наращивания параллелизма.

Используйте тексты для ответов на следующие вопросы:

1.   Какой параметр транзистора нужно изменить, чтобы на одной и той же площади микросхемы разместить большее количество транзисторов?

(выберите один вариант ответа)

a.      скорость быстродействия;

b.     размер;

c.      инерционность;

d.     цвет;

2.   Зачем увеличивают количество транзисторов в микропроцессорах?

(выберите несколько вариантов ответа)

a.      для повышения быстродействия;

b.     для увеличения производительности;

c.      для снижения энергопотребления;

d.     для уменьшения тепловыделения;

3.   В какой фирме работал Гордон Мур, когда первый раз сформулировал свой закон? (выберите один вариант ответа)

a.      Intel;

b.     Siemens;

c.      Microsoft

d.     Fairchild Semiconductors

4.   Какая фирма лидировала по количеству транзисторов на кристалле микропроцессора с 1999 по 2010 г? 

________________________________________________________________ 5. В каком году выпущен процессор Core i7? 

________________________________________________________________

6.   Во сколько раз количество транзисторов микропроцессора Core i7 больше, чем  количество транзисторов микропроцессора Pentium 4?

________________________________________________________________

7.   На сколько процентов в год увеличивается количество транзисторов на кристалле микропроцессора по закону Мура? 

________________________________________________________________

8.   По какому математическому закону происходит рост количества транзисторов в микросхеме со временем согласно закону Мура? (выберите один вариант ответа)

a.      по линейному;

b.     по экспоненциальному;

c.      по синусоидальному;

d.     по степенному.

9.   Объясните, почему именно в 2003 г появились высказывания, что закон Мура больше не действует? 

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

10.               Объясните, почему математическая зависимость величин в законе Мура и мета-законе Мура одинаковая, а графики зависимостей выглядят по-разному?

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

11.Выскажите свое мнение о том, действует ли в последние годы закон Мура. Приведите аргументы доказывающие действие закона Мура, и опровергающие его действие.

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

12.Почему      в        современных       компьютерах       используют более          мощные вентиляторы?

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Система оценивания:

Задания с 1 по 5 оцениваются в 1 балл; задания 6, 9 - в 2 балла; задания 7, 8, 10, 11, 12 - 3 балла. Итого: 20 баллов. 

                                  ​​Итого: 20 баллов