Презентация на тему Перспективы развития информационных технологий

информационных технологий: пределы электронной техники и их преодоление на

основе оптических альтернатив; основные источники излучения в оптоинформатике: принципы работы полупроводниковых лазеров, лазеры на гетероструктурах, лазеры и усилители на основе квантоворазмерных эффектов, вертикально-излучающие полупроводниковые лазеры, волоконные лазеры и усилители, планарные лазеры и усилители; передача информации в оптических линиях связи: формирование, распространение, поглощение и дисперсия световых импульсов в волоконно-оптических линиях, спектральное и временное уплотнение информационных потоков, элементная база оптических линий связи, передача оптических сигналов в атмосфере и космосе;

физические
пределы кремниевой
технологии.
Пределы электронной
компьютерной техники.

(1791-1871)

Фон Нейман (1903-1957)
Electronic Discrete Variable
Automatic Computer (EDVAC)

and Computer 1944
18000 электронных ламп
70000 резисторов
160 кВт потребляемая
мощность
John

Presper Eckert

John Presper Eckert
(1919-1995)
John W. Mauchly
(1907-1980),

вакуумных электронных лампах (1943 – 1959 г.г.)
Транзисторные компьютеры (1959

– 1968 г.г.)
Компьютеры на интегральных схемах (1969 – 1977 г.г.)
Комьютеры на больших интегральных схемах (1978 – 2003 г.г.)
Цифровые оптические компьютеры (1990 г. – до наст. времени)
Фотонно-кристаллические компьютеры?
Биокомпьютеры?

открытие транзистора (Бардин, Браттейн, Шокли)
1958 – интегральная схема (Джек

Килби)
1978 – большая интегральная схема (Интел)
Цифровой оптический компьютер
1984 – оптоэлектронная логическая ячейка (Белл)
1994 – акусто-оптическая матрица (Оптиком)

exp(X – 1959)-1
N – число компонентов на интегральной схеме
X

– года
Удвоение числа компонентов каждый год

г.
Данные 1975 г.
Прогноз

2007 г.г.
N = exp[(X-1975)*0.35 + 9] (1975…2003)
1 миллиард транзисторов

в 2007 г.

в 2020 г.
электронный процессор с
тактовой частотой 100 ГГц?

неопределенностей
Гейзенберга

– тепловой поток, Дж/с
А - площадь
К – коэффициент теплопроводности
Р

– мощность, отводимая от ячейки

vs – скорость носителей, td – время переключения

vs ~ 107 см/с

на одно переключение, от времени
переключения

*



Время переключения
Мощность, Вт

– емкость остается практически
неизменной от технологии
U – напряжение

на микрочипе не может быть меньше 0.1 В (0.5…1 В)

R – сопротивление увеличивается с уменьшением характерного размера микрочипа и ростом тактовой частоты

Время на зарядку
RC цепи микрочипа

Рассеиваемая мощность будет расти с уменьшением
характерного размера микрочипа

структурами микрочипа
Технология, нм
Емкость
Минимальное расстояние
Двойное расстояние

вследствие перезарядки

по отводу тепла, нижние кривые – по расходу энергии

на
перезарядку RC цепей в микрочипе

ракеты
Поверхность Солнца

системы и препятствует
увеличению тактовой частоты
Увеличение числа элементов приводит

к росту числа
межсоединений и, соответственно, к увеличению времени задержки прохода сигнала между макроструктурами процессора
С ростом тактовой частоты растет сопротивление, что приводит
к нагреву систему и проблеме отвода тепла
(при охлаждении солями тяжелых металлов – 103 Вт/см2)
Оценки показывают, что максимум тактовой частоты при кремниевой
технологии – 30…40 ГГц