新しい時代の始まり

次に、問題を確認してください...

半導体技術の改善は無限に続くことはありません。もう一度、プロセッサの生産に関する一連の記事（ 1 | 2 | 3 ）に戻り、この生産の問題に関する記事に戻りたいと思います。どんなに有用であっても、技術は遅かれ早かれその関連性を失います...そのため、いつの日かトランジスタのサイズとプロセス技術の縮小には限界があり、システムの生産のための新しい材料の創造者の想像力は終わり、ムーアの法則（トランジスタに関する古典的な定式化では）は無関係になります。そして、この「行き止まり」が訪れると、最も興味深いことが始まります-人類は代替技術を求めて苦しめられます。その他の問題では、おそらく苦痛を急いだ-うるさい電子が光束に置き換えられることはほぼ明白であり、銅（銀と金）ワイヤーの代わりに何らかの光学媒体が存在することは明らかです。はい、間違いなく急いでいた-結局、光電子（光学技術と電子技術を組み合わせた）システムを作成する最初の試みはほぼ1世紀前に行われましたが、厳しい現実のプリズムの影響下ですべてが多少遅れました。

半導体エレクトロニクスが突然「不良」になったのはなぜですか？実際、彼女は悪くなっていませんでした、ただ電子は良いですが、光子はより良いです。今日の技術に存在する電流は何ですか？あなたが学校の物理学コースを信じているなら、これは荷電粒子の秩序だった動きです...これは主な問題の一つです。導体内のタンクのように回転する電子は非常に実用的ではありません-エネルギーの少なくとも大部分は失われ、熱と電磁放射の形で放出されますが、これは唯一のマイナスではありません。

光では、すべてが異なります-光線の形の情報は、巨大な速度（つまり帯域幅を意味する）と少なくとも巨大な距離で伝送できますが、損失は最小限に抑えられます。さらに、そのような情報の処理は、送信中にほとんどエネルギー消費なしで直接実行することができます-特定のアルゴリズムでは、レンズ、光フィルター、および出力の入射光線が適切に処理された情報に変わる他の光学物の複雑なシステムを装備することができます。

オプティカルコンピューティングの利点はそれだけではありません。ここでは、データの送信と処理（異なる長さの波との同時操作による）、電力消費の削減、電気的干渉への完全な無関心、データの傍受の困難性の非常に高度な並列化を追加できます（周囲の空間には何も放出されないため、医師と環境保護者もいます）最終的に平和に眠ります）。なぜこのような広がりがあるのに、まだ半導体エレクトロニクスに取って代わる方法がないのだろうか？この質問に対する正解はたくさんあり、それが全体として、今あるものにつながっています。

無酸素銅はキャンセルされましたか？

基本的な半導体素子の光学的類似物を作成することは問題ではありません。すべてを機能させること、および正しく迅速に行うことははるかに困難です。実際、理想的には、光学コンピューターを構築するには、フォンノイマンの古典的なアーキテクチャを放棄する必要があります。したがって、その主な原理の1つであるバイナリコーディングの原理-ゼロと1のシーケンスは無関係になる可能性があります（ただし、光パルスによって簡単に送信できます）。 2次元画像で作業する方がはるかに効率的です-これにより、計算の並列性が桁違いに向上します（MHz時代はすでに過ぎており、同じプロセッサのパフォーマンスは主に計算の並列化のために成長していることを思い出してください）データ量-パフォーマンスの向上は10倍または20倍にもなります。

しかし...しかし、どのようにして仕事を始めるのは簡単ですか？）通常のコンピューターで作業するスキルに精通している場合でも、光学系で「再び歩く」ことを学ぶ必要があります。根本的に異なる情報構造に対応する方法、データを入力する方法と場所、計算結果を取得する方法と場所おなじみのモダンな外観のデータを光学コンピューターに必要な形式に変換するのはそれほど簡単ではありません...しかし、心配なのは、光学コンピューターが近い将来登場しても、初めて家庭で使用することを意図したものではありません。それでも、答えよりも質問の方が多いです。

プロセッサーの生産のためのインテル工場の建物の1つのモデル

立方メートルのお金を忘れてはいけません-今では、かなり単純な、しかしそれほど安くない光学コンピューターを生産するよりも、数十億ドルに相当する工場（22または16 nmなどの現代の技術プロセスに取り組むことができる）を建設する方がより利益があるようです。したがって、近い将来に友好的な光子で輝くのは、2つの時代の共生、つまり、光学を補完する（したがって、そのすべての利点を大幅に制限する）通常の半導体エレクトロニクスです。そのようなソリューションの例は、1990年から数年後に現れ始めました。 ベル研究所研究所のノーベル賞受賞者の偽造により、光電子コンピューターの最初の実用プロトタイプが作成されました。プロセッサは、多くの量子井戸と電気光学特性を備えた双安定半導体素子の2次元マトリックスに基づいていました。要素は、ホログラフィックダムメン格子を介して半導体レーザー（放射電力10 mW、波長850 nm）で照らされました-1つのダイオードを通過した後、回路に電流が現れ、格子構造の電圧降下と2番目の光透過率の増加につながりました構造。このようにして、フィードバックが発生し、要素の全体が論理セルOR-NOT、OR-ANDなどを形成しました。少し後に、同様のコンピューターが、軍事産業、航空、宇宙などに関連する他の場所に原則として登場し始めました。

他のデバイスの基礎は2次元マトリックスになり、すべてがベクトルマトリックスロジックで機能しましたが、これは非常に示唆的なものでした-同じ32ビットRISCプロセッサーDOC-II （ OptiCompデジタルオプティカルコンピューター）が1秒あたり約1000のバイナリ演算を実行しました。このことで、1秒あたり80,000ページの速度でテキストドキュメント内の特定の単語を検索できたと想像すると、比較がより明確になります。つまり、約4億（！）文字が処理されました。

光プロセッサDOC-II

現在の時制で言えば、今ではこの種の商用製品は世界中に1つしかありません。それはEnLight256ハイブリッドチップです。イスラエル企業のLensletから提供され、1秒あたり最大8×10 ¹² （8テラオップ）の操作をリアルタイムで実行して、最大15のHDビデオストリームを処理できます。この光学プロセッサでは、データは256の光入力から同時に受信されます。256レーザーのビームは、特別なマトリックス（空間光変調器256x256。プロセッサ自体の寸法は15x15 cmです）を照らすと加算または乗算されます。そして、計算結果の出力光信号は、256個の光検出器の配列によって読み取られます...そのような設計は通常の「家庭」での使用を意図していないことは明らかなので、近い将来のレビューを期待しないでください）非商用プロジェクト、「通常の»テクノロジー65および32nmを使用する工場もありますが、それらはそれほど単純ではありません。

Intel Light Peak

最初の電波管は約1世紀前に登場し、革命を起こしました。比較的すぐに、それらはまだボールを動かす半導体に置き換えられました...そのため、次の革命的なラウンドは避けられませんが、このプロセスは速くないことを理解する必要があります。大きなタスクは徐々に解決し、サブタスクに分割する必要があります。光学プロセッサを作成する前に、インフラストラクチャを作成して、より簡単な状態に移行することをお勧めします。実際、この記事を読んでいるブログの会社は何をしていますか。シリコンフォトニクスの分野での開発は、Intelは初日とは程遠いものであり、2015年には新しいテクノロジーの大規模な導入がすでに計画されています。 2015年ですが、数年前にすべてが始まった場合。

2009年の秋に、 Intelが光コードでIntel Light Peakという興味深いコード名で光ファイバでデータを送信する技術を公開したことについて話しています。開発は、最大100メートルの距離で最大10ギガビット/秒の速度で2台のコンピューターを接続することを目的としていました。これらの数字に驚くことはないかもしれませんが、ここで何か他のものに注意することが重要です。実際、この技術はトンネルの終わりに光になりました。「新しい時代」の前に最初に行うことは金属導体を放棄することです。そして、可能な限りこれを行うために-コンピュータ間だけでなく、プロセッサ内でも。そして、それから初めて、「あらゆる家庭の光学コンピューター」というプログラムを引き受けることが可能になります。しかし、IntelのI / O戦略はLight Peakインターフェースだけに限定されません...

Intel Silicon Photonicsリンク

そもそも、50 Gbit / sの速度はどうですか？これは、昨年の夏に発表されたIntel Silicon Photonics Linkと呼ばれる別のテクノロジーによって暗示される速度（最初のプロトタイプ）です。テクノロジーは互いに別々に開発されているという事実にもかかわらず、ここでは動作原理はIntel Light Peakとほぼ同じです。仕事の基礎は、シリコン送信機とチップ受信機です。最初のハイブリッドシリコンレーザーチップ（ HSL ）を含むIntelのすべての必要なユニークなコンポーネントと、2007年に発表された高速光変調器およびフォトセンサーの両方を備えています。

送信チップと受信チップ

光検出器チップ

送信チップは4つのレーザーで構成されています-光線は光変調器に入り、12.5 Gbit / sでデータをエンコードします。その後、光線は50 Gb / sの帯域幅を持つ単一のファイバーに結合されます。チャネルのもう一方の端では、チップレシーバーがビームを分離し、データを電気信号に変換する光検出器に送ります。

HSL（ハイブリッドシリコンレーザー）-ハイブリッドシリコンチップレーザー

そのような速度はどこで必要になるでしょうか？最初は、サーバー間やデータセンター間でトランクを接続するなど、何らかの産業シナリオになることは明らかです。しかし、テクノロジーがよりアクセスしやすくなると、QuadHD解像度（2160p）および3Dサポート（少なくとも120Hz）を備えたデバイスが流行することを示します。したがって、48ビットの色深度では、新しいテクノロジーでは十分ではありません）、変調器の速度とチップ上のレーザーの数を増加させることを妨げるものは何もありません。

研究者によると、Intel Silicon Photonics Linkテクノロジーにより、将来最大1 Tbit / sの速度で問題なくデータを転送できるようになります。そのような速度でどのような見通しが開くか想像するのはさらに恐ろしいことです。

Intel Thunderbolt

2011年2月24日にIntel Thunderboltテクノロジーの発表が行われたことはご存知だと思いますが、同日「偶然」に新しいApple Macbook Proノートブックが発表されました。 2人の巨人は力を合わせることを決定し、その結果、Intel Light Peakと多くの共通点を持つ新しいインターフェイスが登場しました。

新しいMacBookのIntel Thunderbolt（「落雷」と訳されます）は、さまざまな周辺機器用の入出力インターフェイスであり、2つのプロトコル（1080p以上の解像度で画像を送信するためのディスプレイポート）最大8つのオーディオチャネル、および高速データ転送用のPCI-Express 2.0 4x。実際、外部のPCI Expressスロットが新しいMacBookに搭載されており、多くのユーザーやメーカーが夢見ていました。 DisplayPortインターフェースを備えた既存の機器は新しいコネクタと互換性があり、一般的なコネクタは複数のデバイスを互いに直列に接続することを意味します（「ホット」接続がサポートされます）。

Intel Thunderboltテクノロジーの理論上のデータ転送速度は最大10ギガビット/秒ですが、実際にはこれまでより控えめな数値が得られます-最大800 MB /秒（〜6ギガビット/秒）。でも悪くない！

実際、Intel Light Peakはあらゆるプロトコルに基づいたユニバーサルテクノロジーであり、Thunderboltはその1つの解釈にすぎません。つまり、新しい技術は、電子光学コンバーターやオプトエレクトロニクスコンバーターがなくても、光学系の代わりに銅を使用して、多くの有線インターフェイス（SCSI、SATA、FireWire、イーサネット、HDMI、さらにはUSB 3.0など）と競合できることがわかります。次に何が起こりますか？最も興味深い。

Thunderboltという名前が非常に一般的であることは注目に値します。たとえば、後者から、Thortech（GeILの子会社）は同名の強力な電源シリーズをリリースし、HTCはCES2011でVerizonをサポートする同名のコミュニケーターを公式に発表しました。

ゲームMafia2にはSmith Thunderbolt車があり、最初のQuakeでは最も強力な武器の1つと呼ばれていました（Lighting Gunです）。また、IT分野から離れる場合、2つの伝説的なアメリカの航空機-Republic P-47 Thunderbolt戦闘爆撃機とFairchild Republic A-10 Thunderbolt II攻撃機に言及するしかありません。彼はとても違う、このボルト！

厳しい現実

進歩が止まっていないことを皆さんに納得させることができたと思います。私はさらに言います-歴史的な基準では、コンピューターの世界で大きな変化が始まる瞬間の少し前にまだあるはずです。そのため、私たちは、新しい時代の始まりに近いと言えます。私たちは面白い時代に生きています、仲間たち！しかし、私はあなたのことを知りませんが、私は夢を見て喜んでいた）

記事を読んだ後も、新しいテクノロジー、その動作原理、技術的機能に関する知識が非常に欲しくてたまらない場合は、次から始めてください。

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