«Открытые cистемы»
Динамику развития электроники за минувшие с 1965 года четыре десятилетия обычно связывают со знаменитым законом Мура, постулирующим экспоненциальную зависимость целого ряда показателей от времени. Есть основания полагать, что еще некоторое время нынешняя тенденция сохранится, однако подобное движение по экспоненте не может быть бесконечным
В специальном апрельском номере 1965 года научно-популярного журнала Electronics, посвященного 35-летию этого издания, Гордон Мур, бывший в ту пору директором по исследованиям и разработкам отделения Fairchild Semiconductor в компании Fairchild Camera and Instrument, опубликовал прогностическую статью. Она называлась «Набить побольше компонентов в интегральную схему» (Cramming more components onto integrated circuits). Цель этой совсем незамысловатой по форме статьи состояла в стремлении показать широкой публике перспективность и экономическую целесообразность массового использования малоизвестных тогда интегральных микросхем, применявшихся прежде только в военных приложениях.
Основанные на предполагаемых возможностях микросхем пророчества Мура для своего времени звучали фантастично: «Интегральные схемы позволят разработать домашние компьютеры или хотя бы терминалы, подключенные к центральному компьютеру, автоматизировать управление автомобилями, создать персональное коммуникационное оборудование. Для того чтобы сделать электронные наручные часы, пока не хватает только дисплея. Но наибольший потенциал кроется в производстве больших систем. В телефонных станциях использование интегральных схем позволит более эффективно мультиплексировать каналы. Компьютеры станут совершенно иными, чем сейчас, например, память, построенная на интегральных схемах, может быть распределена между несколькими машинами и не привязана к одному центральному процессору. Поскольку интегральные схемы обладают большей надежностью, появится возможность строить более крупные устройства. Машины будут дешеветь».
Это написано в ту пору, когда кроме мэйнфреймов ничего не было! Статью иллюстрировала картинка-пародия из супермаркета будущего, где компьютеры продаются рядом с косметикой; сегодня она вряд ли кого-нибудь удивит.
В своей статье Мур утверждал, что к 1975 году количество компонентов на одной микросхеме достигнет 65 тыс. Свой прогноз он иллюстрировал аппроксимацией зарегистрированного роста числа компонентов за предшествующий шестилетний период существования интегральных микросхем: первая германиевая интегральная схема была предложена Джеком Килби из Texas Instruments в 1959 году, а в 1961-м Роберт Нойс, коллега Мура по Fairchild Semiconductor, создал кремниевую подложку, замена для которой не найдена до сих пор.
Анализ шестилетнего опыта производства интегральных микросхем позволил Муру сделать еще один вывод: удвоение количества компонентов на одной подложке будет сопровождаться уменьшением удельной стоимости одного компонента в той же пропорции. И это все. В статье «Набить ...» ни о законе, ни о каком-то выдвижении отмеченной закономерности в качестве незыблемого постулата речи нет. Более того, сам факт ежегодного удвоения не был открытием, сделанным Муром, — тогда это было почти расхожее мнение, — скорее всего, он стал первым, кто его придал гласности. Сам Мур и не называл сделанное им наблюдение законом, за него это сделал известный специалист в области больших интегральных схем, профессор Калифорнийского технологического института Карвер Мид.
Однако сформулированный в форме предсказания закон постепенно превратился в самоцель, к которой три десятилетия следовала вся полупроводниковая индустрия. Такого рода предсказания называют «самоисполняемыми» (self-fulfilling). Самоисполняемое предсказание относится к феноменам социологии, это провоцирующий прогноз особого рода, он стимулирует развитие обстоятельств, с тем чтобы в итоге стать истинным.
В данном случае самоисполняемость закона Мура означает, что основным ориентиром для работы практически всей полупроводниковой индустрии стало не реальное повышение скорости работы систем, а гонка за неким абстрактным показателем. Требование к удвоению производительности каждые 18 месяцев (об этой «константе» ниже) постепенно превращает процесс разработки, который реально длится годами, в непрерывную гонку, где проигрыш по времени, равный нескольким месяцам или даже неделям, может привести к таким рыночным потерям, которые сведут на нет все положительные результаты.
Действенность закона Мура стимулируется — и одновременно компенсируется — другим законом, оставшимся безымянным: «Скорость работы программного обеспечения уменьшается вдвое каждые 18 месяцев». Так частенько определяют происходящее в индустрии программного обеспечения, где усилиями разработчиков программных продуктов создаются благоприятные условия, как для самих себя, так и для производителей процессоров.
На протяжении первых десяти лет закон Мура не пользовался большой известностью. Но в 1975 году, будучи первым лицом в корпорации Intel, он представил программный доклад на конференции, организованной IEEE. И, упомянув о сделанном в 1965 году предсказании, продемонстрировал образцы микросхем оперативной памяти, которые успешно доказали справедливость прогноза. Правда, позже Мур изменил срок удвоения с одного года на два, но закон его имени зажил самостоятельной жизнью, независимой от создателя.
Количество разнообразных трактовок закона неисчислимо. Неизвестно откуда взялись в качестве периода удвоения те самые 18 месяцев. По поводу этого срока сам Мур написал: «Я никогда не говорил о 18 месяцах. Сначала я говорил год, потом два. Теперь же законом Мура называют все, что имеет экспоненциальную зависимость. Тогда уж по примеру Ала Гора, который утверждал, что он изобрел Internet, я могу допустить, что сам изобрел экспоненту».
К тому же напомним, что изначально речь шла лишь о количестве компонентов на подложке, но ряд авторов стали говорить об удвоении плотности, не учитывая, что растет и размер кристалла. А иные пошли и далее. Глава Microsoft Билл Гейтс в 1997 году заявил, что процессорная мощность возрастает вдвое каждые 18 месяцев. Тот же бывший вице-президент Гор договорился до того, что вообще вычислительная мощность удваивается в этот срок, а один экономист и вовсе обнаружил сокращение вдвое стоимости вычислений каждые полтора года...
Упрощенная трактовка закона Мура рождает странные утверждения. Например, аналитическая компания Gartner в 2002 году в отчете «Закон Мура останется справедливым еще 10 лет» прогнозировала, что в 2008 году процессоры будут работать на тактовой частоте 40 ГГц и будут иметь от четырех до восьми ядер. Cредний персональный компьютер будет обладать оперативной памятью от 4 до 12 Гбайт, жестким диском размером 1 Тбайт и подключаться к локальной сети со скоростью 100 Гбайт/с.
Прогноз Мура
Мур утверждал, что к 1975 году количество компонент на одной микросхеме достигнет 65 000. Свой прогноз он иллюстрировал линейной аппроксимацией зарегистрированного роста числа компонент за предшествующий шестилетний период существования интегральных микросхем
О Гордоне Муре, авторе закона Мура
Гордон Эрл Мур родился 3 января 1929 года в Сан-Франциско. Учебу начинал в Университете Сан-Хосе, продолжил в Университете Беркли, который окончил в 1950 году. Ученую степень по физике и химии получил в Калифорнийском технологическом институте (Caltech) в 1954 году. Там же познакомился с изобретателем триода Уильямом Шокли и поступил на работу в его компанию Shockley Semiconductor Laboratory. Вскоре в составе «восьмерки предателей», как Шокли назвал группу ушедших от него сотрудников, Мур участвовал в создании знаменитой компании Fairchild Semiconductor. Эту восьмерку более благожелательные люди назвали Fairchildren, то есть «фантастическими детьми». В 1968 году стал сооснователем компании Intel, а в 1975-м — ее президентом и генеральным директором. Позже он стал председателем правления компании, а сейчас является почетным председателем. В 2001 году пожертвовал Caltech сумму, равную 600 млн. долл.; это крупнейший в истории частный дар образовательному учреждению.