"قانون مور (Moore's Law)‌" در پردازنده ها

قانون مور (Moore’s Law)‌ یکی از مفاهیم اصلی در پردازنده‌ها است که پیدایش آن به سال ۱۹۶۵ میلادی باز می‌گردد. به بیان ساده، این قانون نشان می‌دهد که هر دو سال باید سرعت پردازشی یا توان پردازشی کلی در پردازنده‌ها دو برابر- شود. شاید این قانون بین متخصصان الکترونیک و کامپیوتر زیاد محبوب نباشد اما بسیاری از آزمایش‌ها نشان دهنده درستی آن است.

تاریخچه قانون مور در پردازنده‌ها

در سال ۱۹۶۵، گوردون مور مدیر ارشد شرکت Fairchild Semiconductor که بعدا به عنوان موسس شرکت اینتل نیز شناخته شد، پیش‌بینی کرد که تعداد ترانزیستورها در مدارهای مجتمع IC باید هر سال دو برابر شود. با این کار، در واقع او بیان می‌کرد که باید با افزایش ترانزیستورها به تقاضای کاربران و نیاز بازار پاسخ داده شود.

قانون مور در پردازنده

این گفته ده سال به قوت خود باقی بود تا این که در سال ۱۹۷۵، وی قانون خود را بازنگری کرد. بر اساس قانون جدید، نیاز بود تا هر دو سال تعداد ترانزیستورها در مدارهای مجتمع دو برابر شود تا با فشرده سازی بیشتر بتوان قابلیت‌های بیشتری در پردازنده‌ها و مدارهای مجتمع برای کاربران ارائه داد

قانون مور (Moore's Law) یک مفهوم بنیادین در زمینه الکترونیک نیمه‌هادی و محاسبات است که به نام گوردون ای. مور، یکی از بنیان‌گذاران اینتل، نامگذاری شده است. در سال ۱۹۶۵، مور مشاهده کرد که تعداد ترانزیستورها بر روی یک میکروچیپ تقریباً هر دو سال دو برابر می‌شود، در حالی که هزینه قدرت محاسباتی به ازای هر ترانزیستور به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. این پیش‌بینی، که در ابتدا بر اساس داده‌های تجربی و روندهای تکنولوژیک انجام شد، بعدها به این صورت اصلاح و تعبیر شد که تراکم ترانزیستورها تقریباً هر ۱۸ ماه دو برابر می‌شود و منجر به رشد  در عملکرد محاسباتی می‌گردد. اگرچه این یک قانون علمی نیست، اما به عنوان راهنمایی برای توسعه صنعت نیمه‌هادی برای بیش از پنج دهه عمل کرده است.

قانون مور به عنوان یک عامل اصلی  پیشرفت سریع فناوری پردازنده‌ها مطرح می‌شود، زیرا کوچک‌سازی مداوم ترانزیستورها امکان قرارگیری تعداد بیشتری از آن‌ها روی یک چیپ را فراهم می‌کند و بدین ترتیب توان محاسباتی چیپ افزایش می‌یابد. این روند باعث افزایش چشمگیر قدرت پردازشی، کاهش هزینه به ازای هر محاسبه، و بهبود کارایی دستگاه‌های الکترونیکی شده است. به عنوان مثال، این قانون امکان ایجاد واحدهای پردازش مرکزی (CPU) سریع‌تر و کارآمدتر در کامپیوترها، تلفن‌های هوشمند و دیگر دستگاه‌های دیجیتال را فراهم کرده است.

اصل  قانون مور عمدتاً توسط نوآوری‌هایی در زمینه فوتولیتوگرافی و فرآیندهای تولید پشتیبانی می‌شود که امکان تولید ترانزیستورهای هرچه کوچک‌تر و با تراکم بیشتر را فراهم می‌کند. با کوچک‌تر شدن اندازه ترانزیستورها، شرکت‌های نیمه‌هادی می‌توانند عملکرد را حفظ یا بهبود بخشند، در حالی که مصرف انرژی و تولید حرارت را کاهش می‌دهند. با این حال، همان‌طور که اندازه ترانزیستورها به مرزهای ابعادی اتمی نزدیک می‌شود، چالش‌های فیزیکی مربوط به مکانیک کوانتومی، مانند تونل‌زنی الکترونی و جریان نشتی، بیشتر می‌شود و احتمالاً سرعت قانون مور را کند خواهد کرد.

 اخیرا، بحث‌های زیادی در مورد پایداری قانون مور شده است، به ویژه با توجه به محدودیت‌های نزدیک شدن به مقیاس‌های کوچک ترانزیستورهای مبتنی بر سیلیکون. هزینه و پیچیدگی ادامه روند کوچک‌سازی ترانزیستورها افزایش یافته  و محققان اکنون به دنبال فناوری‌های جایگزین مانند محاسبات کوانتومی، محاسبات نورومورفیک و مواد پیشرفته مانند گرافن هستند تا فراتر از محدودیت‌های فناوری سنتی نیمه‌هادی به پیشرفت محاسبات ادامه دهند.

با وجود احتمال کاهش سرعت، قانون مور نقش مهمی در رشد نمایی صنعت فناوری داشته است. تأثیر آن را می‌توان در گسترش دستگاه‌های محاسباتی قدرتمند و مقرون به صرفه، ظهور برنامه‌های داده‌محور مانند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، و تحول دیجیتالی صنایع مختلف از بهداشت و درمان تا مالی مشاهده کرد. این قانون همچنین رقابت و نوآوری در صنعت نیمه‌هادی را تشییج کرده و تولیدکنندگان را به توسعه مداوم تکنیک‌های جدید برای مقیاس‌بندی ترانزیستورها، طراحی مدار و ساخت چیپ سوق داده است.

علاوه بر این، قانون مور پیامدهای گسترده‌تری برای جنبه‌های اقتصادی و اجتماعی فناوری دارد. این قانون توسعه سریع صنایعی را که به قدرت محاسباتی متکی هستند، از فناوری اطلاعات تا مخابرات، ممکن ساخته و به رشد اقتصادی جهانی کمک کرده است. 

منابع:  

1.Moore, G. E. (1965).Cramming More Components onto Integrated Circuits.Electronics, Volume 38, Number 8. 
  2.Schaller, R. R. (1997).Moore's Law: Past, Present and Future. IEEE Spectrum, 34(6), 52-59. 
3. Waldrop, M. M. (2016).The chips are down for Moore’s law. Nature News, 530(7589), 144-147. 

4. Hennessy, J. L., & Patterson, D. A. (2017).Computer Architecture: A Quantitative Approach (6th edition). Morgan Kaufmann. 

قانون مور (Moore’s Law) بیان می‌کند که تعداد ترانزیستورهای موجود در یک مدار مجتمع (IC) تقریباً هر دو سال یک‌بار دو برابر می‌شود. 

این قانون توسط گوردون مور، یکی از بنیان‌گذاران شرکت اینتل، در سال 1965 مطرح شد.

اهمیت قانون مور:

1. افزایش قدرت پردازش: با افزایش تعداد ترانزیستورها، قدرت پردازش پردازنده‌ها نیز افزایش می‌یابد.
2. کاهش هزینه‌ها: هزینه تولید هر ترانزیستور به مرور زمان کاهش می‌یابد، که منجر به کاهش هزینه کلی تولید پردازنده‌ها می‌شود.

3. پیشرفت فناوری: این قانون به عنوان یک راهنمای بلندمدت برای برنامه‌ریزی و تحقیق و توسعه در صنعت نیمه‌هادی‌ها عمل می‌کند.

تاثیرات قانون مور:

• افزایش ظرفیت حافظه: ظرفیت حافظه‌های RAM و فلش به طور مداوم افزایش یافته است.
• بهبود سنسورها: کیفیت و تعداد پیکسل‌های دوربین‌های دیجیتال نیز بهبود یافته است.

• تغییرات اجتماعی و اقتصادی: پیشرفت‌های مداوم در الکترونیک دیجیتال باعث تغییرات اجتماعی و اقتصادی گسترده‌ای شده است.

آیا به نظر شما این روند همچنان ادامه خواهد داشت یا به نقطه‌ای می‌رسیم که دیگر امکان افزایش تعداد ترانزیستورها وجود نداشته باشد؟

قانون مور (Moore's Law) یک اصل در صنعت کامپیوتر است که بیان می‌کند تعداد ترانزیستورها در یک مدار مجتمع (IC) تقریباً هر دو سال دو برابر می‌شود.

 این افزایش منجر به افزایش قدرت پردازش و کاهش هزینه تولید تراشه‌ها می‌شود.

 ساده‌تر، قانون مور پیش‌بینی می‌کند که با گذشت زمان، کامپیوترها سریع‌تر و ارزان تر خواهند شد. 

این قانون به عنوان یک محرک اصلی در پیشرفت فناوری اطلاعات و ارتباطات شناخته می‌شود.

قانون مور، یک اصل تجربی در صنعت الکترونیک است که توسط گوردون مور، یکی از بنیان‌گذاران شرکت اینتل، در سال ۱۹۶۵ مطرح شد. این قانون میگه که  تعداد ترانزیستورهای روی یک تراشه با مساحت ثابت، هر ۲ سال، به‌طور تقریبی دو برابر می‌شود.

در سال‌های بعد این قانون به شکل‌های دیگری نیز بیان شد. حتی به مرور زمان نرخ دو برابر برای هر دو سال هم دستخوش تغییراتی گردید، و به دو برابر برای هر ۱۸ ماه تبدیل شد. طبیعی است که این دو برابر شدن تعداد ترانزیستورها (خواه در دو سال باشد یا در ۱۸ ماه) به معنای این است که ابعاد ترانزیستورها در حال نصف شدن است. این امر بدان معنی است که به سرعت به جایی خواهیم رسید که محدودیت‌های فیزیکی اجازهٔ این نصف شدن ابعاد را نخواهند داد. این یعنی نزدیک شدن به پایان قانون مور، هر چند احتمالاً این قانون تا حدود سال ۲۰۲۰ همچنان معتبر بوده است (گرافها را میتونید در زیر ببینید).

• پیشرفت فناوری: قانون مور، موتور محرک پیشرفت فناوری در چند دهه اخیر بوده است. این قانون، به طور مستقیم بر توسعه بسیاری از فناوری‌های مدرن از جمله اینترنت، تلفن‌های هوشمند، هوش مصنوعی و واقعیت مجازی تأثیر گذاشته است.
• توسعه اقتصاد: پیشرفت‌های حاصل از قانون مور، به رشد اقتصادی و ایجاد فرصت‌های شغلی جدید کمک کرده است.
• تغییر سبک زندگی: قانون مور، به طور چشمگیری سبک زندگی ما را تغییر داده است. امروزه، ما به راحتی می‌توانیم به اطلاعات دسترسی داشته باشیم، با دیگران ارتباط برقرار کنیم و کارهای خود را به صورت آنلاین انجام دهیم.

پایان عصر قانون مور، دانشمندان را به این سمت سوق داده که شاخه‌های جدیدی از روش‌های محاسباتی را آزمایش کنند، تا در هنگام لزوم (احتمالاً از حدود ۱۰ سال دیگر)، بتوانند جایگزین مناسبی برای رایانه‌های امروزی داشته باشند؛ روش‌هایی همچون رایانش کوانتومی،  رایانش زیستی،  و…. آنچه مسلم است، این است که در چنین رایانه‌هایی خبری از تراشه و cpuهایی به شکل‌های امروزی نخواهد بود.

قانون مور (Moore's Law) بیان می‌کند که تعداد ترانزیستورها در یک مدار مجتمع (پردازنده) هر ۱۸ تا ۲۴ ماه دو برابر می‌شود. این به معنای افزایش قدرت پردازش و کاهش هزینه ساخت پردازنده‌ها در طول زمان است. به‌طور غیرمستقیم، قانون مور نشان‌دهنده رشد سریع فناوری کامپیوترها و افزایش توانایی‌های آنها در طول چند دهه اخیر است.