Закон Куми описывает тенденцию в истории вычислительного оборудования : в течение примерно полувека количество вычислений на джоуль рассеиваемой энергии удваивалось примерно каждые 1,57 года. Профессор Джонатан Куми описал эту тенденцию в статье 2010 года, в которой он написал, что «при фиксированной вычислительной нагрузке количество необходимой вам батареи будет уменьшаться в два раза каждые полтора года». [1]
Эта тенденция была в высшей степени стабильной с 1950-х годов ( R 2 более 98%). Но в 2011 году Куми пересмотрел эти данные [2] и обнаружил, что после 2000 года удвоение замедлилось примерно до одного раза каждые 2,6 года. Это связано с замедлением [3] закона Мура , способностью создавать транзисторы меньшего размера; и конец примерно в 2005 году масштабирования Деннарда , способность создавать меньшие транзисторы с постоянной плотностью мощности .
«Разница между этими двумя темпами роста значительна. Удвоение каждые полтора года приводит к 100-кратному увеличению эффективности каждые десять лет. Удвоение каждые два с половиной года дает только 16-кратное увеличение», - написал Куми. [4]
Подразумеваемое
Из закона Куми следует, что количество батареи, необходимой для фиксированной вычислительной нагрузки, будет уменьшаться в 100 раз каждое десятилетие. [5] По мере того, как вычислительные устройства становятся меньше и более мобильными, эта тенденция может быть даже более важной, чем улучшение исходной вычислительной мощности для многих приложений. Кроме того, затраты на электроэнергию становятся все более важным фактором в экономике центров обработки данных, что еще больше увеличивает важность закона Куми.
Замедление действия закона Куми имеет последствия для использования энергии в информационных и коммуникационных технологиях. Однако, поскольку компьютеры не работают с максимальной производительностью постоянно, эффект от этого замедления может не наблюдаться в течение десятилетия или более. [6] Куми пишет, что «как и любая экспоненциальная тенденция, эта в конечном итоге закончится ... через десять лет или около того, в энергопотреблении снова будет преобладать мощность, потребляемая, когда компьютер активен. И эта активная мощность по-прежнему будет быть заложником физики, лежащей в основе замедления закона Мура ".
История
Куми был ведущим автором статьи в IEEE Annals of the History of Computing, которая впервые задокументировала эту тенденцию. [1] Примерно в то же время Куми опубликовал короткую статью об этом в IEEE Spectrum . [7]
Он подробно обсуждается в MIT Technology Review , [8] и в пост по Erik Бриньолфссон на «Экономика информации» блог, [5] и в The Economist онлайн . [9]
Эта тенденция ранее была известна для цифровых сигнальных процессоров , а затем получила название «закон Гена». Название пришло от Джина Франца, инженера-электрика из Texas Instruments . Франц документально подтвердил, что рассеиваемая мощность в DSP снижалась вдвое каждые 18 месяцев в течение 25-летнего периода. [10] [11]
Замедление и конец закона Куми
Последние исследования показывают, что закон Куми замедляется и удваивается каждые 2,6 года. [12] Однако в 2020 году AMD сообщила, что с 2014 года компании удалось повысить эффективность своих мобильных процессоров в 31,7 раза, то есть вдвое больше, чем за 1,2 года. [13] В июне 2020 года Куми ответил на отчет, написав: «Я изучил данные и могу сообщить, что AMD превысила цель 25 × 20, которую она поставила в 2014 году, благодаря улучшенному дизайну, превосходной оптимизации и сосредоточению внимания на лазерных технологиях. энергоэффективность." [14]
Согласно второму закону термодинамики и принципу Ландауэра , необратимые вычисления не могут оставаться более энергоэффективными навсегда. По состоянию на 2011 год компьютеры имеют вычислительную эффективность менее 0,00001%. [15] Если предположить, что энергоэффективность вычислений будет продолжать удваиваться каждые 1,57 года, предел Ландауэра будет достигнут в 2048 году. Таким образом, примерно после 2048 года закон Куми больше не будет выполняться.
Однако принцип Ландауэра не ограничивает эффективность обратимых вычислений . Это, в сочетании с другими вычислительными технологиями, выходящими за рамки CMOS, может позволить продолжить повышение эффективности.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б Куми, Джонатан; Берард, Стивен; Санчес, Марла; Вонг, Генри (29 марта 2010), "Последствия исторических тенденций в электрической эффективности вычислительной техники", IEEE Анналы истории вычислительной техники , 33 (3): 46-54, DOI : 10,1109 / MAHC.2010.28 , ISSN 1058 -6180.
- ^ http://www.koomey.com/post/153838038643
- ^ https://blogs.wsj.com/digits/2015/07/16/intel-rechisels-the-tablet-on-moores-law/
- ^ https://www.electronicdesign.com/microprocessors/energy-efficiency-computing-what-s-next
- ^ а б Бриньолфссон, Эрик (12 сентября 2011 г.). «Затмевает ли закон Куми закон Мура?» . Экономика информационного блога . Массачусетский технологический институт.
- ^ https://spectrum.ieee.org/computing/hardware/moores-law-might-be-slowing-down-but-not-energy-efficiency
- ^ Куми, Дж. Г. (26 февраля 2010 г.), «Превосходя закон Мура» , IEEE Spectrum.
- ^ Грин, Кейт (12 сентября 2011 г.). «Новый и улучшенный закон Мура» . Обзор технологий Массачусетского технологического института .
- ^ «Вычислительная мощность - более глубокий закон, чем закон Мура?» . Экономист онлайн . 10 октября 2011 г.
- ^ Фарнкомб, Трой; Иневски, Крис (2013), «§1.7.4 Рассеяние мощности» , Медицинская визуализация: Технология и приложения , CRC Press , стр. 16–18, ISBN 978-1-4665-8263-7.
- ^ Франтц, G. (2000), "Тенденции процессор цифровых сигналов" (PDF) , IEEE Micro , 20 (6): 52-59, DOI : 10,1109 / 40,888703[ постоянная мертвая ссылка ] .
- ^ http://www.koomey.com/post/153838038643
- ^ https://www.thurrott.com/hardware/236987/amd-delivers-a-major-mobile-efficiency-milestone
- ^ https://www.thurrott.com/hardware/236987/amd-delivers-a-major-mobile-efficiency-milestone
- ^ Гуальтьери, Дев (8 июля 2011 г.). «Предел Ландауэра» . Блог Тикалон . Проверено 2 июля 2015 года .
дальнейшее чтение
- Koomey, J .; Наффцигер, С. (31 марта 2015 г.), «Закон Мура может замедлить темп, но не энергоэффективность» , IEEE Spectrum.
- Деннинг, Питер Дж .; Льюис, Тед G. (2017), "Показательные законы вычислительных ростов", коммуникации АСМА , 60 : 54-65, DOI : 10,1145 / 2976758 , ЛВП : 10945/59477.