Prawo Koomeya
Prawo Koomeya opisuje trend w historii sprzętu komputerowego : przez około pół wieku liczba obliczeń na dżul rozproszonej energii podwajała się mniej więcej co 1,57 roku. Profesor Jonathan Koomey opisał ten trend w artykule z 2010 roku, w którym napisał, że „przy stałym obciążeniu komputera ilość potrzebnej baterii będzie spadać dwukrotnie co półtora roku”.
R2 ta była niezwykle stabilna od lat pięćdziesiątych ( ponad 98%). Ale w 2011 roku Koomey ponownie przeanalizował te dane i stwierdził, że po 2000 roku podwojenie zwolniło do mniej więcej raz na 2,6 roku. Wiąże się to ze spowolnieniem prawa Moore'a , możliwością budowania mniejszych tranzystorów; oraz koniec około 2005 roku skalowania Dennarda , możliwość budowania mniejszych tranzystorów o stałej gęstości mocy .
„Różnica między tymi dwoma wskaźnikami wzrostu jest znacząca. Podwojenie co półtora roku skutkuje 100-krotnym wzrostem wydajności co dekadę. Podwojenie co dwa i pół roku daje zaledwie 16-krotny wzrost”, napisał Koomey.
Implikacje
Implikacje prawa Koomeya są takie, że ilość baterii potrzebna do stałego obciążenia komputera będzie spadać 100-krotnie co dekadę. W miarę jak urządzenia komputerowe stają się coraz mniejsze i bardziej mobilne, trend ten może być nawet ważniejszy niż poprawa surowej mocy obliczeniowej dla wielu aplikacji. Ponadto koszty energii stają się coraz większym czynnikiem wpływającym na ekonomikę centrów danych, co jeszcze bardziej zwiększa znaczenie prawa Koomeya.
Spowolnienie prawa Koomeya ma wpływ na zużycie energii w technologiach informacyjnych i komunikacyjnych. Ponieważ jednak komputery nie działają w sposób ciągły z maksymalną wydajnością, efekt tego spowolnienia może nie być widoczny przez dekadę lub dłużej. Koomey pisze, że „jak w przypadku każdego trendu wykładniczego, ten w końcu się skończy… za mniej więcej dekadę zużycie energii ponownie będzie zdominowane przez energię zużywaną, gdy komputer jest aktywny. I ta aktywna moc nadal będzie zakładnikiem fizyka stojąca za spowolnieniem prawa Moore'a”.
Historia
Koomey był głównym autorem artykułu w IEEE Annals of the History of Computing, który jako pierwszy udokumentował ten trend. Mniej więcej w tym samym czasie Koomey opublikował krótki artykuł na ten temat w IEEE Spectrum .
Został on dalej omówiony w MIT Technology Review oraz w poście Erika Brynjolfssona na blogu „Economics of Information” oraz w The Economist online .
Trend znany był wcześniej z cyfrowych procesorów sygnałowych , a następnie nazwano go „prawem genów”. Nazwa pochodzi od Gene'a Frantza, inżyniera elektryka w Texas Instruments . Frantz udokumentował, że rozpraszanie mocy w procesorach DSP zmniejszało się o połowę co 18 miesięcy przez okres 25 lat.
Spowolnienie i koniec prawa Koomeya
Najnowsze badania wskazują, że prawo Koomeya zwolniło do podwojenia co 2,6 roku. Wskaźnik ten jest średnią statystyczną z wielu technologii i wielu lat, ale są wyjątki. Na przykład w 2020 roku AMD poinformowało, że od 2014 roku firmie udało się poprawić wydajność swoich procesorów mobilnych o współczynnik 31,7, co oznacza podwojenie w ciągu 1,2 roku. W czerwcu 2020 roku Koomey odpowiedział na raport, pisząc: „Przejrzałem dane i mogę zgłosić, że AMD przekroczyło cel 25 × 20, który wyznaczył w 2014 roku dzięki ulepszonemu projektowi, doskonałej optymalizacji i laserowemu skupieniu się na efektywności energetycznej. "
Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki i zasadą Landauera , obliczenia nieodwracalne nie mogą być w nieskończoność bardziej wydajne energetycznie. Zakładając, że efektywność energetyczna komputerów będzie nadal podwajać się co 2,6 roku i biorąc pod uwagę najwydajniejszy superkomputer od 2022 r., Granica Landauera zostanie osiągnięta około 2080 r. Zatem po tym momencie prawo Koomeya nie może już obowiązywać. Zasada Landauera nie ogranicza jednak wydajności obliczeń odwracalnych . To, w połączeniu z innymi poza CMOS technologie komputerowe, mogłyby pozwolić na stały postęp w wydajności.
Zobacz też
Dalsza lektura
- Koomey, J.; Naffziger, S. (31 marca 2015), „Prawo Moore'a może zwalniać, ale nie efektywność energetyczna” , IEEE Spectrum .
- Denning, Peter J .; Lewis, Ted G. (2017), „Wykładnicze prawa wzrostu komputerów”, Communications of the ACM , 60 : 54–65, doi : 10,1145/2976758 , hdl : 10945/59477 , S2CID 1359609 .