Преданья старины глубокой...

Обычно считают, что история компьютеров началась с "Паскалины" — механического арифмометра, сконструированного в 1642 году Блезом Паскалем. Думаю, это в корне неверно. Сия штуковина если и была предком компьютеров, то весьма далеким, более родственным деревянным счетам, нежели современным цифровым микропроцессорам. Основанное на колесиках и валиках металлическое чудо язык не поворачивается назвать процессором. Тем не менее, это была полноценная считающая "железяка", достойная упоминания как прототип возможного развития вычислительной техники в отсутствие транзистора.

Теперь перейдем к первому агрегату, который действительно можно назвать компьютером, хоть опять же с большой натяжкой. Речь идет об "Аналитической машине" Чарльза Бэбиджа — прадедушки современных компьютеров. По образованию Бэбидж был математиком и всю свою жизнь посвятил созданию первой в мире программируемой вычислительной машины. Он так и не довел свое изобретение до логического конца, но многие его открытия и наработки были использованы в более жизнеспособных моделях. По проекту устройство должно было приводиться в действие силой пара. При этом оно могло воспринимать внешние команды, выполнять вычисления и выдавать готовые результаты в отпечатанном виде. Программы должны были кодироваться дырочками на перфокартах или перфоленте. Кстати, в идее использования перфокарт Бэбидж был отнюдь не оригинален. Впервые идея применять перфокарты для выполнения каких-то запланированных операций пришла в замечательную голову Жозефа Жаккара. Этот незаурядный во всех отношениях человек изобрел первый в мире программируемый ткацкий станок! По отверстиям на перфокарте его изобретение умело вышивать различные сложные и разноцветные узоры на ткани. И все это в начале XVIII века!

Если говорить о теоретических изысканиях на ниве создания компьютера, то первой леди, которая внесла в эту отрасль ощутимый даже сейчас вклад, была Ада Августа Лаврейс — дочь лорда Байрона (да-да, того самого Байрона — великого английского поэта). Именно она первой поняла, что десятичная система исчисления похоронит саму возможность создания умных машин. Благодаря своим дамским чарам и математическим познаниям леди Ада Августа смогла убедить Бэбиджа в исключительной перспективности двоичной системы. Кто знает, как бы повернулась история компьютеров, не приди в хорошенькую головку леди Ады Августы такая судьбоносная мысль? Сидели бы мы сейчас за огромными цистернами, по которым в жиклерах циркулировала бы разноцветная вода (это не бред сумасшедшего — в советские времена идея создания микросхем на воде всерьез занимала умы ученых). За великую роль, которую леди Ада Августа сыграла в истории компьютеров, в ее честь был назван один из языков программирования — Ада. Идею использования перфокарт перенял (в электронике не используется "украл") и развил американец Герман Холлерит. По заказу правительства США он изготовил машину для обработки результатов государственной переписи. По проекту Холлерита каждый переписываемый вместо того, чтобы ставить галочку на бланке-опроснике, должен был просто проколоть отверстие в нужном месте. Потом бланки закладывались в машину и как бы "прощупывались" специальными иголками. То есть, если в каком-то месте бланка было отверстие, то иголка проскакивала через него и касалась металлической подкладки. Проходил электрический ток — и к какой-то там механической переменной прибавлялась единица. После успеха этой машины код, пробиваемый на перфокартах, стали называть кодом Холлерита.

Одним из самых известных компьютеров стал легендарный "Марк I". Это был первый в мире цифровой компьютер (все предыдущие работали на аналоговых принципах). Он был предназначен для автоматизации баллистических артиллерийских расчетов. Военным требовалась точная и надежная машина, которая могла бы быстро рассчитывать параметры полета снаряда (на дворе стоял 1944 год, и исход Второй мировой был еще не решен). Так как при ведении артиллерийской стрельбы приходится учитывать десятки факторов (начиная от типа снаряда и кончая влажностью грунта, на котором установлено орудие), то стандартно артиллеристы пользовались специальными таблицами коэффициентов. Вычисления были достаточно трудоемкими и отнимали уйму времени, за счет чего данные о цели устаревали раньше, чем производился выстрел. "Марк I" смог решить эту проблему. Изготовил его профессор Гарвардского университета Айкен. Машинка была не из крошек — более 15 метров в длину и примерно 3 метра в высоту. За один день она выполняла расчеты, которые вручную артиллеристы могли бы сделать только за полгода. Сразу за "Марком I" была создана целая плеяда "сверхбольших" ЭВМ. "Эниак", который делался для тех же целей, что и "Марк I", выполнял 300 операций умножения в секунду и весил целых 30 тонн. Прогресс стремительно развивался, появлялись "Эдзаки", "Юниваки" и еще какие-то их модификации с труднопроизносимым названиями. Процессор перестал быть одиноким. Сначала он обзавелся оперативной памятью (благодаря Джону фон Нейману простейшее ОЗУ было уже в "Эдзаке"), постоянной памятью на магнитных лентах (пращур современного стримера), более привлекательными средствами ввода и вывода информации.

Песнь силиконовой долины

Во всех вышеперечисленных цифровых компьютерах в качестве основных деталей использовались электронные лампы. Лампы часто перегорали, потребляли много электроэнергии, а простейший современный калькулятор в ламповом исполнении занимал не одну комнату и весил не одну тонну. Нужно было срочно искать альтернативу. И такая альтернатива нашлась, благодаря открытию полупроводников. Собственно, об особых свойствах полупроводников знали еще очень давно — с середины XVIII века. Но применение им нашли только в середине XX века — в полупроводниковых диодах и транзисторах (первый транзистор появился в 1948 году). С этого момента начинается второе поколение компьютеров. Они стали немного более быстрыми, менее громоздкими (калькулятор занимал всего несколько шкафов) и намного более стабильными. Появились магнитные диски, а потом и винчестеры. Правда, те винчестеры сильно отличались от современных аналогов. Представьте "дуру" диаметром 24 дюйма с 50 блинами, плотность записи составляла 100 килобайт на блин, а полная емкость винчестера тянула на 5 Мб. Первые компьютеры, основанные на транзисторах, быстро завоевали популярность среди военных и крупных бизнесменов благодаря своему быстродействию, а также относительно низкой цене. Далее в процессорах начали задействовать блок для операций над числами с плавающей точкой (так называемый сопроцессор или FPU (Floating Point Unit).

Компьютеры на транзисторах просуществовали недолго. Новый виток научно-технической революции — и в 1964 году на смену им пришли интегральные схемы, или попросту микросхемы. Идея была проста: раньше на одном кремниевом кристалле размещался один транзистор с собственными выводами и собственным корпусом. Так почему бы не разместить на одном кристалле несколько транзисторов, объединив их в один функциональный блок? И почему бы еще вдобавок к этому, кроме транзисторов, не вытравливать на поверхности кристалла и остальные радиодетали — резисторы, конденсаторы и диоды? Сказано — сделано. Блоки, которые раньше занимали несколько полок в металлическом шкафу, сморщились до размера человеческого ногтя. Компьютеры стали еще меньше, еще быстрее и еще дешевле. Примерно в это же время наступило размежевание в компьютерных рядах, появилось много новых платформ и клонов. Линейка System/360 от IBM, PDP от DEC, Altair от MITS, Apple от, как ни странно, Apple, Osborne от Osborne Computer Corporation, VIC-20 от Commodore, TRS-80, Acorn, Amiga, Amstrad, Odyssey, Atari, великий ZX Spectrum, и конечно же царствующая ныне платформа PC. Многие из перечисленных все еще существуют, а некоторые даже процветают и продолжают успешно конкурировать с PC (Apple, например). Правда сейчас, с переходом Apple на архитектуру х86-64 говорить о какой либо конкуренции не приходится...

Эра PC

Уже в середине восьмидесятых было ясно, что пальма первенства на массовом пользовательском рынке принадлежит PC платформе. Мудрые маркетологи вместо того, чтобы строго законспирировать производство, стали раздавать лицензии сторонним фирмам, за счет чего не самая, прогрессивная архитектура стала быстро завоевывать популярность. Термин "PC-совместимый компьютер" стал своеобразным штампом для функциональных и доступных конечному пользователю персоналок.

Далее прогресс понесся скачками. Как гром средь ясного неба, прогремели процессоры от Intel — 186, 286, 386, 486, 586, а также аналоги от не самого сильного тогда, конкурента в лице AMD. В 1997 году произошло еще одно знаменательное событие. Компания Cyrix задумала процессор класса "все в одном", в котором на одном чипе были бы собранны ЦПУ, звуковой и графический ускоритель, контроллеры памяти и много чего еще. Таинственный MediaGX будоражил умы масс, но релиз расставил все по своим местам. В первых же тестах мультикомбайн потерпел фиаско. Его производительность оказалась достаточно дохлой и не смогла составить конкуренцию AMD и Intel. Тем не менее, главное достоинство MediaGX — дешевизна — было оценено и востребовано некоторыми крупными компаниями-сборщиками ПК (Compaq, например), что несколько отодвинуло его кончину.

Кремний для фортепьяно с оркестром

Процессор — это микросхема. Если хотите, "универсальный комбайн для чисел" — словосочетание, неплохо определяющее набор его функций. Он перемалывает тонны информации, которые ему доставляют по специальным каналам (шинам) другие компоненты компьютера. Процессор работает с целыми числами и с числами с плавающей запятой, осуществляет матричные и конвейерные операции (это когда одно и то же действие применяется сразу для большого массива данных), сравнение, управление памятью, обработку машинных команд и многое другое. Другими словами, на центральный процессор возложены миллионы важных и ответственных операций, о факте существования которых не знает большинство компьютерных пользователей. Здесь необходим небольшой экскурс в радиоэлектронику.

Самая главная деталь процессора — транзистор.В цифровой технике используются биполярные транзисторы, работающие в качестве электронного ключа. Если есть сигнал на одной из ножек (называется база), то между двумя другими ножками (эмиттер и коллектор) идет ток. Если нет, то ток не идет. То есть всего имеется два состояния — состояние нуля и состояние единицы. Благодаря гению Аде Августе Лаврейс с давних времен цифровая техника оперирует двоичной системой исчисления. На практике процессор работает не с двумя (ноли и единичка), а с тремя состояниями: высокий логический уровень (единица, сигнал порядка 3-5 В), низкий логический уровень (ноль, порядка 0,5-1 В) и высокоимпедансное состояние (Z-состояние, попросту отсутствие тока). Комбинациями нулей и единиц кодируются все поступающие в процессор и выходящие из него данные. Для микросхемы текст, числа, графика, музыка и базы данных — суть абстрактные понятия, ибо все эти термины в конечном итоге сходятся к набору нулей и единичек. С человеческой точки зрения это слишком сложно и непонятно, однако с компьютерной — в самый раз. Также, помимо двоичной системы, процессор умеет работать с двоично-десятичной. Это когда числа разбиваются на разряды в соответствии с правилами десятичной системы, а сами цифры числа записываются в двоичной форме.Данные внутри процессора передаются не последовательно по одной циферке, а порциями, кратными степени двойки, по "параллельным" (отметим, что это значительное упрощение, так как в действительности все намного сложнее) проводникам. Число одновременно передаваемых бит определяет разрядность процессора. Например, большинство современных процессоров — 64-разрядные, а значит, по их каналам одновременно передаются 64 бита. Однако это не аксиома — какие-то внутренние каналы для передачи данных могут иметь и другую разрядность, лучше подходящую их ролям. К примеру, во многих ЦПУ одни каналы, или шины, передают только данные, другие — только адреса, ну а третьи — команды.

Две архитектуры

Cуществует две основных архитектуры построения микропроцессоров — CISC и RISC. Отличия между ними принципиальны, и фактически по ним весь мир компьютерных технологий делится на два лагеря. Для справки: наши с вами ЦПУ относятся к архитектуре CISC, а компания HP выпускает свою собственную серию ЦПУ, сделанных по архитектуре RISC.

Процессоры архитектуры CISC (Complex Instruction Set Computer) имеют очень большой набор команд (несколько сотен) и очень малое число регистров. К слову, регистры — это быстрые (быстрее, чем в кэше) ячейки памяти, которые играют огромную роль в непосредственном выполнении команд. Большинство команд могут оперировать только данными из регистров. Процессоры архитектуры CISC дороже и сложнее, чем RISC-процессоры, но программы для них короче, ведь сложные действия можно описать одной командой. Именно на этой архитектуре основываются современные процессоры. Многие считают, что это неправильное решение и всего лишь исторический казус. Ведь раньше оперативная память стоила очень дорого, дороже даже, чем сами процессоры. В те времена можно было позволить себе экономию памяти за счет усложнения принципов работы. Поэтому процессоры долгое время развивались по пути CISC. Сегодня некоторые игроки на компьютерной арене пытаются повернуть прогресс в другое русло. Они считают архитектуру RISC более выгодной. Процессоры Transmeta тому лучший пример.Архитектура RISC (Reduced Instruction Set Computer) подразумевает малое количество команд, но очень большое количество регистров разного назначения. Взгляните на свой принтер, модем, жесткий диск, телевизор, стиральную машину, микроволновую печь и даже тостер. Во всех этих полезных приборах с большой вероятностью имеются маленькие RISC-процессоры. На них основываются замечательные микросхемы — микроконтроллеры. В вашем системном блоке таких микроконтроллеров наверняка больше десятка. Типичный микроконтроллер содержит, кроме процессора, собственную оперативную память, системную шину, какой-нибудь внешний интерфейс, таймеры и много чего еще. В одной недорогой микросхеме — целый компьютер, который быстро решает проблемы управления.

Высший разум или командный интерпретатор?

Любая программа представляет собой набор команд на языке низкого уровня (машинных инструкций) и данных, с которыми эти команды-инструкции работают. Процессор последовательно считывает команды (часто используется термин "коды") и выполняет их. Для упрощения работы программистов трудно запоминаемые коды формализуются на специальный язык — ассемблер. Все команды этого языка имеют однозначные соответствия в машинных кодах и представляют собой англоязычные сокращения, обозначающие целевое назначение команды. Ассемблер, по своей приближенной к железу природе, язык весьма "многословный". То есть даже самая по всем параметрам простенькая программка будет занимать у вас несколько сот строк исходного текста. Чтобы справиться с этой бедой, коллеги программисты с давних времен придумали абстрагироваться от ассемблера с помощью языков более высокого уровня — таких, например, как С и Pascal. Основная идея подобного рода языков — это попытка оторваться от чуждого и чрезмерно сложного ассемблера и машинных кодов путем создания языка, максимально приближенного к естественному человеческому. В идеале мечтой любого фантаста был бы вариант, при котором "программист" (в этом месте матерые кодеры плюются) мягким тенорком выдавал бы в микрофон команды вида "а сравни-ка мне, дружочек, циферку раз с циферкой два, и ежели чего, то выполни мне такую-то процедурку". На данный момент в природе существуют определенного рода разработки, разумеется, без распознавания речи, однако реально позволяющие превратить некогда мистический процесс программирования в детский конструктор Лего. Всем известный Inprise Delphi тому неплохой пример. Также на память приходят серьезные Rational Rose, ERWin и им подобные, так называемые CASE-продукты. Вполне может статься, что в недалеком будущем, когда сложность процессоров и программ возрастет в очередной десяток раз, — процесс программирования на машинных кодах окончательно отойдет в разряд легенд, и какой-нибудь MS Visual Basic будет считаться языком самого что ни на есть низкого уровня.

Тайны кремниевого кузнеца

Тот факт, что процессор размещается на кремниевой подложке, общеизвестен. Однако процессоры производят не штучным способом, а массово, когда на одной громадной пластине формируют сотни отдельных кристаллов. Давайте совершим виртуальную экскурсию по всем этапам создания процессоров.

Сначала на кремниевой подложке под воздействием высокой температуры и кислорода формируется тонкий слой диоксида кремния (отмечу, что на данный момент существуют более продвинутые технологии, не использующие диоксид кремния и некоторые другие этапы/элементы, перечисляемые далее). Это первый слой будущего слоеного пирога. После этого подложка покрывается фотослоем, который может становиться растворимым под действием ультрафиолетового излучения. В процессе, который получил название фотолитографии, ультрафиолетовое излучение по маске засвечивает ненужные участки схемы, и растворитель убирает все лишнее. Открывшийся в просветах диоксид кремния вытравливают химическим способом. Химические препараты удаляют и ненужный теперь фотослой. Оставшиеся участки диоксида кремния "волшебным" образом оказываются цепями процессора. В процессоре несколько электронных слоев, поэтому процесс повторяется несколько раз. Слои разделяются между собой дополнительной прослойкой диоксида кремния. Второй слой образуется с участием поликристаллического кремния по той же самой технологии, что и первый.

Следующая стадия производства процессоров называется ионной имплантацией. Ее суть состоит в том, что области, обработанные ультрафиолетом, бомбардируются ионами нужных примесей. Именно эти ионы обеспечивают электрическую проводимость цепей процессора. "Пирог" дополняется новыми слоями, созданными по схожей технологии. В современном процессоре слои укладываются в сложную трехмерную схему. В местах, где необходимо соединить проводники двух различных слоев между собой, оставляются своеобразные "окна", которые заполняются проводящими веществами. После этого процессоры прямо на коллективной пластине проходят тестирование, по итогам которого отсеиваются неработоспособные образцы, а оставшиеся группируются по оптимальным частотам. Процессоры вырезаются из пластины и попадают на стадию индивидуальной обработки. Они получают свой собственный корпус, повторно тестируются и докладывают руководителю цеха о своей полной боевой готовности. Последнее, к сожалению, пока не более чем шутка.

Полезные хитрости

АЛУ, блок декодировки и управления — это еще не весь процессор. Оставь инженеры все как есть, он, может, и работал бы, но не так шустро, как мы хотим. Поэтому инженеры добавили к базовой архитектуре процессора несколько хитростей, без которых наша виртуальная жизнь много потеряла бы в красоте и разнообразии. Это конвейеры, кэш-память, блок вычислений с плавающей точкой, блоки дополнительных инструкций MMX, 3DNow! или SSE, а также несколько продвинутых приемов работы с данными. Давайте рассмотрим все это богатство по порядку.

Если вы внимательно читали, то наверняка заметили, что все операции, которые выполняет процессор, можно условно поделить на несколько стадий. Это стадии выборки, декодирования, определения адреса, выполнения и сохранения. Представляете, что будет, если все эти операции взвалить на один блок? На самом же деле разные операции выполняют разные блоки процессора, только для этого и предназначенные. Представим себе такую ситуацию. Команда поступила в блок предварительной выборки, который переслал ее в декодировщик. Декодировщик послал остальным цепям процессора определенные указания по исполнению команды. Блок управления следил за очередностью исполнения операций. А что в это время делали блоки предварительной выборки и декодировки? Да ничего, стояли в сторонке и курили. Что, конечно же, не есть хорошо. В ЦПУ, где каждый мегагерц на счету, все участники процесса должны работать на полную катушку. Почему бы блоку предварительной выборки не заняться следующей командой, после того как он отправил предыдущую в блок декодировки? Почему бы блоку декодировки не принять следующую команду от блока предварительной выборки сразу после выполнения предыдущей, не дожидаясь конца всего цикла обработки команды? То есть процессор как бы будет выполнять несколько команд одновременно. Вам эта процедура, кстати, ничего не напоминает? Конечно же — стандартная схема организации конвейерного производства! Применяем ее к процессору — и получаем теоретический прирост производительности от 20 до 50%. А если при этом в процессоре будет не один конвейер, а несколько? Для справки — ЦПУ, имеющий более двух конвейеров c более чем пятью этапами в каждом, называется "суперскалярным" или "суперконвейерным". Однако не все так просто. Этапы выполнения команд в каждом из блоков не одинаковы по времени. Может случиться так, что последующая инструкция выполнится быстрее, чем предыдущая в параллельном конвейере. Это нарушит очередность выполнения команд. Выполнение очередной команды может также зависеть от результата предыдущей. Соответствующему блоку придется некоторое время простаивать, ожидая выполнения нужной команды на другом этапе. Первая напасть решается довольно просто: вводится некоторое число промежуточных буферов, которые сохраняют результаты работы конфликтующих во времени команд. Вторая напасть решается более изощренно. Чтобы устранить простои блоков процессора, используются переименование регистров, одновременное использование данных в обоих конвейерах и сохранение промежуточных значений в специальных буферах. В процессорах посовременнее применяются и вовсе "шаманские" приемы. Например, при условном переходе простои неизбежны, ведь блокам конвейера приходится дожидаться адреса перехода. А зачем ждать? Может, лучше попытаться "угадать" адрес перехода, основываясь на предыдущих переходах? Все переходы, встречающиеся в программе, процессор запоминает в специальном буфере (branch target buffer). И на основе данных из этого буфера делается предсказание, будет ли произведен переход, а если будет, то куда. Если процессор ошибся и "послал" выполнение программы не туда, куда надо, приходится возвращаться к предыдущему шагу (что отнимает массу времени). Все это похоже на гадания на кофейной гуще, однако современные процессоры предсказывают адрес перехода с точностью до 90%, и потери производительности при ошибках практически незаметны.

Кэш — это специальный участок памяти, работающий на частоте, равной частоте процессора или вдвое меньше ее. Кэш-память работает гораздо быстрее оперативной и имеет очень высокую себестоимость. В ней хранятся команды и данные, с которыми процессор работает в данный момент. У некоторых процессоров кэш данных и кэш инструкций разделены, у других они единое целое. Второй вариант предпочтительнее, потому что процессор может гибко изменять соотношение количества памяти, выделяемого под хранение данных и инструкций. Благодаря кэшу производительность процессора увеличивается. Во многих процессорах имеется несколько уровней кэш-памяти. В "домашних" процессорах их, как правило, два, в серверных, как правило, три. Эти уровни могут различаться по скорости и по объему. Как правило, кэш L1 (level 1) — кэш первого уровня, самый маленький и самый быстрый. FPU, он же Floating Point Unit, он же блок операций с плавающей точкой — неотъемлемая часть современных процессоров. От его скорости, в конечном счете, зависит производительность процессора в компьютерных играх. С блоком FPU косвенно связан и блок расширенных операций — в некоторых процессорах это MMX, в других — 3DNow! или SSE. Он отвечает за выполнение дополнительных инструкций, предназначенных для обработки графики, видео и звука. Фактически эти инструкции представляют собой набор дополнительных регистров расширенной разрядности и набора операций над ними.

Супербизон

В условиях, когда надо перемалывать тонны информации за пару секунд, когда конкуренты наступают на пятки, когда от скорости зависит все, невозможно обойтись без суперкомпьютеров. Они управляют спутниками, обрабатывают котировки ценных бумаг, рассчитывают сложнейшие электронные схемы (воссоздают себе подобных) и делают еще массу полезностей. Суперкомпьютеру — суперпроцессор! Так звучал бы лозунг советских времен на каком-нибудь заводе высоких технологий. Но в реальной жизни лозунг этот не пройдет. Со всей прямотой и ответственностью заявляю: нет никаких суперпроцессоров! Конечно же, имеются отдельные экзотические экземпляры в прототипах, в отдельных малопопулярных системах, на бумаге, но ни в одном суперкомбайне вы не встретите подобных монстров. Да и зачем они нужны? Греться будут, как все цеха Урюпинского Сталелитейного, а толку ноль. Не проще, не дешевле ли объединить несколько десятков, сотен, тысяч обычных процессоров и заставить их работать в связке? Ответ — "безусловно". Собственно, все суперкомпьютеры так и устроены. К сожалению, если заменить один процессор двумя, то вместе они не будут работать в два раза быстрее. И тысяча процессоров не будут работать в десять раз быстрее, чем сто. Это и есть основная проблема масштабирования многопроцессорных систем. Как распределить умножение двух простых чисел между двумя процессорами? А никак. Поэтому и программистам, и инженерам приходится подходить к делу творчески. Абы какая программа не сможет работать на многопроцессорном суперкомпьютере так же хорошо, как и на обычном. Поэтому программисты затачивают программы под число процессоров или ядер одного процессора, и заставляют их эффективнее трудиться в общей упряжке.

На грани возможного

В последнее время компьютерные технологии развиваются достаточно равномерно, демонстрируя постоянный, и оттого ужасно предсказуемый и скучный эволюционный процесс. Но хочется то маленькой, но стремительной и эффектной революции! Судите сами: последние годы производители процессоров только и делают, что уменьшают технологический процесс. Такими темпами они скоро перейдут на 0.01 технологию. И наверняка это будет предел, современных технологий производства процессоров. Финиш будет достигнут уже в ближайшее десятилетие. Законный вопрос — а что потом? От простого увеличения числа ядер много не выйграешь. Нужно придумывать нечто кардинально новое. Неудивительно, что этим вопросом уже давно задаются ученые умы ведущих компаний мира.

К примеру, японцы пытаются внедрить интегральную логику на основе углеродных нанотрубок. Транзисторы на нанотрубках в несколько раз быстрее своих кремниевых аналогов. Элементарный рабочий прототип спецы из японии уже разработали, и на данный момент работают над его доводкой. Пытаются сделать нанотранзистор надежным и высокопроизводительным. По предварительным оценкам логика на углеродных нанотрубках обещает стать достойной заменой кремнию и, вероятно, именно она обеспечит регулярный прирост производительности процессоров еще на несколько лет. Но и эта технология рано или поздно исчерпает себя. Поэтому ученые уже сейчас ищут еще более радикальные решения проблемы. И если вы ищете ответ на вопрос, какие процессоры будут стоять в ваших системных блоках через десять лет, то у меня будет для вас всего два варианта ответа. Будущее за био- и нанотехнологиями.

Если прогресс свернет на дорожку биотехнологий, очень скоро мы получим компьютеры, вживляемые под кожу, в сетчатку глаза и, прости господи, прямо в мозг. Процессоры будут состоять из органических элементов, и как вариант — из тканей человека. Работы в этом направлении ведутся уже чуть ли не полвека. Ученые всерьез надеются создать высокоскоростные компьютеры на базе ДНК. Двое китайских гениев уже создали миниатюрный двигатель всего из одной молекулы ДНК. Есть надежда, что через несколько лет мы получим биочипы, в которых микроэлектромеханические технологии удачно сочетаются с биологическими процессами. Кстати, компания Bowei BioTech уже использует подобные ДНК-биочипы в приложениях, связанных с безопасностью. Биозонды, которые, курсируя в крови человека, будут лечить пораженные органы на микроуровне, — дело недалекого будущего. А там рукой подать и до процессоров, построенных преимущественно с помощью биотехнологий.

Многие ученые считают, что компьютеры на ДНК — это половинчатое решение. Раз решили уменьшать и убыстрять компьютеры — надо идти до конца. Даешь компьютеры на молекулах и даже на атомах! Это не фантастика. Фактически — технология ближайших десятилетий. В институте Bell Labs изобрели молекулярный транзистор еще в 1947 году, там же научились соединять транзисторы между собой. На рынке нанотехнологий по этому поводу очень скоро должна разразиться настоящая война. Ибо такие гиганты IT индустрии, как HP, IBM, AMD и конечно Intel, стремятся как можно скорее застолбить себе место на перспективном рынке. В HP, например, уже решили проблему, которая стояла на пути создания полноценных интегральных схем на молекулярном уровне. Раньше они предлагали использовать простейшую сеть из проводников толщиной всего в несколько атомов, соединенных одномолекулярными триггерами. Незадача этого решения заключается в том, что электрические сигналы в таких схемах влияют друг на друга, и логика их работы нарушается. HP смогли победить неприятность простой и элегантной резолюцией, преобразовав некоторые узлы сети в изоляторы с помощью проводников, химическая структура которых отличается от остальной сети. Если так пойдет и дальше, то, глядишь, лет через пятнадцать на конвейер поступят первые атомарные компьютеры... Вот только интересно, а куда ученые будут двигаться после атомов? Что еще придумают? Может, научатся управлять отдельными электронами?
Поживем — увидим!

Strelok)-> В гугле!

Yandex- найдётся ВСЁ !

Странно, что никто не предложил уважаемому Strelok)->-у посетить библиотеку.
Лично я, во времена своего обучения, предпочитал брать информацию из надежных и проверенных источников!

...

Strelok)->
рефератик надоть?) по гугли.