Zatímco většina lidí samotný mikroprocesor v životě neviděla, zařízení, která mikroprocesory používají, používají prakticky všichni každý den. Jsou to mozky počítačů, telefonů, automobilů, fotoaparátů, rádií, televizorů a mnoha dalších zařízení běžného života.
Podle Mooreova zákona, který po dobu více než čtyřiceti let platí za základní model v odvětví výroby polovodičů, se přibližně každé dva roky zdvojnásobí hustota tranzistorů, přičemž se současně zvýší funkcionalita a výkon a sníží se náklady. Pro srovnání: dnešní druhá generace procesorů Intel Core je více než 350 000krát výkonnější a každý tranzistor spotřebuje přibližně 5000krát méně energie než první mikroprocesor Intel 4004. Za tuto dobu klesla cena tranzistoru přibližně 50 000krát.
Následující generace mikroprocesorů Intel, jež bude stát na 22nm výrobním procesu, bude uvedena příští rok. Přinese větší výkon spojený s energetickou úsporností jako výsledek 3-D Tri Gate tranzistoru postaveného na jeho nové struktuře.
První procesor Intel
Za vznikem prvního mikroprocesoru stáli Federico Faggin, Ted Hoff a Stanley Mazor, inženýři společnosti Intel. Jejich mikroprocesor byl původně vyvinut jako účinnější součástka do kalkulaček a sotva mohl někdo z nich tušit, jaký dopad bude mít už v poměrně krátké době na celou společnost.
Již deset let po Intel 4004 si jeho následovník Intel 8088 našel cestu do prvního osobního počítače. Vedle zařízení každodenní potřeby se mikroprocesory používají ve vyspělých zařízeních, v nichž vykonávají složité výpočetní úkoly například z oblasti kvantové fyziky, předpovědi počasí, klimatického výzkumu, biologického modelování a fyzické simulace. Vizualizace a výpočty velice komplexních rovnic ve velmi krátkém čase mohou výrazně rozšířit možnosti lidské inteligence.
Trh s počítači bude nadále růst
V samotném oboru osobních počítačů lze nadále očekávat pokračující růst. Také díky tomu jsou dnes osobní počítače podstatně dostupnější: v roce 2000 si bylo možné v západní Evropě koupit průměrný osobní počítač za 5,5 týdenní mzdy, nyní to je již jedna týdenní mzda. V roce 2010 se každý den prodal téměř jeden milion osobních počítačů.
Analytická společnost Gartner odhaduje, že v roce 2011 se počet prodaných počítačů zvýší o 10,5 procenta (celkem dosáhne počtu 387,8 milionu kusů) a v roce 2012 dokonce růstu 13,6 procenta (440,6 milionu kusů). Podle společnosti Gartner bude trh s počítači globálně vykazovat i nadále zdravý růst.
Data agentury Forrester svědčí o tom, že trh by mohl růst i podstatně rychleji. Forrester odhaduje, že v roce 2015 se bude na světě používat 2,25 miliardy osobních počítačů (oproti jedné miliardě na konci roku 2008) a tento růst bude veden hlavně novými trhy v Brazílii, Rusku, Indii a Číně. Právě na těchto čtyřech trzích se do roku 2015 prodá 800 milionů osobních počítačů.
Největší vynálezy lidstva – písmo, kolo, parní válec a… mikroprocesor
Nezávislí analytici se shodují, že mikroprocesor 4004 vytyčil základy digitálního věku, ale jak uvedl Justin Rattner, technologický ředitel společnosti Intel: „Předpovědět přesně budoucnost se ukázalo jako extrémně obtížné, vynalézat budoucnost je podstatně jednodušší.“ Uvádíme jen několik vybraných citací k inspiraci a zamyšlení:
„Je nezpochybnitelné, že mikroprocesor se řadí po bok takových zásadních inovací, jakými jsou psaní, zemědělství, kolo nebo parní válec – technologií, které prolétly celým světem a změnily civilizaci. Na rozdíl od věcí, které nám umožňují dělat stávající věci efektivněji, mikroprocesor přinesl možnost zcela nových vztahů mezi lidmi a jejich vnímání skutečnosti, neboť díky mikroprocesoru se změnilo vnímání informace: zatímco dříve byla informace něčím, čím se manipulovalo, nyní se proměnila v abstraktní tkanivo společnosti.“
Richard Fichera, říjen 2011; Richard Fichera je viceprezident a hlavní analytik agentury Forrester Research.
„Uhlík měl dobrou kariéru. Teď přichází na řadu křemík.“
Andrew Hessel, ředitel oddělení pro biofarmacii a biotechnologii na Singularity University a zakladatel společnosti Pink Army Cooperative
„O mikroprocesoru 4004 lze říct spoustu věcí. Asi to hlavní je, že vytyčil základy digitálního věku, v němž dnes žijeme. Bez mikroprocesoru bychom rozhodně neměli produktivitu, jakou máme dnes. Banky mohou mít otevřeno prakticky 24 hodin denně, a to všechno díky výpočetní síle, kterou zajišťuje mikroprocesor. Jsme schopni se spojit s lidmi na druhém konci světa, máme k dispozici automatickou kontrolu pravopisu, takže můžeme psát rychleji. Vynález mikroprocesoru umožnil vznik digitálního světa, který je dostupný pro každého a dodal naším životům podstatně vyšší míru svobody, než jakou jsme si dokázali představit před čtyřiceti lety. Pokud se podíváme čtyřicet let do budoucnosti a budeme-li zároveň předpokládat, že tempo vývoje bude stejné, jaké bylo v uplynulých 40 letech, pak možnosti, které se nám otevřou, výrazně překročí to, co bychom si dokázali představit.“
Dean Freeman, viceprezident pro výzkum ve společnosti Gartner Research, říjen 2011
Ohlédnutí a prognózy: Význam mikroprocesoru
U příležitosti čtyřiceti let existence mikroprocesorů a s ním spojených inovací, reflexí a predikcí do dalších čtyřiceti let Intel sestavil rozsáhlý soubor dokumentů, fotografií, videorozhovorů a grafických materiálů. Setkáte se v nich s názory a vzpomínkami zástupců společnosti Intel a celého odvětví informačních technologií, analytiků a prognostiků a inženýrů. Tento soubor je dostupný prostřednictvím http://newsroom.intel.com/docs/DOC-2383.
Zajímavá fakta o procesorech:
- Srovnávat rychlost tranzistoru prvního mikroprocesoru s nejnovějšími tranzistory je totéž, jako srovnávat hlemýždě (5 metrů za hodinu) s keňským běžcem Patrickem Makau Musyokim při jeho rekordním maratonu (42 195 metrů, čas 1:03:38, průměrná rychlost 20,6 km/h – výsledek z Berlína). Nejrychlejší procesory na světě dosahují rychlostí kolem 4 GHz. Ve srovnání s procesorem 4004 je to jako srovnávat Usaina Bolta s hlemýžděm.
- Dnes provoz laptopu vyjde na zhruba 25 eur ročně. Pokud by ovšem spotřeba elektrické energie byla stejná jako v roce 1971, činily by náklady na provoz 100 000 eur ročně. A při takovýchto nákladech by si osobní počítač mohl dovolit jen málokdo.
- Procesor 4004 obsahoval 2300 tranzistorů. Současné procesory Intel Core druhé generace mají téměř miliardu tranzistorů. Srovnání je stejné, asi jako kdybychom obyvatelstvo větší vesnice (například Čeladné) porovnávali s Čínou.
- Pokud by dnešní procesory Intel Core 2. generace (skutečné rozměry: 216 mm2) byly vyráběny starší technologií, měly by rozměr 21 m2 neboli 7 x 3 m. Dokážete si něco takového představit ve svém notebooku?
- Naštěstí velikost tranzistorů se zmenšila v souladu s Mooreovým zákonem, který říká, že počet tranzistorů na čipu se zdvojnásobí zhruba každé dva roky.
- Mikroprocesor 4004 fungoval na frekvenci 749 kHz (nové procesory 2. generace Intel Core dosahují téměř 4 Ghz. Pokud by se stejným tempem zvyšovala rychlost automobilů, pak by cesta ze San Franciska do New Yorku anebo z Lisabonu do Moskvy trvala jednu sekundu (za předpokladu, že rychlost osobního automobilu v roce 1971 činila 90 km/h a vzdálenost mezi uvedenými městy činí 4800 km).
- Aktuálně vyráběný procesor Intel Core má 995 milionů tranzistorů. Pokud by každý tranzistor byl zrnkem rýže, pak by takový obsah takového procesoru nasytil obyvatelstvo Poznaně, Stuttgartu či Düsseldorfu anebo jiného města, jehož populace nepřesahuje 560 tisíc.
- Ve srovnání s prvním mikroprocesorem – 4004 – běhá současný procesor až 5000krát rychleji a každý z tranzistorů spotřebuje 5000krát méně energie. Za stejné období cena tranzistoru poklesla zhruba 50 000krát.
- Původní tranzistor, který postavila Bell Labs v roce 1947, byl tak velký, že ho bylo možné sestavit ručně. Oproti tomu dnes by se na hlavičku špendlíku vešlo více než 100 milionů tranzistorů 22nm tri-gate.
- Do tečky na konci téhle věty by se vešlo přes 6 milionů 22nm tri-gate tranzistorů.
3 foto
