Lernmaterialien für Hardware-Software-Systeme an der TU Braunschweig

Als Stimmenverstärker (speech amplifier) im Dezember 47 at Bell Labs

Der Transistor, wie wir ihn heute nutzen wurde 1925 erfunden und es steht für Feld Effekt Transistor.

September 58, transistor und andere Komponenten auf Silber und Germanium, 1cm * 1,5 mm

wird produziert mit sequenzen von fotolithografischen schritten.

Gordon Moore

Mitgründer von Intel 1968

• Die Anzahl der Transistoren auf einem Computerchip verdoppelt sich jedes Jahr (bemerkt 1965)
• Seit 75 verdoppelt es sich alle zwei Jahre

Exponentielle Einflüsse

• Schaltfrequenz (Ein- und Ausschaltvorgänge pro Zeitintervall)
• Rechenleistung
• Kosten
• und evtl Strom

• Skalierbarkeit
• Verlässlichkeit
• Geschwindigkeit(Verzögerung und Arbeitsfrequenz)
• Stromumwandlung und Nutzenergie
• Kosten

Wird unterstützt durch steigende Transistoranzahl und steigende clock rate

David House (Intel) 1990 "Rechenleistung verdoppelt sich alle 18 Monate"

Nicht wiederkehrende Kosten

• design Zeit und Maskengenerierung
• Einmal zeit Kostenfaktor

Wiederkehrende Herstellungskosten

• Silizium Bearbeitung, Verpackung, Tests
• proportional zum Volumen
• Proportional zur Chipfläche

• Technologie schrumpft um 0.7 pro Generation
• Mit jeder Generation können 2 Funktionen mehr integriert werden
• Chipkosten steigen nicht signifikant
• Kosten einer Funktion sinken um 2*

Aber

• Wie designt man Chips mit immer mehr Funktionen?
  • Die Anzahl der Design Ingenieure verdoppelt sich nicht jährlich...
• Effizientere Designmethode wird benötigt
• Nutzung mehrerer Level von Abstraktion

• Erst einmal ist die Gitterstruktur von Silizium das Limit bis man subatomare Möglichkeiten findet
  • Siliziumgitter ist 0.5nm groß
  • Transistoren können ab 2-3nm nicht mehr richtig genutzt werden wegen dem Tunneleffekt

• Man benötigt alternative Lösungen
  • 3D Stapel (Steigerung der Transistoren pro Volumen)
• damit wäre Moores Law dann noch richtig (aber nicht für die Steigerung der Anzahl der Transistoren)

• Es hat die gesamte Computer Revolution angetrieben
• Es hat digitale Geräte so günstig gemacht, dass sie wirtschaftlichen auf viele Arten genutzt werden kann und hat analoge Optionen ersetzt
• Hat dafür gesorgt algorithmisch zu denken - speziell in der Wissenschaft
• Numerische Modelle sind jetzt praktisch
• Führte zur Idee für eine dritte Art :Theorie, Testen, Simulation
• Andere Layer im Computer stack vermeiden Effizienz - Funktionalität reicht aus

Very Large Scale Integration