افزایش سرعت پردازش رایانه ها با چیپ ست های سه بعدی
به گفته محققان شیوه ای جدید در طراحی و ساخت قطعات و چیپ ست های کامپیوتری می تواند تا 1000 برابر میزان سرعت پردازش رایانه های موجود را تسریع نماید. این شیوه جدید که متکی بر یک ماده جدید با نام نانو تیوب کربن است به دانشمندان اجازه می دهد تا چیپ ست ها را در فضایی 3 بعدی تولید نمایند. به گفته گفته های مکس شلیکر یکی از طراحان این چیپست ها و محقق دانشگاه استنفورد آمریکا تولید و طراحی 3 بعدی باعث مشبک کردن حافظه ای که داده ها را ذخیره نموده می شود. وی می افزاید :کاهش فاصله میان دو عضو متصل مورد نیاز می تواند به میزان قابل توجهی متوسط زمانی که کامپیوتر ها نیاز دارند تا داده های مختلف را پردازش نمایند کاهش دهد.
کند شدن عملکرد
سرعت بالای پیشرفت تکنولوژی در 50 سال گذشته در حوزه قدرت پردازش به میزان قابل توجهی به توانایی تولید ترانزیستور های سیلیکونی بسیار کوچک که عملیات محاسبه ای و منطقی سیستم را انجام می دهند وابسته بوده است.
مطابق با قانون مور ( یک قانون کلی که ابتدا توسط گردن مور در سال 1965ارائه شد) تعداد ترانزیستور های مصرفی روی یک چیپ سیلیکونی هر دو سال یکبار دو برابر خواهد شد. مطابق با پیش بینی های انجام شده توسط مور که کاملا درست نیز بود ترانزیستورها باریک و باریک تر شدند تا جایی که باریک ترین ترانزستور موجود اندازه ای 5 نانو متری دارد و همچنین کوچک ترین نمونه قابل استفاده آن ها اندازه ای برابر با 7 نانو متر دارا است ( برای انجام مقایسه بهتر یک تار موی انسان 100000 نانو متر پهنا دارد.).
لازم به ذکر است که کاهش اندازه در ابعاد ترانزیستورها می تواند منجر به ایجاد اثرات ذرات کوانتومی شود چیزی که در مقیاس خود باعث اختلال در عملکرد این قطعات می شود. بنابراین به گفته محققان به احتمال بسیار زیاد قانون مور تا 10 سال دیگر به پایان خود نزدیک خواهد شد. پس کاهش اندازه این قطعات فراتر از حد مورد نظر کمکی به افزایش سرعت کامپیوتر ها نخواهد نمود.
زمان زیاد جمع آوری اطلاعات
راه اساسی برای افزایش سرعت کامپیوتر ها افزایش سرعت پردازنده های آن ها نیست بلکه مشکل اصلی حافظه این سیستم هاست. آنالیز های بزرگ و حجیم نیازمند بازآوری داده ها و اطلاعاتی بوده که در گذشته روی آن ها کار شده و در جایی از سیستم ذخیره سازی شده اند. سپس سیستم می باید این داده های ضروری را از طریق سیگنال های الکتریکی در طول یک سیم تقریبا طویل بین حافظه کامپیوتر ها جا به جا نماید و از همین رو پردازنده با مقاومت موجود در سیم های انتقال داده ها مواجه است.
در صورتی که شما سعی کنید تا چنین چیزی را در کامپیوتر شخصی خود امتحان نمایید بیش از 90 درصد زمان خود را بدون این که کاری انجام دهید سپری خواهید نمود. شما در این حین انرژی و توان بالایی مصرف کرده در حالی که پردازنده مرکزی سیستم شما منتظر بازآوری یک مجموعه اطلاعات نه چندان حجیم اما ضروری به سیستم است.
نانو تیوب های کربن
برای حل این معضل محققان در دانشگاه استنفورد از ماده ای به نام نانو تیوب کربن و یا میله هایی که به صورت بسیار ریز مش بندی شده و از کربن ساخته شده استفاده نمودند. نانو تیوب های کربن دارای خواص الکتریکی بوده که بسیار به ترانزیستور های سیلیکونی مشابه است.
در مقایسه این دو محصول نانو تیوب ها دارای ویژگی های بهتری هستند که هم انرژی کمتری مصرف می نمایند و هم سریع تر از نوع دیگر هستند. اما تنها مشکل این ماده شکل نا منظم و بهم ریخته ساختار نانو تیوب های کربن است که همانند کاسه ای در فضا شکل گرفته اند که همین امر ایجاد حلقه را برای محققان دشوار می سازد. برای حل این مسئله محققان راه حلی ارائه دادند تا نانو تیوب ها را در درون شیاری هدایت نمایند و به ساختار آن ها نظم دهند. اما مشکلی که در ساخت این اجزا بوجود می آمد زمانی بود که 99.5 درصد از نانو تیوب ها در راستای مورد نظر قرار می گرفتند اما ما بقی آن ها همچنان به صورت نا منظم باقی می ماندند.
برای حل این مشکل محققان دریافتند که ایجاد سوراخ هایی روی چیپ می تواند به عملکرد هر چه بهتر این قطعات کمک کند.
گفتنی است در سال 2013 یک تیم تحقیقاتی کامپیوتری با استفاده از نانو تیوب کربن ساختند که در جورنال نیچر نیز مشخصات آن به چاپ رسیده است. لازم به ذکر است که کامپیوتر مذکور تا حدی کند و حجیم بود و نیز ترانزیستور های بسیار کمی داشت. اما این نقص در مدل ها و تولیدات بعدی بر طرف شد.
No tags for this post.
