Техника - молодёжи 1989-09, страница 3
с Светоносный брат X транзистора Александр ЩУКА, кандидат технических наук Первые транзисторы появились сорок лет назад. А сейчас их ежегодный тираж в десятки раз превышает число людей, живущих на Земле. Дело не только в количестве. Транзисторы в свое время сделали революцию в радиоэлектронике. У построенных на них ЭВМ по сравнению с ламповыми предшественниками увеличились быстродействие и надежность в миллион раз, объем памяти — в тысячи раз, а вес и габариты уменьшились в миллионы раз! Миниатюризация электронных схем поражает воображение. На шляпке одного из гвоздей, которыми в наши дни украинский умелец Н. С. Сядристый, подобно лесковскому Левше, подковал блоху, поместится несколько транзисторов, выпускаемых серийно. А ведь диаметр шляпки — 6—7 микрон! Число же транзисторов, объединенных в одной интегральной схеме размером с ноготь, достигает порой нескольких миллионов. Казалось бы, конструкторы ЭВМ получили идеальную элементную базу. Появилась возможность создавать вычислительные системы с производительностью в миллиард математических операций в секунду. Однако создатели компьютеров не удовлетворены и этим. ЭВМ работают в режиме двоичной логики. Другими словами, единица информации — бит — представляется в виде нуля или еди- Пролетарии веек стран, соединяйтесь! ехника-модежи Ежемесячный общественно-политический, научно-художественный и производственный журнал ЦК ВЛКСМ Издается с июля 1933 года «Техника — молодежи», 1989 г. ницы. Это просто, надежно, но примитивно. Машине приходится последовательно считывать нули и единицы с каждой точки информационного массива. И если даже некоторые из них на следующем шаге обработки информации свое значение не изменили, все равно происходит их считывание. Подчас таких точек в массиве большинство, и тогда КПД анализа информации невысок, а затраты времени большие. Из-за того что машина не может воспринять сразу весь массив, она не способна вести диалог с оператором в реальном масштабе времени. Это сдерживает создание систем с искусственным интеллектом, делает неоперативной обработку видеоинформации, например, снимков из космоса. А ведь по ним порой надо принимать решения, от которых зависит успех полета, и счет здесь может идти на доли секунды. Но главный, можно сказать, недуг современных ЭВМ заключается в следующем. Элементы интегральных схем соединены проводниками — алюминиевыми токове-дущими дорожками. Таких межсоединений множество — длинных и коротких. Они занимают более 80% площади интегральной схемы. Причем с увеличением в ней микроэлементов, что, в общем-то, и Рис. 3. Матрица и вынесенная отдельно сверхрешетка. является ее достоинством, уменьшается толщина проводников, а следовательно, снижается надежность схемы. Ведь именно в проводниках выделяется тепловая энергия, приводящая к перегреву схем, именно в них происходит задержка сигнала, а в слишком миниатюрных перемычках он и вовсе может пропасть, как свет в черной дыре. Поэтому конструкторы ищут способ создания вычислительных систем с отсутствием большого числа межсоединений. А что, если вместо электрических проводников для передачи информации использовать оптические каналы? Сразу отметим — сама идея не нова, она появилась лет двадцать назад в пору становления лазерной техники. Осуществление ее сулило многое — ЭВМ стали бы надежнее, да и быстродействие их увеличилось бы более чем в тысячу раз. Ведь скорость света значительно выше скорости распространения электрических сигналов в проводниках. Кроме того, немаловажна и другая деталь — световые пучки между собой не взаимодействуют в отличие от полей соседних проводников. Но как совместить транзисторные структуры — основу схемотехники двоичной системы счисления — с оптическими каналами связи? Такой гибрид обязательно потребует преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот. А это новые потери и энергии, и времени... И вот после длительных поисков в лабораториях исследователей появился опти 2 |
