Das Video kommt von YouTube: erst beim Abspielen verbindet sich die Seite mit YouTube (Google).
Darum werden unsere PCs immer besser! – Moore's Law
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 53 Zeilen
- Das ist ein IBM 1401 aus dem Jahr 1959 und das ist ein IPhone 13 von 2021. Der IBM hat weniger als 1000 Transistoren verbaut, der Apple A15 Bionic Prozessor des
- IPhone ganze 15 Milliarden. Der große Kasten konnte maximal 16 Kilobyte speichern, das Hosentaschenobjekt 512 GB.
- Des Weiteren begann die monatliche Miete des IBMs umgerechnet bei 22,5 tausend Dollar, wobei das IPhone knappe 800€ kostet.
- Dieser kurze Vergleich zeigt, es hat sich in 70 Jahren so viel in der Computertechnik getan, dass man es sich damals gar nicht vorstellen hätte können.
- Es fing alles am 19. April 1965 an, als Gordon Moore, Physiker und Mitgründer der Firma Intel, eine Beobachtung veröffentlichte: „Die Anzahl an Transistoren, die in einen
- integrierten Schaltkreis festgelegter Größe passen, verdoppeln sich etwa alle 2 Jahre.“ – Das Moor’sche Gesetz, oder besser Moore’s Law war geboren.
- Okay, cool. Das hört sich nach exponentiellem Wachstum an.
- Aber bevor wir dieses genauer betrachten, schauen wir uns erstmal an wie ein Computer überhaupt funktioniert und was Transistoren überhaupt sind.
- Ein Transistor fungiert als Ein- und Ausschalter in unserem Computer, beziehungsweise unserem Integrierten Schaltkreis.
- Heutzutage werden MOSFET Transistoren eingesetzt, ich bleibe aber erstmal nur beim Grundprinzip eines Transistors.
- Jedenfalls ist dieses elektrische Bauteil vereinfacht gesagt dazu da, den Stromkreis erst ab einer bestimmten Spannung zu schließen.
- Ist die Spannung hochgenug ist er „an“, bei zu niedriger Spannung ist er „aus“. Anders gesagt, bei einer ausreichenden Spannung gibt er eine „1“ aus, bei zu niedriger
- Spannung eine „0“. Das ist das Grundprinzip, da Computer mit dem Binärsystem, also Einsen und Nullen arbeiteten.
- Diese Transistoren sind die Hauptkomponenten in Computerprozessoren, je mehr von diesen verbaut werden, desto leistungsfähiger der Computer.
- Damals, zu den IBM 1401 Zeiten, 1959 wurde noch keine Integrierten Schaltkreise verbaut, sondern lediglich nur transistorbasierte Systeme.
- Erst 1971 schaffte es Intel einen seriengefertigten Mikroprozessor auf den Markt zu bringen, der 2300 Transistoren, gefertigt auf 10 Mikrometern, enthielt.
- Damals spielte die von Moore sogenannte „Cleverness“ noch eine Rolle, denn es wurden die Anordnungen der Bauteile auf den Chips immer weiter angepasst, bis schließlich schon in den 70ern ein Optimum
- erreicht wurde. Währenddessen wurden die Transistoren und andere Bauteile auch immer kleiner.
- 1971 baute man Transistoren wie gesagt mit einer Größe von 10 Mikrometer. Dreizehn Jahre später schon nur noch ein Mikrometer groß, bis sie 2003 nochmal 10-mal
- so klein wurden, und dieses Jahr sollen 4 Nanometer Chips auf den Markt kommen. Intel hat sogar für 2029 einen 1,4 Nanometer Microchip angekündigt.
- Durch die perfekte Anordnung der Bauteile und deren Verkleinerung hat Moores Law sich als wahr erwiesen.
- Wenn man sich diese Grafik so anschaut, sieht man erstens die massive Steigerung, angefangen beim TMS 1000 dem ersten Integrierten Schaltkreis mit 2,3 Tausend Transistoren, über den Intel
- 80486 mit erstmals über eine Million Transistoren, dem Pentinum Pro mit 5,5 Millionen, zum AMD K8 mit über 100 Millionen, und ab jetzt geht die Verdopplung noch schlagartiger dank dem
- exponentiellen Wachstum. 5 Jahre später, 2008 fasste der Intel Core i7 731 Millionen Transistoren, welcher 2010
- nochmals mit 1 Milliarde von einer Weiterentwicklung übertroffen wurde. Heute kommt der im letzten Jahr vorgestellte Apple M1 Max Prozessor auf ganze 57 Milliarden
- Transistoren, sein Vorgänger der M1 besaß nur 16 Milliarden. Der Nächste Verdopplungsschritt wären dann 2024 über 100 Milliarden Transistoren.
- Irgendwie klingt das für mich unvorstellbar, aber nicht nur für mich, denn Moores Law hat einige kleinere Haken und ein Problem, das ihr euch schon erahnen könnt.
- Denn ich euch aber auch leider sagen, dass ich euch ein bisschen angelogen habe, ganze dreimal.
- Erstens, Moores Beobachtungen sind nur auf das Kostenoptimum bezogen, das heißt, auf das Produktionsverfahren oder Komponentenanzahl pro Schaltkreis, bei denen die Kosten am niedrigsten
- sind. Zweitens, Gordon Moore sagte ursprünglich, die Verdopplung geschehe jedes Jahr, erst
- 1975 korrigierte er sich auf zwei Jahre, weil die Entwicklung sich verlangsamte, unteranderem auch wegen der ausgereizten „Cleverness“.
- Viele von euch kennen dieses Gesetz auch unter 18 Monaten, dies Spanne stammt aber von Moores Kollege David House und wird von der Industrie angepeilt.
- Apropos Gesetz: Das ist die dritte Lüge. Denn Moore‘s Law ist kein Naturgesetz oder der Gleichen.
- Übersetzt ist es eher eine Gesetzlichkeit, oder wie ich es formulieren würde eine Maxime oder Faustregel, die auf Beobachtungen gestützt ist, aber nicht als allgemeingültig anerkannt
- werden kann. Diese Faustformel wird natürlich auch von der Industrie angepeilt, denn immer das bessere
- und leistungsfähigere Produkt als die Konkurrenz zu haben ist ein Marktvorteil. Deswegen kann das Moorsche Gesetz auch mit einer Selbsterfüllenden Prophezeiung in Verbindung
- gebracht werden, da die Innovationen diese 18 Monate anpeilen. Leider gibt es auch hier einen Dämpfer, da die Transistoren mittlerweile so klein gebaut
- werden, 2020 auf 5 Nanometer Basis und vielleicht sogar schon 2024 mit 2 Nanometern, dass die Transistoren immer näher an die Größe eines Atoms rankommen und somit nicht mehr wirklich
- kleiner werden können, und so die Anzahl der Transistoren auf der gleichen Fläche nicht mehr vergrößert werden kann.
- Dieses Problem ist auch schon in der Industrie angekommen. Schon 2015 verkündete Intel, dass es 30 statt 18 Monate für die Verdopplung benötigt werden.
- Was vielleicht noch kurzfristig helfen könnte ist der Wechsel, weg von Silizium hin zu Graphen als Transistormaterial, denn Graphen besteht aus nur einer Atomschicht bestehend aus kristallisieren
- Kohlenstoff. Weitere Hoffnung besteht in der Chiplettechnologie, bei nicht ein Chip alle Aufgaben übernimmt,
- sondern in mehrere kleinen Blocks, die Chiplets, unterteilt wird, die speziellen Aufgaben eigenständig lösen aber trotzdem mit anderen verbunden sind.
- Dieses neue Design steigert die Effizienz und Anpassungsfähigkeit der Mikrochips. Wie dem auch sei.
- Unsere Personal Computers, oder besser gesagt vorwiegend Smart Phones, sind im alltäglichen Gebrauch schon so leistungsstark, dass uns eine Verbesserung gar nicht mehr auffällt.
- In der Industrie und der Wissenschaft sind aber leistungsstärkere Computer gerne gesehen um Berechnungen oder Anwendungen zu verschnellern.
- Gut zu sehen ist das vor allem an den M1 Mac Books von Apple, die Videoschnitt und Grafikarbeiten in Null Komma Nichts erledigen.
- Aber auch für KIs ist die Verbesserung der Leistung von Vorteil, denn In Sachen KI wird es die nächsten Jahre bestimmt viele Durchbrüche geben.
- So, das wars auch schon wieder mit diesem Video. Wenn ihr mehr über Informatik erfahren wollt, hier kommt ihr zu meinem Video worin ich erkläre
- was ein Gigabyte ist. Falls ihr euch mehr für den Anwendungsbereich interessiert, kommt ihr darunter zu meinem
- Video über das Buch von Philip Häusser „Natürlich alles Künstlich“ in dem KIs von Grund auf erklärt werden.
- Wenn euch dieses Video gefallen hat, lasst doch gerne ein Like und ein Abo da, wir sehen uns beim nächsten Mal.
- Tschau!
Zum Nachlesen
Mooresches GesetzMooresches Gesetz: Im betrachteten Zeitraum verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren etwa alle zwei Jahre. Unter Komplexität verstand Gordon Moore, der das …
MikroprozessorEin Mikroprozessor (µP oder uP) ist ein als integrierter Schaltkreis (IC) ausgeführter Computerprozessor. Typische Beispiele von Mikroprozessoren sind die …
ProzessorAufbau und Funktionale Einheiten · Hauptprozessor (CPU) und Mehrprozessorkerne · Steuer- bzw. Leitwerk · Rechenwerk und Register · Datenleitungen · Caches und MMU.
MikroelektronikDie Mikroelektronik beschäftigt sich mit dem Entwurf, der Entwicklung und der Herstellung von miniaturisierten, elektronischen Schaltungen, heute vor allem …