Moorův zákon – o co jde a platí ještě vůbec?

Ať chceme, nebo ne, pro úspěch firem – a koneckonců i jednotlivců – v digitální éře se výpočetní výkon IT infrastruktury stává stále zásadnějším faktorem. Jedním z nejznámějších pravidel, které se týkají výpočetního výkonu a vývoje IT, je tzv. Moorův zákon.

Gordon Moore se vrátil – a s ním přišel (Moorův) zákon

Gordon Moore byl americký chemik, byznysmen a vynálezce – jeden z „otců zakladatelů“ proslulého Silicon Valley a neméně věhlasného Intelu, dnešní světové jedničky na výrobu počítačových procesorů klasické architektury x86. Zajímavostí je, že jeho otec Walter byl kalifornským šerifem – k němu se odkazuje poněkud rozvernější nadpis této kapitoly.

V roce 1965 stanovil Gorgon Moore v časopisu Electronics Magazine dnes již proslulý Moorův zákon, který tehdy zněl takto:

„Počet tranzistorů, které mohou být umístěny na integrovaný obvod (např. procesor – pozn. red.), se při zachování stejné ceny zhruba každých 18 měsíců zdvojnásobí.“

Toto skoro 60 let staré pravidlo (což je v informatice doba odpovídající v jiných – zejména humanitních – oborech téměř několika geologickým věkům) pro zjednodušení a snazší pochopení mírně upravíme. Místo striktního počtu tranzistorů budeme brát v potaz:

• hrubý výpočetní výkon procesoru,
• energetickou efektivitu,
• paralelní vícejádrovou architekturu
• a poměr výpočetního výkonu vzhledem ke spotřebě.

→ Tip: Zjistěte více o procesorech a jejich funkci v článku IT 101 aneb úvod do informačních technologií (nejen) pro manažery.

V současném prostředí se často klade otázka, jestli Moorův zákon stále platí a do jaké míry ovlivňuje současný vývoj IT. Dlouho se jevil jako neomylná pravda, byť sám jeho autor původně stanovil jeho platnost na pouhých 10 let. Další rychlé zvyšování počtu tranzistorů na čipu nicméně stabilně umožňovalo dosahovat neuvěřitelného výpočetního výkonu a inovací v oblasti IT.

Rychlost růstu počtu tranzistorů na čipu se nakonec časem zpomalila – počet se zdvojnásobuje přibližně jedenkrát během dvou let. I přesto se Moorův zákon považuje za velice solidní odhad technologického a v zásadě i ekonomického vývoje. O 30 let později od formulování Moorova zákona, tedy v roce 1995, k němu jeho autor poznamenal: „Tak to nemůže pokračovat napořád. Povaha exponenciálního růstu je taková, že jej tlačíme mimo limity a následně nastane pohroma. Z hlediska velikosti tranzistorů můžete vidět, že se blížíme k velikosti atomů, což se stává hlavní bariérou. Máme dalších 10 až 20 let, než dosáhneme těchto principiálních mezí.“

Zmenšovat nelze donekonečna – konec vývoje IT?

V posledních letech se začaly objevovat náznaky, že trend daný Moorovým zákonem se může začít zpomalovat. Důvodem je přesně to, co popisuje sám Moore v předchozím odstavci – miniaturizace čipů dosáhla takové úrovně, že šířka hradel nejmodernějších tranzistorů dosahuje velikosti několika atomů. Dál to už moc nepůjde. I tyto nesmírně miniaturní rozměry totiž přináší problémy ve formě omezení plynoucích z kvantové mechaniky a jiných exotických fyzikálních fenoménů – jako jsou tunelové nadbariérové jevy vedoucí ke kvantové teleportaci elektronů. Lidsky řečeno to znamená potenciální nestabilitu procesorů vedoucí ke snižování výpočetního výkonu. Také to znamená, že dosažení dalšího zdvojnásobení počtu tranzistorů na čipu se stává stále obtížnějším.

→ Tip: Mohla by vás zajímat aktualita o konci křemíkových procesorů.

Jak z toho „dovnitř“? Není třeba zoufat (přinejmenším prozatím). I když Moorův zákon možná nedokáže přesně předpovědět budoucí vývoj IT (platnost zákona se v současnosti odhaduje ještě na dalších 30–40 let), výpočetní výkon se přesto stále zvyšuje. I když už trochu jinak, než tehdy predikoval Moore. Rozvíjejí se nové technologie, které umožňují dosahovat vyššího výpočetního výkonu, jako jsou kvantové procesory, optické a neuromorfické systémy. Tyto technologie hledající nové přístupy a obcházející fyzikální možnosti křemíkových procesorů mohou časem překonat tradiční limity související s Moorovým zákonem.

→ Tip: Přečtete si více o kvantových počítačích v lednové aktualitě.

Jde to i jinak – a překvapivě snadno!

Výpočetním výkonem se i u moderních a velmi výkonných procesorů často až trestuhodně plýtvá – software se zpomaluje rychleji, než se hardware zrychluje. Jinými slovy – software expanduje tak, aby zaplnil dostupnou paměť a programátoři často mrhají hardwarovými prostředky.

Situace má v současné době zřejmě dvě možná řešení – vývoj softwaru na míru a využití cloudových služeb. Obojí vám může přinést konkurenční výhodu a umožnit rychlejší inovace v digitálním prostředí. Zatímco software „ušitý“ přímo na míru vašim potřebám bývá perfektně doladěný a dokonale optimalizovaný, cloudová IT infrastruktura zase poskytuje nesmírný výpočetní výkon s dynamickým škálováním. Navíc může znamenat až 40% úsporu nákladů oproti firemnímu on-premise IT řešení.

Kontaktujte nás a společně navrhneme řešení, které spolehlivě odolá zubu času bez ohledu na Moorův zákon a další trendy ve vývoji IT.