Hans ord er lov

Og det var ettertanke og observasjon som for førti år siden førte til formuleringen som går under navnet Moores lov.

"Antall transistorer vil fordobles omtrent hver 24. måned."

Gordon Moore har aldri sagt noe om ytelse. Det har derimot mange andre, deriblant Bill Gates. På Comdex 94 uttalte han at elektronikkmirakelet medfører nye brikker med dobbel hastighet og dobbel kapasitet hvert andre år.

På nittitallet var dobbel kapasitet hvert andre år riktig. I løpet av tiåret gikk klokkefrekvensen opp fra 33 MHz til 800 MHz. Gigahertzen ble passert vinteren 2000. Det året skipet industrien 385 millioner prosessorer.

Mange har derfor trodd at Gordon Moores lov påpeker at ytelsen dobles hvert andre år. Med dobbelt antall prosessorer øker bearbeidingskapasiteten, ikke nødvendigvis for én applikasjon, men for evnen til å håndtere flere i parallell.

Så økningen

Moores lov ble introdusert i Electronics Magazine 19. april 1965. Loven ble til etter at Gordon Moore som da var forskningssjef hos elektronikkprodusenten Fairchild, hadde sett hvordan antall transistorer økte på de elektroniske kretsene produsenten utviklet.

-- I begynnelsen hadde ikke loven noen påvirkning. Det er vanskelig å si sikkert om den tekniske utviklingen hadde vært annerledes uten. Første gang jeg så påvirkningen var da japanerne begynte å utvikle minne. De hadde en plan. Elektronikkindustrien syntes på det tidspunket å bevege seg i alle retninger, uttalte Gordon Moore til Techworld i forbindelse med jubileet.

Konsekvensen var at først japanerne og så asiatene tok over datamaskinenes minneutvikling. Først var det 1 Kbit minnebrikker. Så kom 4 Kbit, 16 K bit, 64 Kbit. Firedoblingen skjedde ved at antall transistorer doblet seg i begge retninger på brikken.

Japanerne var så gode og metodiske at Intel som Gordon Moore var med å starte i 1968, ikke klarte å konkurrere til tross for at Intels første produkt i 1969, Intel 3101, var en minnebrikke.

I årene som fulgte lagde Intel mye minne, eksempelvis for IBMs stormaskin S/370.

Startet med kalkulator

I 1971 kom den første 4 bits prosessoren, Intel 4004 med den enorme klokkehastigheten på 108 KHz. Prosessoren ble utviklet etter oppdrag fra det japanske kalkulatorfirmaet Busicom.

Ingeniøren Ted Hoff ledet utviklingen av prosessoren 4004 som var en av forutsetningene for kalkulatorrevolusjonen på 70-tallet. Ifølge Gordon Moore var Intel 4004 et av de mest revolusjonerende produktene i historien.

I april 1972 kom Intel 8008 med en klokkefrekvens 500 KHz som et resultat av kravene fra Computer Terminal Corporation. Dernest fulgte 8080 med 2 MHz klokke i april 1974 etter innspill fra de mange kundene.

Intel 8080 var en fullverdig prosessor, men på det tidspunktet var det konkurrerende prosessorer fra Fairchild, Honeyewell, Motorola, RCA og Zilog.

Likefullt gjorde Intel det bedre enn konkurrentene. Det skyldtes at Intel både tilbød en prosessor og utviklingshjelpemidler til kundene.

På det tidspunktet hadde ikke en gang begrepet mikrodatamaskin blitt definert. Det skjedde med introduksjonen av Ed Roberts Altair 8800 i januar 1975 i bladet Popular Electronics.

Programvarepåvirkningen

Maskinen ble så populær at Ed Roberts skjønte at maskinen trengte programvare for å gjøre den virkelig populær. Han fikk et tilbud fra Traf-O-Data om anskaffelse av en oversetter for Basic.

Traf-O-Data var startet av Paul Allen og Bill Gates. Ulempen var at de ikke hadde noen datamaskin. Istedenfor simulerte de Intel 8080 på Harvards Digital-maskin og klarte å lage et program for Basic som virket på Altair ved første forsøk.

Sammen dannet Allen og Gates et nytt firma, Micro Soft, som siden ble kjent som Microsoft.

IBM prøvde seg også med IBM 5100, uten særlig hell. Derfor henvendte IBM seg til Bill Gates for å diskutere hvordan en moderne liten maskin burde være.

Microsoft skulle levere programmeringsspråk, men hvem skulle levere maskinmiljøet? Det skar seg mellom IBM og Digital Research, så CP/M, det mest populære operativsystemet, ble valgt bort. Microsoft leverte også dette.

Den 12. august 1981 ble IBM PC lansert. Maskinen ble raskt umåte populær, og en rekke andre it-leverandører kopierte hva IBM hadde laget. Alle brukte Microsofts programvare, siden bedriften kunne selge sin egen versjon.

Endret bruksmønster

Gordon Moore hadde ingen tiltro til datamaskiner hjemme, men en ingeniør i Intel trodde på det, så Gordon Moore tok det med over mulige bruksområder.

Moore så loven først og fremst ha sin virkning på generelle datamaskiners prosessorer. I 1986 var regneark fortsatt det største bruksområdet. Siden har programvarebruken endret seg radikalt i takt med prosessorenes økte bearbeidingsevne.

-- Ved stadig å putte nye funksjoner i applikasjonene kan programvareutviklerne bidra negativt, ikke positivt, hevder Gordon Moore.

Et eksempel er oppstartstiden som tar lenger og lenger tid på en pc. Likefullt har de stadig kraftigere prosessorene bidratt til nye muligheter.

Evnen til å søke informasjon på nettet er viktigst. Grunnen er Moores lov kombinert med Robert Metcalfes lov som sier at verdien av nettet er kvadratet av antall tilkoblete datamaskiner.

Alle vil på nett, alle vil utnytte tilbudet. Det krever raskere datamaskiner og raskere nett. Digitalt innhold som bilder, lyd, tv og video er en veldig drivkraft.

Tv-industri

Foreløpig er det først og fremst spillefilm som krever datakraft. En digital animasjonsfilm på 90 minutter krever 27 Exa (milliard milliarder) desimaltallsberegninger eller 150 dager på 2.000 kraftige prosessorer, ifølge Steven Jobs animasjonsselskap Pixar.

I løpet av de neste 15 år skal tv-industrien omstruktureres. Analog tv-overføring vil bli faset ut. Digital tv vil overta med 720p og 1080p. Oppgaven med å komprimere overføringen og omforme analogt lagrede videoer til digitale bilder vil kreve mye datakraft.

Nettet er også interessant for skjulte datamaskiner som utfører en dedikert oppgave, eksempelvis i biler, heiser, målerutstyr, sikkerhetsovervåkning, trafikklys, vaskemaskiner. For få år siden var styringsenhetene enkle. Med Moores lov blir de kraftigere med muligheter for applikasjoner med bedre kvalitet.

Også hjelpemidler blir påvirket. En mobiltelefon som tidligere bare kunne ringe kan være en fullverdig datamaskin. Denne tendensen forsterkes i takt med Moores lov.

Det er først og fremst brukerne som ikke ser nødvendigheten av det generelle lomme-apparatet. Det er kapasiteten, prisen og kvaliteten på nettverkstjenestene som påvirker interessen.

Usikker

Selv er Gordon Moore usikker på hvor lenge loven fortsatt vil gjelde. Dobling hvert andre år øker transistorantallet eksponentielt inntil det rent praktisk bryter sammen. Det blir et spørsmål om hvor mange nye generasjoner produksjonsteknologi det er mulig å utvikle.

-- Vi tror at det lar seg gjøre å produsere helt ned til fem nanometer. Etter det blir det for mye lekkasje, sier Craig Barrett, administrerende direktør og kommende styreformann i Intel.

Barrett bør vite, siden hans fagfelt er produksjonsteknologi. I øyeblikket produseres prosessorer med 130 og 90 nanometer teknologi.

-- I år introduserer vi 65 nanometer i produksjonen, hevder Craig Barrett.

I 2007 kommer ifølge planen 45 nanometer, i 2009 32 nanometer og i 2011 22 nanometer. Det er så langt Intel ser.

En av utfordringene er varme. Gigahertzen ble passert i 2000. Nå skulle vi ha passert fire, hvis takten fra nittiårene hadde fortsatt. Det lar seg gjøre, men ikke uten avansert kjøling. Stadig mer varme øker også bedriftenes elektrisitetskostnader.

Reduseres

Derfor settes klokkefrekvensen ned. Istedenfor dobles antall bearbeidingsenheter slik at prosessoren fra i år vil ha to. Sammen med flertrådsteknikk gir det fire ganger bearbeidingskapasiteten. Og det stopper ikke med det. Neste skritt er fire bearbeidingsenheter.

-- Før hadde en prosessor bare en tråd. Med hyperthreading fikk vi to. Med dobbel bearbeiding får vi fire. Vi tror på inntil 32 tråder, sier Pat Gelsinger, direktør for Intels Enterprise Group.

For én applikasjon er dette til liten hjelp, for flere er det en velsignelse. Hjemmene krever typisk parallell bearbeiding hvor eksempelvis det gjøres opptak av ett tv-program mens det ses på et annet.

Siden ikke alle applikasjoner er like krevende jobber Intel med virtualiseringsteknologi for best mulig utnyttelse av kapasiteten. En applikasjon skal kunne benytte mer enn en bearbeidingsenhet.

Ny prosessorfunksjonalitet kombinert med virtualiseringen til Vmware i samspill med maskinmiljøet, eksempelvis Windows Server 2003 64 bit, skal kompensere for manglende evne til å øke klokkefrekvensen.

Dells utviklingsdirektør er derfor klar i sin fremtidsversjon.

-- Moores lov vil bidra til utviklingen de nærmeste 25 årene, fremhever Jeff Clarke, utviklingsdirektør i Dell.