Денис Колисниченко - Компьютер. Большой самоучитель по ремонту, сборке и модернизации

Все мы понимаем, что рано или поздно кремниевая технология, используемая сегодня для создания процессоров, достигнет своего предела. Это как с нефтью – когда-то она закончится, поэтому уже сейчас начинают создавать электродвигатели, водородные двигатели и даже спиртовые двигатели! Точно такая же ситуация сложилась и в мире информационных технологий – кремниевой технологии начинают искать замену. Причем на рассмотрение предлагаются абсолютно разные варианты замены – от биокомпьютера до оптических процессоров. Стоп! А что это такое? Вряд ли у каждого из нас на столе, скажем, через десять лет будет стоять компьютер из бактерий, а вот то, что в компьютере будущего будет установлен оптический процессор, – вполне реально. Сейчас мы поговорим об этом чуде рук человеческих, от истории до принципов работы. Правда, чтобы все было понятно, нужно немного знать оптику (это наука о свете). Я постараюсь изложить все как можно проще, но что будет совсем просто, не надейтесь.

Вы не должны думать, что оптический процессор появился из ниоткуда. Просто его появление не афишировалось, поскольку все процессоры создавались и продолжают создаваться по кремниевой технологии. А на самом деле работы по созданию оптического процессора начались еще в восьмидесятых. И не потому, что уже тогда кремниевую технологию хотели заменить более совершенной, а просто ради интереса – почему бы не создать альтернативный тип процессора?

Однако началу работ над созданием такого типа процессоров предшествовали несколько серьезных работ в области оптических квантовых генераторов, по-нашему – лазеров (рис. П1). Не посчитайте меня занудой: сейчас будет немного хронологии, просто это интересно знать.

В 1964 году Прохоров, Басов и Таунс получили Нобелевскую премию за свою работу, которая произвела настоящую революцию в квантовой электронике. После этой работы стало возможным создание квантовых генераторов и усилителей, основанных на лазерном принципе. А в 1971 году Д. Габор получил премию за изобретение голографического метода. Сейчас голография применяется в картографии, медицине, при диагностике сбоев в различных устройствах, а также в других отраслях.

А теперь вернемся к тем восьмидесятым, с которых все и началось. Исследователи по оптической электронике начали работать над созданием оптического процессора нового поколения. Оптический процессор должен был использовать специальные элементы, в которых свет управляет светом. Логические операции представлены как взаимодействие вещества со светом. В 1990 году фирма Bell создала макет оптического устройства и продемонстрировала выполнение логических и арифметических операций с очень высоким быстродействием. А в 2003 году компания Lenslet ( www.lenslet.com) создала первый в мире оптический процессор, причем это была не демонстрационная модель, как в 1990 году, а коммерческий продукт, который можно было купить. Процессор называется EnLight256, его производительность составляет 8 тераоп (триллионов арифметических операций в секунду)! Операции выполняются за счет манипуляции потоков света, а не электронов, поэтому достигается такая производительность. У вас может возникнуть вполне справедливый вопрос: зачем нам такая производительность? Да, обычному пользователю она не нужна, но справедливости ради нужно отметить, что оптические процессоры пока и не ориентированы на обычного пользователя, который хочет, чтобы его XP работала шустрее, чем у соседа. Оптические технологии в первую очередь ориентированы (по крайней мере, сейчас) на промышленное производство, военную технику, где нужно в реальном времени обрабатывать большие потоки информации, где промедление в несколько сотых секунд может закончиться непоправимыми последствиями.

Рассмотрим преимущества оптической технологии:

• можно параллельно передавать целые изображения за один световой пучок;

• возможность использования совершенно разных сред передачи, хранения и обработки информации;

• обработка информации возможна во время ее передачи через оптическую систему, которая реализует вычислительную среду. Представляете, вы отправили картинку для ее обработки – она будет обработана почти мгновенно, потому что обрабатывается по мере прохождения через оптическую систему;