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2.3：侧边栏-摩尔定律

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    技术在进步，计算机每年都变得越来越快。 消费者通常不确定是否会购买当今的智能手机、平板电脑或PC机型，因为更先进的机型很快就会问世，这让他们感到遗憾的是，它不会再是最先进的机型。 Fairchild的联合创始人兼英特尔创始人之一戈登·摩尔在1965年意识到了这种现象，并指出微处理器晶体管数量每年翻一番。 他的见解最终演变成摩尔定律，该定律指出，芯片上的晶体管数量将每两年翻一番。 （摩尔，1965 年）。 这已被概括为这样的概念，即在相同的价位下，计算能力将每两年翻一番。 另一种看待这个问题的方法是认为同样的计算能力价格将每两年削减一半。 尽管许多人预测摩尔定律的消亡，但摩尔定律已经存在了超过五十五年。 随着设计和人工智能支持的创新，技术正在发生变化。 专家们现在认为，

    “现在的游戏名称是技术可能不是传统的硅晶体管；现在可能是量子计算，这是一种不同的结构，以及由有机蛋白质和酶组成的纳米生物技术。”

    因此，就像未来五年一样，摩尔定律的重点将改变。 专家认为，由于不断缩小芯片上组件尺寸的物理限制，摩尔定律不可能无限期地持续下去。 目前，数十亿个芯片上的晶体管是肉眼看不见的。 人们认为，如果摩尔定律要持续到2050年，工程师就必须用比单个氢原子小的元件设计晶体管。

    摩尔定律超过120年的更新版本（基于库兹韦尔的图表）。 最近的 7 个数据点都是 NVIDIA GPU。
    图\(\PageIndex{1}\)：摩尔定律超过 120 年。 Jurvetson 的@@ 图片已获得 CC BY-SA 2.0 的许可

    该数字代表了摩尔定律的经验关系，该关系与密集集成电路中晶体管的数量有关，密集集成电路大约每两年翻一番。

    总有一天，我们将达到处理技术的顶峰，因为在指数级增长时期，向缩小电路迈进的挑战将变得更加昂贵。 然后，由于技术创新，摩尔定律将过时。 工程师将继续努力寻找提高性能的新方法（Moore，1965 年）。

    主板

    主板是计算机的主电路板集线器。 集线器连接计算机的输入和组件。 它还控制硬盘驱动器和显卡接收的电量。 主板是关键组件，包含中央处理器 (CPU)、内存以及输入和输出连接器。 CPU、内存和存储组件等都连接到主板。 主板有不同的形状和尺寸；主板的价格也因复杂程度而异。 复杂性取决于计算机设计的紧凑程度或可扩展性。 大多数现代主板都有许多集成组件，例如视频和声音处理，需要单独的组件。

    主板插图
    图\(\PageIndex{2}\)：MH Rhee 的计算机主板已获得 CC BY-SA 2.0 的许可

    随机存取存储器

    当计算机启动时，它开始将信息从硬盘加载到其工作内存中。 计算机的短期内存称为随机存取存储器 (RAM)，它传输数据的速度比硬盘快得多。 您在计算机上运行的任何程序都将加载到 RAM 中进行处理。 RAM 是一种高速组件，用于存储计算机当前和不久的将来使用所需的所有信息。 访问内存比从硬盘驱动器中取回内存要快得多。 要使计算机有效运行，必须安装最少量的 RAM。 在大多数情况下，添加更多内存将使计算机运行得更快。 增加 RAM 大小，执行此访问操作的次数就会减少，从而使计算机运行得更快。 RAM的另一个特征是它是易失性存储器或临时存储器。 这意味着只要接通电源，它就可以存储数据；当计算机关闭时，存储在内存中的所有数据都会丢失。 这就是为什么我们需要在关闭系统时保存信息的硬盘和固态硬盘的原因。

    RAM 通常使用双列直插内存模块 (DIMM) 安装在个人计算机中。 计算机接受的 DIMM 类型取决于主板。 正如摩尔定律所描述的那样，这些年来，DIMM的内存量和速度急剧增加。

    硬盘和硬盘

    虽然内存用作工作存储器，但计算机还需要一个长期存储数据的地方。 当今的大多数个人计算机都使用硬盘进行长期数据存储。 硬盘是磁性材料磁盘；硬盘驱动器或 HDD 是将数据存储到硬盘中的设备。 磁盘是计算机关闭时存储数据的地方，在计算机开机时从中检索数据。 与固态硬盘相比，HDD 以低廉的成本提供大量存储空间。

    固态硬盘

    SSD 是取代硬盘的新一代设备。 它们的速度要快得多，并且它们使用基于闪存的内存。 半导体芯片用于存储数据，而不是磁性媒体。 嵌入式处理器（或大脑）读取和写入数据。 大脑被称为控制器，是决定读写速度的重要因素。 固态硬盘的价格正在下降，但价格昂贵。 固态硬盘没有活动部件，这与硬盘不同，硬盘会处理旋转和故障的磨损。

    固态硬盘与硬盘的比较

    复选标记代表该类别中的最佳选择。

    固态驱动器和硬盘驱动器的比较

    属性

    SSD（固态硬盘）

    HDD（硬盘驱动器）

    功耗/电池寿命

    alt功耗更少，平均功率为 2 — 3 瓦特，电池续航时间超过 30 分钟。

    消耗更多功率—平均为6 — 7瓦特，因此消耗更多的电池。

    成本

    价格昂贵，每千兆字节大约0.20美元（根据购买1TB驱动器计算）。

    alt每千兆字节只有大约 0.03 美元，非常便宜（购买 4TB 型号）

    容量

    笔记本电脑大小的驱动器通常不超过 1TB；台式机最大容量不超过 4TB。

    alt笔记本电脑大小的驱动器的最大容量通常约为 500 GB 和 2TB；台式机最大容量为 10TB。

    操作系统启动时间

    alt平均启动时间约为 10-13 秒。

    平均启动时间约为 30-40 秒。

    噪音

    alt没有活动部件，因此没有声音。

    可以听到喀哒声和旋转声。

    振动

    alt没有振动，因为没有活动部件。

    盘子的旋转有时会导致振动。

    产生的热量

    alt功率消耗更低，没有活动部件，因此产生的热量很少。

    硬盘不会产生太多热量，但由于活动部件和更高的功耗，它的热量将比固态硬盘多一些。

    失败率

    alt平均故障间隔时间为200万小时。

    平均故障间隔时间为150万小时。

    文件复制/写入速度

    alt对于尖端驱动器，通常超过 200 MB/s，最高可达 550 MB/s。

    范围可以介于 50 — 120 MB/s 之间。

    加密

    某些型号支持全磁盘加密 (FDE)。

    alt某些型号支持全磁盘加密 (FDE)。

    文件打开速度

    alt比硬盘快多达 30%。

    比固态硬盘慢。

    磁性受到影响了吗？

    alt固态硬盘不受任何磁性影响。

    磁铁可以擦除数据。

    参考文献

    摩尔，戈登 E.（1965）。 “在集成电路上塞入更多组件”（PDF）。 电子杂志。 第 4 页。 已检索 2012-10-18。