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Mikroelektronik und Computer 1940-2010 Raúl Rojas Freie Universität Berlin.

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Präsentation zum Thema: "Mikroelektronik und Computer 1940-2010 Raúl Rojas Freie Universität Berlin."—  Präsentation transkript:

1 Mikroelektronik und Computer Raúl Rojas Freie Universität Berlin

2 Überblick Über Geschichte und Prognosen Evolution der Rechnerarchitektur Technology Roadmaps Prognose für die nächsten zehn Jahre

3 I think there is a world market for maybe five computers Thomas Watson Senior, Chairman of IBM, 1943

4 Some form of voice I/O will be in common use by 1978 at the latest!... A computer will interpret simple spoken sentences by 1975 Navy Delphi Panel Bernstein, 1969 "Computers in the future may weigh no more than 1.5 tons." Popular Mechanics

5 Vorhersagen Nichts ist schwieriger vorherzusagen als die Zukunft ! Jedoch kann die Geschichte Anhaltspunkte für eine Analyse bieten Technology push versus demand pull Netzwerkökonomien Inventing the future

6 Wie alles anfing... USA ENIAC University of Pennsylvania 18,000 Vakuumröhren 1945

7 Wie alles anfing... Deutschland Konrad Zuses Z1 erster programmierbarer Rechner der Welt ca Relais

8 60er Jahre: Ära der Mainframes 70er: Timesharing und Minicomputer 80er: Personal Computer 90er: Vernetzte Systeme Perioden und Basistechnologie Transistor Integrierte Schaltungen Mikroprozessor Telekom + Switching

9 60er: Die Ära der Mainframes 1964: System : PDP-1

10 Mainframes: System 360 Aufhebung der Trennung zwischen wissenschaftlichen und kommerziellen Rechnern - Kompatibilität Familie von Rechnern mit Leistungsspektrum 1:100 ! (360, 370, 3090, usw.) Emulation der vorherigen Rechnerfamilien Killer application (tool): FORTRAN, COBOL

11 Elektronikmarkt (USA)

12 Komponenten pro Chip Gigabit-Chip Moore Gesetz: Verdopplung alle 18 Monate

13 70er: Timesharing und der Minicomputer 1971: Die PDP : Die PDP-10

14 Technology Push There is no reason anyone would want a computer in their home Ken Olsen President, Chairman and founder of Digital, 1977

15 Basistechnologie: VLSI chips

16 Linienbreite bei Speicherchips Submikron-Bereich 1M 4M 16M 64 M

17 80er: Personal-Computer Apple I: 1976 IBM PC: 1981 technology push demand pull

18 Transistoren pro Mikroprozessor 100 Mio 10 Mio 1 Mio 0,1 Mio

19 Die Logik des Marktes technology push killer application demand pull Apple II VisiCalc demand pull IBM PC Lotus demand pull

20 Technology push + Demand Pull Internet World Wide Web 100 Millionen Benutzer

21 Performanz - Verdopplung alle 18 Monate 8/23/99©UCB Fall 1999 CS152 / Lec1.15 RISC introduction

22 Die Intel-Familie M 1M 100K 10K Pentium Pentium II Pentium III Ein neuer Prozessor alle 2-3 Jahre !

23 Der Aufwand wächst exponentiell 1974 erster Mikroprozessor: 0.75 Personen/Jahr 1994: Pentium Personen/Jahr und 5 Mrd. Dollar Investition Intel zahlt die großen Investitionen aus dem Massenverkauf Der Massenmarkt festigt die Technologie und fördert die Monopolbildung

24 Konvergenz der Technologie

25 90er: Globale Vernetzung Viele inkrementelle Verbesserungen Paket-Vermittlung Local Area Networks TCP/IP Protokoll Konvergenz von Telekommunikation und Computertechnologie

26 Netzwerkökonomien (externalities) Ein Toaster Der Gebrauchswert von Computern steigt von alleine !

27 Das schnelle Wachstum des Internet Internetters PCs TVs & Telephone Weltbevölkerung Gp in 2000 Negroponte1 Gp in 2000 Negroponte Mill.

28 Mein Modell Technology push - Ein Jahrzehnt zuvor Killer application bewirkt Massenmarkt (demand pull) Schnelle Entscheidung über Standards - Netzwerkökonomien fördern Monopolbildung Paradigmenwechsel

29 Die nächsten zehn Jahre

30 Es ist eine revolutionäre Zeit... Prozessoren: 30% mehr Komponenten pro Jahr, Verdopplung der Geschwindigkeit alle 1,5 Jahre Speicher: 60% mehr Kapazität pro Jahr Kosten: 25% niedriger pro Jahr Festplatten: 60% mehr Kapazität pro Jahr K

31 Technology Roadmap M256M1G4G16G64G256G Linien- breite (nm) Speicher- chips Mikro- prozessoren (high volume, Mill. Transistoren) Die Halbleiterproduzenten synchronisieren ihre Produktzyklen ! I

32 Wafer-Durchmesser (cm) M

33 Lithographie Noch keine technische Lösungen !

34 Die Kosten der Chip-Fabriken Die Kosten einer Chipfabrik verdoppeln sich alle 4 Jahre. Chipfabrik in Albuquerque: 2,7 Mrd. Dls. Chipfabrik in Phoenix: 2,5 Mrd. Dls. 10 Mrd Dls. in 2008?

35 Der Mikroprozessor der Zukunft IA-32 IA-64 % Intel Prozessoren High-end Bereich

36 Die IA-64-Architektur 128 rotating integer Register 128 floating-point Register 8 branch Register 64 predicate Register Mit einem Pentium dazu Superscalar - MMX - SIMD extensions Pipeline: 10 Stufen Cache Level L1, L2, L3

37 Festplatten 100 GB in 2005 (73 GB in 2000 !) 1 Terabyte in GB, Einstiegsmodell in 2001 Ein begnadeter Schriftsteller 3,5 GB in 70 Jahren (a 100 Byte/Zeichen) CDs Stunden Video

38 Inventing the Future Geräte und Anwendungen der Zukunft

39 Information appliances - Die Post-PC Ära Einfach zu bedienen Modular aufgebaut und geschlossen Killer application: wireless Web tablet Low-end photography Low-end video and TV

40 Web Tablet

41 Das Ricochet-Netz: 24h connectivity

42 Alles wird in Cyberspace sein Region/Intranet Campus Heim Körper Welt Kontinent

43 Das Teledesic Netz Satelliten in 12 Ebenen

44 Smart Cars - 53 Millionen jährlich GPS Stadt-Informationssysteme Sonar cruise control High end: Spracherkennung automatische Überwachung des Fahrers Nacht-Sehsysteme

45 Smart homes Mehrere vernetzte Flachbildschirme 24-Stunden Verbindung Webcam für Sicherheit Alle Dateien zugriffsbereit: Bilder, Dokumente, Videos, Briefe

46 Student der Zukunft Kopf-Display wireless 24h Web-Zugriff Intelligente Schuhe

47 Mein Fazit 60er: Mainframes 70er: Timesharing - Minicomputer 80er: der isolierte PC 90er: Globale Netz 2000er: Wireless Computing Die physikalische Grenzen werden bis 2010 noch nicht erreicht 10-jährige Paradigmenwechsel 3-jährige Zyklen der Basistechnologie

48

49 Ich sagte aber nichts über: Sicherheit und Kontrolle - Macht

50 Information overload

51 Müll und Recycling

52 Computer-Abhängigkeit


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