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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 1940-2010 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. 2000 Relais 1936-1938

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 360 1960: 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 1994 1999 2004 2009 Gigabit-Chip Moore Gesetz: Verdopplung alle 18 Monate

13 70er: Timesharing und der Minicomputer 1971: Die PDP-111971: 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 65 70 75 80 85 90 95 00 05

19 Die Logik des Marktes technology push killer application demand pull Apple II VisiCalc demand pull IBM PC Lotus 1-2-3 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 1975 1980 1985 1990 1995 2000 10 M 1M 100K 10K 4004 8080 8086 80286 80386 80486 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 - 600 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 10000 1000 100 10 95969798990001020304 1 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 1997199920022005200820112014 250180130100705035 64 M256M1G4G16G64G256G 11217620052014003620 Linien- breite (nm) Speicher- chips Mikro- prozessoren (high volume, Mill. Transistoren) Die Halbleiterproduzenten synchronisieren ihre Produktzyklen ! I

32 Wafer-Durchmesser (cm) 1997199920012003200620092012 20 30 30 30 30 45 45 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 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 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 2010 10 GB, Einstiegsmodell in 2001 Ein begnadeter Schriftsteller 3,5 GB in 70 Jahren (a 100 Byte/Zeichen) -- 1000 CDs -- 280 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 - 2004 288 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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