445.目指せ光パソコン (2004/12/29)

日経サイエンス2005年2月号に、「実現近づく光パソコン」と言う記事が掲載されています。最近のマイクロプロセッサーの性能は、コンピューターのほかの部品の性能を大きく上回るようになり、プリント基板上で実現できる伝送速度の限界を既に超えているとしています。


最新プロセッサーが3.6GHzで動作しても、マザーボード上の配線には1GHzの速さでしかデータを流すことができず、結果的にプロセッサーは75%の時間を待機していることになるそうです。


プロセッサーの速度が3.6GHzのクロックで動作していると言っても、数クロックを要する演算もありますから、1クロックごとにプロセッサーが出力するわけではありません。しかし反対に、処理をパイプライン化するなどの演算を高速化する工夫もしますから、結果的にプロセッサーの性能がマザーボードの伝送速度を上回る事になります。


このようにプロセッサーの場合は、テクノロジー(製造技術)の進歩以外に、アーキテクチャーの部分で高速化を行うことができますが、プリント基板の場合は、テクノロジー以外では伝送速度を上げていく方法がありません。


また基板上の伝送速度が高くなってくると同時に、信号の減衰も大きくなりますから、消費電流や伝送線路間の干渉の問題も増加して行きます。


そこで、注目を浴びてきたのが、光接続です。伝送線路が長くなってしまうシステム間の接続に光通信技術を採用すれば、一気にこの問題が解決すると言うのです。しかし、比較的距離が短いプロセッサーとメモリー間などでは光接続を採用しにくいため、システム全体の高速化の足かせになるだろうとしています。


プロセッサーなどの半導体にしても、加工技術の微細化だけで高速化が果たせた時代は終わり、配線間を微細にすることによって配線間容量が急激に増えるようになってきました。


例えば、長さを半分にするような微細化を行った場合、伝送距離は半分になりますが、配線容量は距離の二乗に反比例しますから4倍になり、かえって速度が落ちてしまうことさえあります。


そのためには単に微細化を進めるだけはなく、低誘電率素材の採用やアルミニウムから銅配線への転換など、数多くの改良を重ねて高速化を図っているのです。


そして、それらの改良だけでは進化できなくなった時、プロセッサー自らが量子コンピューターのような新たなステップを踏み出すのでしょう。


このほかにも、宇宙そのものが一種のコンピューターであるとする記事や、地球温暖化が逆に氷河期を早めてしまうかもしれないと言った記事が掲載されています。


興味のある方は、是非図書館でご覧ください。(もちろん本屋で買っても良いですが、、、)