Supercomputador do tamanho de um notebook
A ITNews publicou ontem um artigo com o título “IBM planeja um supercomputador do tamanho de um notebook“; trata-se, na verdade, de pesquisas que podem levar a novas técnicas de fabricação de chips que revolucionariam os mercados de computação (adendo: veja a página da IBM sobre o tema).
Observação: aos leitores que não se interessem por detalhes da evolução ou fundamentos de chips de computadores, sugere-se saltar a parte em cinza a seguir e ir diretamente para o vídeo.
A velocidade dos chips de computador é medida em Hertz ou seus múltiplos (MegaHertz, GigaHertz). Os Hertz indicam quantas instruções por segundo o chip é capaz de processar (por exemplo, um Pentium 4 de 1 GHz processa 1 bilhão de instruções por segundo; um Intel Core 2 de 1 GHz processa 2 bilhões de instruções, 1 bilhão em cada núcleo). Assim, pode-se estimar o aumento da capacidade de processamento dos chips analisando-se a taxa de aumento de suas especificações em Hertz.
Essa excelente tabela mostra que, por alguns anos, a velocidade dos chips aumentou muito rapidamente: em 1982, o chip mais rápido (o chip 286) tinha clock de 6 MHz, que aumentou para uns 30 MHz em 1985 (o 386), uns 100 MHz em 1989 (o 486), uns 200 MHz em 1993 (o Pentium), e uns 400 MHz em 1999 (o Pentium III). Em 2000, havia uma disputa entre Intel e AMD pela primazia de atingir o primeiro chip de 1 GHz (a propósito, a AMD alega ter vencido essa disputa, mas seja como for, ela não soube aproveitá-la).
Desde então, a taxa de crescimento na velocidade dos chips caiu drasticamente. Os atuais processadores de ponta da Intel rodam a pouco mais de 2 GHz, ou seja, aumento de “apenas” 100% em quase oito anos. Esse é um dos motivos pelos quais a Intel e a AMD passaram a investir em processadores de múltiplos núcleos: já que não se podia aumentar a velocidade dos chips, elas passaram a encapsular mais de um chip (que elas chamam núcleo) dentro de um mesmo processador.
E por que a tecnologia parou de evoluir? Basicamente, a resposta é: porque quanto mais rápido se movimenta um elétron, mais difícil se torna conseguir novos aumentos. Todos os chips atuais funcionam à base de corrente elétrica, o que exige movimentos de elétrons; um chip de 1 GHz exige que os elétrons oscilem a essa mesma taxa; um aumento na taxa de oscilação exige aumentos desproporcionalmente maiores na energia necessária.
Talvez a Intel atualmente já seja capaz de projetar e construir um chip com clock de 10 GHz, mas tal chip consumiria muita energia e necessitaria de um rebuscado sistema de resfriamento, o que o tornaria inviável na prática.
E como resolver esse problema? A resposta é: sair do mundo dos elétrons e entrar no mundo da luz. Os fótons, pacotes que compõem a luz, não têm massa, e por isso podem oscilar a taxas altíssimas com pouca energia. É por isso que um cabo de fibra óptica consegue transportar muito mais informações que os antigos cabos de cobre; nas fibras, a informação é transportada por fótons, enquanto nos cabos ela é transportada por elétrons.
Um chip que funcionasse modulando sinais de luz, em vez de controlando fluxos de elétrons, poderia atingir velocidades muito altas e ser viável na prática.
Um experimento de pesquisadores da IBM construiu um modulador de luz que atingiu taxas de 10 Gbps com um baixíssimo consumo de energia. O modulador recebe na entrada bytes (1 ou 0) na forma de sinais elétricos (electrical signals), e os transforma em pulsos de luz (light pulses), como mostra o vídeo acima.
De acordo com a IBM, isso abre caminho para a produção de chips que seriam 100 vezes mais rápidos que os atuais, consumindo 10 vezes menos energia. Com isso, seria possível construir máquinas portáteis com a capacidade de processamento dos atuais supercomputadores.
O artigo foi publicado no Journal Optics Info Base em novembro de 2007 com o título Ultra-compact, low RF power, 10 Gb/s silicon Mach-Zehnder Modulator.
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