limites physiques

[invite0496604c]

Salut , il y a 1 ou 2 mois , j'ai lu les limites maximum possibles pour tout le matériel informatique par exemple : le processeur ne peut pas dépasser X GHz
mais je ne me souvien plus de celles-ci , quelqu'un les connaitrait?
il y a la vitesse avec internet par fibre optique , la taille des écran , la vitesse de processeur , le contenu d'un disque dur (ayant une taille classique)....

J'ai une seconde question : Vous avez du le remarquer les jeux vidéos sur ordi demande toujours un configuration de plus en plus importante , arrivera t'on a une stabilisation?un moment , les jeux auront atteind leur complexité maximale?
Merci d'avance.
(je pense que la 2eme question est plus interressante que la premiere.)
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[invite3d779cae]

Bonjour

Il me semble que intel n'arrive pas a depasser les 4GHz.

Sinon pour les jeux, je ne pense pas qu'on arrivera a une complexité maximale un jour. Le jour on un jeu sera aussi complexe que le monde réel .... cf Matrix ! LOL

[Narduccio]

Pour ta seconde question, actuellement, les jeux tendent vers une image plus réaliste. Le summum de cette démarche serait le jour ou tu auras l'impression de voir un vrai film dont le scénario se modifierais selon tes choix. Cela, bien entendu, avec calcul des images en tant réel. Actuellement, les meilleurs dessins animés ne sont pas encore capable de se "dérouler" en tant réels, quant aux jeux, ils n'ont pas encore la définnission nécéssaire. Mais, on n'en est pas trop loin.

[invitea3fc981a]

Intel a du mal à passer le cap des 4 GHz avec l'architecture de son Pentium4, cela ne signifie pas que c'est la limite à la fréquence des processeurs "traditionnels". Les électrons peuvent supporter des fréquences d'oscillation de l'ordre des 50 GHz, mais pour ce qui est de leur mouvement dans les circuits électroniques je dirais que la fréquence limite doit se situer entre 10 et 20 GHz.

Mais cela c'est la limite pour les méthodes de fabrication actuelles. La découvertes de nouveaux matériaux très convoités actuellement (Low-k et High-k dielectrics, nanotubes) devraient permettre de dépasser ces limites.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8b16ebc0]

Salut
Les dielectriques influent sur la frequence, comment ca?
Les circuits hyperfrequences, micro-ondes... peuvent utiliser des frequences bcp plus elevees non?
@+ fred

[invitec2ae5cb2]

apparament, amd aurais réussi a franchir ce cap

[invitea3fc981a]

Les dielectriques influent sur la frequence, comment ca?

Dans les circuits électroniques les matériaux utilisés actuellement posent deux problèmes pour la miniaturisation des circuits, nécessaire pour l'augmentation en fréquence.

Dans l'effet capacitif tout d'abord : entre les circuits électroniques, on met des matériaux isolants évidemment. Or la miniaturisation est telle de nos jours, que cette structure agit comme un condensateur : deux plaques de métal, avec un isolant au centre qui a une certaine constante diélectrique, et la capacité de ce condensateur s'écrit :

C = k.S/e

où k est la constante diélectrique du matériau (également appelée epsilon), S la surface des plaques (dans les circuits électroniques on ne peut pas trop jouer sur ce facteur), et e l'épaisseur de l'isolant, qui diminue forcément avec la miniaturisation des processeurs. Comme e diminue, la capacité C augmente, donc l'éffet capacitif se fait de plus en plus sentir : l'isolant a un effet de "rétention de courant", pour faire simple les charges électriques restent agglutinées aux bornes du "condensateur". Pour supprimer (ou du moins amoindrir) cet effet capacitif indésirable, il faut des isolants de constante diélectrique plus faible, d'où la recherche de low-k dielectrics. Pour l'instant c'est le silicium qui est majoritairement employé, mais il faut lui trouver un substitut, ce qui soulève des problèmes bien casse-tête.


De l'autre côté, dans les transistors l'oxyde de grille est lui aussi un isolant ayant une certaine constante diélectrique. Le problème est ici inverse si je puis dire : avec la miniaturisation, un courant tunnel passe à travers cet oxyde, ce qui rend le transistor complètement inopérationnel. Il faut chercher cette fois-ci des isolants de plus grande constante diélectrique (les high-k dielectrics) afin de rendre ce courant tunnel quasi-nul.


Tous ces nouveaux matériaux, s'ils arrivent à faire leurs preuves, permettront de franchir les fréquences limites atteignables avec le silicium, qui doivent être situées entre 5 et 10 GHz. Cependant même avec eux, il ne faut pas compter dépasser les 15 ou 20 GHz, c'est un problème physique lié à l'électron et à sa masse. Pour aller au-delà il faudra passer à l'optique : le photon n'a pas de masse, et supporte des fréquences bien plus grandes...

[invite8b16ebc0]

Hum je ne suis pas totalement d'accord,
Les capa aux dimensions ou on se retrouve ne suivent plus la valeur de la capa plane ca se raproche plus a la capa existant entre 2 pointes.
Les effets capacitifs sont surtout valables et influents au niveaux des interconnexions en entrainant des effets parasites (retention et amortissement, crosstalk...)

au niveau du MOS: les effets de canaux court inverse, et les effet de canaux court (tout court ) (ca se traduit par une chute de la tension de seuil en fonction de la longueur de grille) sont pris en comptes et pour des longueurs de 40-60 nm ils sont quasiment elimines , en dessus je ne sais pas.
Pour les courant tunnel : ok ce qui fait d'ailleurs que l'epaisseur de la couche d'oxyde reste fixe, mais bon le SiO2 est tellement pratique...

Les technologies SOI et SON limitent les pertes de courant aussi, mais ils sont mal exploite

Pour l'optique/ je suis d'accord, mais bon vu l'echec de l'AsGa qui etait presente comme le remplacant du silicium, je pense et suis sur que le silicium a encore de beau jours devant lui
De plus on peut passer a autre chose que le MOS (genre les SET ...)
@+ fred

[invite8b16ebc0]

mouais mouais mouais...

[invitea3fc981a]

Que dire face à une telle argumentation !

Tout ce que j'ai dit plus haut, je le tire de mes cours de physique et de revues spécialisées. Effectivement le silicium n'a pas encore atteint ses limites, puisque Intel comme AMD comptent l'utiliser pour leurs générations futures de processeurs, et affiner la finesse de gravure sur ce support... Mais déjà actuellement, certains effets limitants se font sentir, et cet effet capacitif commence à ne plus être négligeable. Pour preuve, les tensions appliquées aux processeurs sont légèrement supérieures à celles dont le circuit aurait théoriquement besoin pour fonctionner, justement à cause de cet effet. A l'aveni, la taille des circuits diminuant on ne pourra pas augmenter les tensions indéfiniment, sous peine de les cramer ce qui n'est pas le but recherché...

Toutes ces technologies de High- et Low-k dielectrics trouveront leurs applications après 2010 je pense... Pour l'instant on est d'accord, ce n'est pas vital. Mais la recherche dans ce domaine, elle, est vitale, pour préparer le terrain aux années futures.

[invite55d491cf]

Je ne suis pas mon cours de physique avec intérêt donc je préfère laisser çà aux spécialistes
Néamoins, il y a quelque chose que tout le monde a l'air d'oublier: l'argent. Les GHz ne veulent rien dire quand il s'agit de savoir les performances. Intel, par exemple, allonge les pipes de ses processeurs à outrance, ce qui leur permet de chauffer moins par cycle. Et sur l'étiquette on peut mettre un chiffre énorme pour impressionner Mr. Tout-le-monde. (Il y a cepndant des exceptions, le Banias (Pentium M) a été revu ainsi que la longueur de ses pipes et les résultats sont là: plus de performances pour une fréquence bien inférieure au reste de la gamme Intel. Bien sûr, il y a aussi le Méga-octet de cache L2 qui compte, mais ça n'explique pas tout.)

Donc je me pose des questions sur le bien-fondé de la course aux MHz... Nos processeurs ne chauffent-t-ils pas assez comme çà?

[invitea3fc981a]

C'est encore un autre problème que tu soulèves là PyDude... qui concerne cette fois l'architecture des processeurs, c'est-à-dire la manière dont ils sont conçus. Un processeur peut effectivement tourner à une très haute fréquence et patauger dans la semoule, comme ça a été le cas des premiers Pentium 4 ; Intel a ensuite rattrappé le coup avec l'HyperThreading, mais ça n'est pas valable pour tous les processus, et ce processeur souffre toujours d'une architecture un peu bancale. Cela dit, l'HyperThreading est une bonne idée, qui pourrait être utilisé dans les processeurs futurs d'Intel (mais c'est encore une autre histoire ).

A côté, les AthlonXP de chez AMD sont l'exemple exactement inverse : leur fréquence vaut des performances au-delà de celles qui semblent annoncées... Un AthlonXP à 1500 MHz par exemple, a les mêmes performances qu'un PentiumIII extrapolé à 1800 MHz. C'est pourquoi pour cette série de processeurs, AMD a préféré étiqueter le PR (Performance Rating) plutôt que la fréquence réelle, et continue aujourd'hui avec les Athlon64 (un 3200+ ne tourne qu'à 2 GHz).


Mais pour revenir au problème initial, en supposant qu'un processeur soit bien conçu, il faudra bien en augmenter la fréquence pour augmenter les performances, et cela passe irrémédiablement par la miniaturisation...

[invite55d491cf]

A bas l'hyperthreading, vive les systèmes distribués!

Au fait, je n'ai vu personne parler d'autres technologies... quid des ordinateurs biologiques, ou encore quantiques?

[invite8b16ebc0]

ah ben voila suffit de bien raler
ce que j'ai mis plus haut sort de ma petite experience au LETI (grenoble) en stage et these
La roadmap en microelectronique court jusqu'en 2015-2020 en suivant la loi de moore. meme si on a soit une acceleration de cette loi (pour les memoire) soit un ralentissement (densite d'integration) cette roadmap est suivie. Meme si je n'ai pas vu la reactualisation depuis 2002
Pour la tension d'alim on cherche a la diminuer d'ou les technologie de silicium sur isolant ou sur rien , ce qui provoque une forte diminution des pertes de courant

En france la recherche est essentiellement a grenoble: pour la partie processeur essentiellement

Pyduke: le MHz ne veut quasiment rien dire (d'autant plus qu'on est au GHz) c'est plutot le nbre d'operation par secondes qui compte d'ou un certain avantage des mac qui ont plutot choisi cette option avec leur archi. Mais bon meme la ca ne sert pas a grand chose monsieur tout le monde

Konrad: pas que la miniaturisation: il y a aussi l'augmentation de la taille de la puce qui permet d'integrer plus de choses et d'augmenter la parallelisation des taches

Pyduke: ordi biologique/moleculaire: on arrive a savoir faire en eprouvette des fonctions de bases , mais on est treeeeeeeees loin de passer a l'industrialisation.
Le quantique: on oubli

[invitea3fc981a]

En effet mes estimations par contre se basaient... sur mon pif Merci de ces estimations un peu plus précises buck

Pour ce qui est des ordinateurs optiques, biologiques, quantiques... je ne crois pas qu'on arrive un jour à en faire entièrement avec cestechnologies, ou du moins je ne crois pas qu'on en ait l'utilité. Ces technologies pourront être utilisées dans des tâches bien particulières, pour traiter des problèmes bien précis ou transmettre des données sécurisées ou à plus haut débit. Mais c'est clair qu'il faut oublier l'idée d'un ordinateur entièrement quantique ou entièrement optique, on aura toujours besoin d'une partie d'électonique.

[invite8b16ebc0]

De rien
Je suis d'accord avec toi: le tout moleculaire quantique ou biologique ce n'est pas pour demain il y a bcp de pbs a resoudre, et qd ils sortirons il n'est pas sur que ca soit plus performant que le silicium a cette epoque
Par contre des mixtes oui ca sera interressant: par exemple: les puces a adn: on a mis sur le silicium des sequences de brin d'adn qu'on recherche, en les mettant en contact a le bon support on peut traiter l'information
C'est le principe du full chip: on place les element d'analyse et de traitement sur la puce
On peut penser a plein d'asics specifiques et qui seront tres performant

Pour repondre a la question de depart: je ne connais pas de limites ultimes en frequence, taille de disque dur...