Дедушка транзистор
Самый нужный электронный компонент отпраздновал юбилей
Шестьдесят лет назад, 16 декабря 1947 года, исследователи Джон Бардин (John Bardeen), Уолтер Браттейн (Walter Brattain) и Уильям Шокли (William Shockley) при помощи скрепки для бумаг, некоторого количества германия и золотой фольги увеличили силу тока в сотню раз. Через неделю они показали устройство, оказавшееся первым действующим транзистором, начальству. Спустя полгода, в июне 1948 года, в Нью-Йорке были продемонстрированы радиоприемник и телевизор с транзисторами вместо привычных электронных ламп.
В 1949 году лишь один транзистор из пяти выходил без брака, однако технология быстро развивалась - в 1953 году, объявленном журналом Fortune годом транзистора, вышел слуховой аппарат Sonotone 1010, в котором использовалась новинка. Это было первое коммерческое применение транзистора. Годом позже в продажу поступило и транзисторное радио - устройство Regency TR-1.
В 1956 году исследователи получили Нобелевскую премию по физике "за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта". В 1958 году два транзистора уместили на кремниевой подложке - в мире появилась первая интегральная схема.
В 1960 году транзисторная технология позволила Sony выпустить первый портативный телеприемник. Двигатель транзисторной революции был запущен. В 1971 году появился первый карманный микрокалькулятор, а в 1983 году - первый коммерческий мобильный телефон.
Хитроумный прибор
Именно такое определение транзистора дается в одном из школьных учебников физики. В самом деле, компании Bell в конце сороковых понадобилось весьма необычное устройство. Электронные лампы существовали уже четыре десятка лет, на их основе создали огромные электронно-вычислительные машины. Несмотря на то, что фантасты ежегодно в своих произведениях увеличивали размеры компьютеров, инженеры понимали - закат ламповых компьютеров не так далек, как кажется. Лампы требовали большой мощности, выделяли много тепла. На больших компьютерах их приходилось постоянно менять и перепроверять все контакты.
Инженерам Bell было дано задание придумать твердотельное устройство, которое обходилось бы без нити накала, движущихся частей и вакуума. Другими словами, упростить привычный вакуумный триод до крайности, чтобы (в случае Bell) начать производство мини-АТС, которые при использовании ламп были неоправданно дороги.
Широко используются два вида транзисторов: биполярные и полевые, в частности, МОП-транзисторы. Первые использовались и в качестве усилителей и переключателей при изготовлении интегральных схем свыше трех десятков лет. Затем цифровая техника стала вотчиной МОП-транзисторов (их концепция была придумана еще в конце двадцатых годов прошлого века, но производить такие транзисторы стали гораздо позже биполярных).
Полезный триод
Если бы не изобрели транзистор, то современная нам медийная и IT-отрасли, скорее всего, не появились бы на свет. Миниатюризации бытовой техники либо не было бы, либо она шла бы очень медленно. ЭВМ создавали бы для решения одной, определенной задачи. Программисты были бы в первую очередь математиками и матоптимизаторами.
Там, где это возможно, аппаратура обходилась бы механическими способами передачи информации - например, при помощи перфокарт и перфолент. На столах вместо компьютеров, скорее всего, стояли бы калькуляторы и пишущие машинки. Жидкокристаллические мониторы и телевизоры, скорее всего, не были бы изобретены.
Как сказал однажды глава компании Microsoft Билл Гейтс, "персональный компьютер без изобретения транзистора вряд ли существовал бы в том виде, в котором мы его знаем".
Значительная часть достижений фундаментальной науки также оказалась бы недоступной, так как требует слишком больших вычислительных мощностей.
Цифровой век
Человечество постоянно занимается тем, что пытается уместить на полупроводниковых подложках как можно больше транзисторов - и по той же цене.
Свыше сорока лет соблюдается выведенный в 1965 году закон Гордона Мура о том, что число транзисторов на чипе каждые два года удваивается, а стоимость чипа падает на 50 процентов. Как писала газета The Los Angeles Times, если бы автомобили дешевели так же быстро, то мы бы сейчас платили за машину меньше, чем за порцию пиццы.
Сегодня на одном чипе размещается до миллиарда столь необходимых переключателей. Ежесекундно в мире появляется полмиллиарда новых МОП-транзисторов. Ежегодно производятся миллиарды микросхем. Общее число транзисторов в них в 10 тысяч раз превышает число муравьев на Земле и в 10 миллионов раз - число звезд в Млечном Пути.
Впрочем, удивительно другое - то, что за шестьдесят лет еще никто не придумал такой же перспективной технологии, какой оказался транзистор в сравнении с лампами. Исследователи предсказывают, что потенциала транзистора хватит еще на 15-20 лет.
Страшно подумать, что тогда появится в лабораториях и насколько его хватит.
Датчики движения
Пассивные инфракрасные датчики движения срабатывают при попадании движущегося объекта, излучающего тепло (например, человека), в зону чувствительности датчика движения.
Датчики отличаются, в основном, формой зоны чувствительности и устойчивостью к ложным срабатываниям. В техническом описании датчиков движения приводятся диаграммы, которые наглядно демонстрируют зоны чувствительности датчиков движения.
Диаграмма датчика движения может быть изменена. В соответствии с расположением датчика движения и особенностями плана помещения изменить диаграмму можно используя прилагаемые к датчику движения сменные линзы Френеля или накладки, которые перекрывают часть чувствительного элемента датчика движения.
Недостаток самых простых и дешевых датчиков в том, что они срабатывают при определенной скорости изменения теплового потока.
Например, при включении/выключении батареи отопления, на сквозняке, из-за нагрева солнцем определенных поверхностей в помещении и т.д. датчик движения может сработать.
Более совершенные (и более дорогие) датчики движения не имеют этих недостатков. Их надежность и стойкость к тепловым помехам обеспечивается многоканальными чувствительными головками и сложной обработкой сигнала в самом датчике движения.
В простых моделях обработка сигналов проводится аналоговыми методами, а в более сложных - цифровыми, например, с помощью встроенного процессора.
Полностью программируемые цифровые датчики движения преобразовывают, усиливают и обрабатывают сигнал от PIR-сенсоров в цифровом виде (нет аналоговых цепей, что исключает наличие шума и потери сигнала).
Датчики движения отличаются, в основном, формой зоны чувствительности и устойчивостью к ложным срабатываниям. Зона чувствительности датчиков для систем охранной сигнализации представляет собой сектор (90+-110+). В техническом описании датчиков приводятся диаграммы, которые наглядно демонстрируют зоны чувствительности датчиков.
Компания AMD выступает за энергетически эффективные решения
Компания AMD опубликовала результаты исследования, касающегося динамики энергопотребления в центрах обработки данных всего мира. Исследование, проведенное доктором Джонатаном Куми (Jonathan Koomey) на основе отраслевых данных аналитической компании IDC, содержит данные по энергопотреблению в пяти регионах мира: США, Западной Европе, Японии, странах Азии и тихоокеанского региона (за исключением Японии) и в остальных странах. Исследование содержит прогноз энергопотребления в центрах обработки данных, согласно которому к 2010-му году энергопотребление в США уменьшится по отношению к энергопотреблению во всем мире.
На основе оценки текущих тенденций прогнозируется, что доля США в энергопотреблении серверов во всем мире, сократится с 40% в 2000-м году до одной трети в 2010-ом году, тогда как доля стран Азии/тихоокеанского региона (за исключением Японии), увеличится за тот же период с 10% до 16%. При данном развитии событий энергопотребление серверов Азии/тихоокеанского региона в абсолютном значении более чем удвоится с 2005 до 2010-го года, что потребует дополнительной мощности, равной мощности двух новых 1000-МВт электростанций. Увеличение энергопотребления серверов во всем мире за этот же период потребует дополнительной мощности, равной мощности более чем десяти новых 1000-МВт электростанций.
Исследование доктора Куми показывает, что в настоящий момент энергопотребление серверов США и Европы составляет около двух третей от мирового уровня энергопотребления, на долю каждого из остальных регионов (Япония, Азия/тихоокеанский регион, остальной мир) приходится от 10% до 15%. Исследование темпов роста энергопотребления с 2000 по 2005-ый год показало, что энергопотребление серверов в странах Азии/тихоокеанского региона (за исключением Японии) ежегодно росло на 23%, существенно превысив соответствующий мировой показатель, равный 16%. Темпы роста энергопотребления в Западной Европе, составляющие 17%, лишь незначительно превысили среднемировой уровень, соответствующие показатели в остальных регионах были ниже среднемирового уровня.
Центры обработки данных во всем мире спроектированы и работают аналогично центрам США. Это означает, что если оценку экономии энергопотребления в 20% из отчета EPA применить к прогнозу д-ра Куми, то общая экономия электроэнергии по всему миру к 2010 году составит величину, равную мощности пяти 1000-МВт электростанций. Иными словами, умеренные изменения в функционировании центров обработки данных могли бы вдвое сократить ожидаемый рост энергопотребления центров обработки данных в 2010-м году.
Стоит заметить, что новые данные являются дополнением к исследованию, инициированному компанией AMD в феврале этого года, посвященному изучению уровня затрат, связанных с энергопотреблением центров обработки данных. Тогда, напомним, было установлено, что общее энергопотребление центров обработки данных в США (включая серверы, охлаждающие системы и дополнительное оборудование) составило в 2005 году около 45 млрд. КВт-ч, что привело к счетам на электроэнергию на общую сумму 2,7 млрд. долл. В исследовании была приведена оценка ежегодных затрат на энергопитание центров обработки данных во всем мире — 7,2 млрд. долл.