Современная теория радиотехники и компьютерной техники базируется на понятиях двух физических величин: пространственной (сантиметры) и временной (секунды) протяжённости [1]. Известные статистические методы оптимального проектирования радиоэлектронных устройств (РЭУ) призваны к поиску способов максимальной передачи лишь энергии сигналов на фоне помех. Фактически в системах передачи и обработки информации на выходе РЭУ необходим максимум воспринимаемой потребителем информации.
В работе ставится задача на основе введенного автором понятия информационной постоянной [2] дать термодинамическую оценку минимально необходимой энергии, необходимой компьютеру для выполнения арифметических операций.
Определение. Информационная постоянная –это минимальная энергия, необходимая для записи в физическую систему или считывания из неё одного бита информации при температуре окружающей среды [2, с. 18].
Важно отметить, что “информационная постоянная ” определяется не только постоянной Больцмана, но и температурой Вселенной либо её локальной части. Уместно заметить, что при тщательном анализе и других физических констант, например гравитационной постоянной, обнаруживается их связь с температурой.
Современные электронные устройства, как правило, базируются на цифровых микропроцессорах. Ставится задача оценить достигнутое качество параметров арифметических операций современного микропроцессора (компьютера), сопоставив их с предельными значениями, которые даёт энерго-инфор-мационный подход, основанный на учёте термодинамической связи информации по К. Шеннону с энергией и температурой окружающей среды [1; 2, с. 18].
Даже в компьютере с параллельным выполнением арифметических операций при каналах потребляемая современным компьютером мощность в сотни миллионов раз превышает ту минимально необходимую, которая определяется законами термодинамики и радиоинформатики. Причина кроется в несовершенстве современной элементной базы радиотехники.
Зафиксировав мощность компьютера, находим, что операции умножения и деления примерно в 2 раза продолжительнее операции сложения. Это хорошо согласуется с мировой практикой эксплуатации компьютеров различных типов и систем. Значит, архитектура современного компьютера достаточно совершенна.
Исследование выполнено в среде MathCAD.
Вывод. Утверждается, что все известные архитектуры современных компьютеров по термодинамическому критерию близки к совершенству. Показано, что по этому критерию энергетические показатели современной элементной базы радиоэлектроники в миллионы раз уступают оптимальной.
Список литературы:
- Орличенко А.Н. Информационно-метрическое пространство // Евразийский Союз Ученых info@euroasia-science.ru. Пятая международная научно-практическая конференция «Современные концепции научных исследований» Москва 26-27 сентября 2014 г. Часть 5, № 6, 2014 г., стр.28 – 30.
- Орличенко А.Н. Информация и алгоритмическая радиоинформатика. Научно-популярное издание. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2001 – 52 с.[schema type=»book» name=»ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОСТОЯННАЯ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АРИФМЕТИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ КОМПЬЮТЕРА» author=»Орличенко Александр Николаевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-05-24″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.01.2015_01(10)» ebook=»yes» ]