Del laboratorio de Matemáticas
que teníamos en la E.U.P. de Valladolid, recuerdo aquellos ordenadores que allí
había, la mayoría de ellos con procesador Intel i486, y con su pequeño display
de dos dígitos en siete segmentos donde aparecía la frecuencia de reloj (el
equivalente a la velocidad de procesamiento) del procesador expresado en megahercios
(MHz). Había que estar muy rápido y motivado para pillar los pocos que había a
75MHz. El resto nos repartíamos los de 66MHz, 50MHz o 33MHz.
Ahora resulta curioso, pero en la
época de los i386, los i486 y la primera generación de los Pentium, los ordenadores
personales incorporaban un display donde aparecía la velocidad de
procesamiento, con lo cual era muy fácil apreciar como cada dos años se lograba
doblar la velocidad de procesamiento de los procesadores que llevaban los
ordenadores personales, algo que ha sido así hasta la aparición de los
procesadores de doble núcleo.
Esto ha ido en consonancia con la
predicción que realizó el ingeniero estadounidense Gordon Moore y que es
conocida como ley de Moore. Dicha ley (que realmente fue una predicción) afirma
que el número de transistores integrados en un microprocesador se duplica cada
dos años. Inicialmente, en el artículo que publicó en la revista Electronics en
1965 siendo Gordon Moore director de los laboratorios de Fairchild
Semiconductor, afirmó que sería cada año, modificando su predicción a dos años
en 1975, cuando ya era presidente de Intel Corporation, empresa que había
fundado junto al también ingeniero estadounidense Robert Noyce (inventor, junto
a Jack Kilby, del microchip o circuito integrado y que fue apodado como “el
alcalde de Silicon Valley”, pues fue él quien ideó el nombre). Curiosamente,
este crecimiento exponencial se ha ido cumpliendo, dando lugar a dispositivos
cada vez más potentes, más rápidos, más pequeños y con menor consumo, pues al
duplicarse el número de transistores integrados en los chips de cualquier
dispositivo, prácticamente se duplican las prestaciones de los chips y de los
dispositivos. En 2007, el propio Moore determinó una fecha de caducidad para su
ley afirmando que “mi ley dejará de cumplirse dentro de diez o quince años, no
obstante, una nueva tecnología vendrá a suplir a la actual”.
Por aquel entonces, hará unos
quince años, cuando mis amigos me solían consultar acerca de las prestaciones
de los ordenadores que se querían comprar y observaban el crecimiento
exponencial de éstas, recuerdo que se me preguntó en varias ocasiones acerca de
los límites de dicho crecimiento. Yo no sabía muy bien qué contestar, aunque
por mis conocimientos solía decir que con la tecnología actual el límite estaba
en la velocidad de la luz. Así llegué a predecir que difícilmente se
conseguiría un procesador que alcanzara los 100GHz de velocidad de
procesamiento con la tecnología existente, puesto que si un hercio es una
instrucción-máquina por segundo y a la velocidad de la luz es de unos 300.000
Kilómetros por segundo (0,3 gigametros por segundo), a nada que cada
instrucción-máquina implicase que cada pulso eléctrico tenga que realizar un
recorrido medio de un milímetro se tendría un umbral de 300GHz. Si tenemos en
cuenta el rozamiento con los dispositivos y que los procesadores suelen tener
una superficie de unos 25 cm², por lo que es difícil limitar a un milímetro la
distancia recorrida por cada pulso eléctrico para completar una
instrucción-máquina, los 100GHz me parecían una meta casi imposible de alcanzar
(y todo ello sin tener en cuenta el calor provocado que es el principal escollo
en la actualidad), salvo que se realizara con una tecnología diferente como
podrían ser los aún no desarrollados procesadores ópticos que, por entonces, parecían
ser los candidatos más factibles a ser los procesadores del futuro.
Pero aparte de la velocidad de la
luz hay otros límites físicos importantes. Uno es la capacidad de integración. Hay
que tener en cuenta que en un chip de unos seis centímetros cuadrados, se han
conseguido acumular 10.000 millones de transistores, es decir, donde antes
cabía un transistor ahora caben un millón. Si se sigue aplicando la ley de
Moore, cada transistor se reducirá, en tan solo tres generaciones más, al
tamaño de unos pocos átomos y eso ya no será un transistor, debido a que los
efectos cuánticos a esas escalas comienzan a ser notables.
Otro límite físico es el calor generado.
Acumular cada vez más transistores en un espacio cada vez más pequeño produce
calor y, si no se limita la frecuencia a la que funcionan los chips, éstos se
queman. En los últimos diez años, la frecuencia de reloj no se ha podido
aumentar por esta razón y para conseguir procesadores más rápidos se ha tenido
que recurrir a chips que tienen varios núcleos procesando en paralelo, algo que
presenta dificultades de programación y que no baja el coste. Por ello, el
informe periódico de la ITRS (International Technology Roadmap for
Semiconductors), que engloba a expertos de la industria mundial del sector de
los semiconductores, ha reconocido oficialmente que la ley de Moore ya no es su
objetivo principal.
De momento, el récord Guinness
data del 13 de Septiembre de 2011 y está en manos del procesador AMD Bulldozer
FX de 8 núcleos que alcanzó un rendimiento de 8,429 GHz utilizando overclocking
(técnica que consiste en hacer trabajar al procesador por encima de la
velocidad para la que está preparado) y siendo refrigerado con helio y
nitrógeno líquido.
Actualmente, miniaturizar los
componentes todavía más (siempre y cuando se pueda) supone altísimas
inversiones que los fabricantes empiezan ya a no poderse permitir, a pesar de
haberse concentrado en unas pocas empresas. Da cara al futuro, con la
ley de Moore llegando a su fin por cuestiones puramente físicas, se abren
ciertas incógnitas acerca de cómo va a ser la computación del futuro. En ese
sentido se abren dos posibilidades. Una sería continuista de la lógica binaria,
pero con una tecnología distinta a la del silicio. En esta posibilidad, los
nanotubos de carbono, el grafeno, los transistores fotónicos (en los que se
mueven fotones en vez de electrones) e incluso el ADN serían candidatos a ser
los sustitutos. La otra sería rupturista de la lógica binaria existente, lo que
supondría cambiar la lógica de computación, siendo la cuántica la que más
interés suscita. Sin embargo, nada de eso está todavía maduro, por lo que no
existen plazos para su llegada al mercado.
De todas formas,
independientemente de la tecnología que se use en el futuro y a pesar de que la
ley de Moore esté próxima a su fin en sentido literal, ya que el crecimiento
exponencial en el número de transistores integrados por superficie no puede
continuar, estoy convencido de que ésta se seguirá cumpliendo en su espíritu,
en la de ofrecer al consumidor una tecnología que mejore continuamente sus
prestaciones, gracias a la innovación y a las futuras tecnologías que se pongan
en marcha, pues ya se está viendo que, a pesar de que los procesadores básicos
no logran tener una mayor capacidad de procesamiento, se consiguen procesadores
y dispositivos cada vez más y más potentes.
