книги хакеры / журнал хакер / специальные выпуски / Специальный выпуск 55_Optimized

hang

e

C

E

X

-

d

F

t

D

i

r

P

o

NOW!

BUY

39

to

w Click

m

w

w

e

o

нимается архитектурами, а также тех-

ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ

.

Увы, процессоры, несмотря на мас-

p

df

g

.c

n

-xcha

су ухищрений их разработчиков, час-

нологиями двоичной компиляции и

Вот это общие черты самых важ-

то неэффективно справляются с вы-

безопасных вычислений для борьбы

ных моментов компьютерных архи-

полнением этих трех задач ILP. Дру-

с компьютерными вирусами. Недавно

тектур. Но прогресс делает свое де-

гими словами, реализация парал-

Intel присудила ему почетное звание

ло, и множество архитектур еще

лельных вычислений на суперска-

Intel Fellow, которого во всем мире

только ждут своей реализации вмес-

лярных архитектурах остается весь-

удостоились лишь 41 человек.

те с перспективными разработками.

ма ограниченной. Именно поэтому

Еще при жизни Союза в 70-е годы

Все они не поместились бы в статью,

существуют альтернативные архи-

Борис Арташесович возглавил раз-

поэтому попробую кратко очертить

тектуры, в которых решение некото-

работку архитектуры суперкомпью-

основные направления развития бу-

рых или даже всех задач ILP возло-

теров линейки Эльбрус. В далеком

дущих архитектур.

жено на компилятор.

1978 году его команде удалось соз-

У архитектур, в которых часть рабо-

дать первую в мире суперскалярную

К примеру, в статье "Scaling to the

ты по подготовке кода к выполнению

архитектуру! Может, кто-нибудь пом-

End of Silicon with EDGE Architecture",

на процессоре возложена на компи-

нит, что первыми суперскалярными

опубликованной в IEEE Computer

лятор, есть свои явные преимущест-

настольными процессорами стали

Society, V. 37, No 7, 2004, авторы де-

ва и недостатки. С одной стороны, с

Pentium, появившиеся лишь в нача-

лают акцент на четырех основных

помощью качественного компилято-

ле 90-х. Более того, первый Эльбрус

характеристиках процессорных архи-

ра можно значительно повысить эф-

по характеристикам мог тягаться да-

тектур будущего.

фективность распараллеливания

æå ñ Pentium Pro. Â 1984 ãîäó âñòó-

1. В последние годы увеличение

программ, что быстро откликнется в

пил в строй более мощный Эльбрус-

количества стадий конвейера в про-

скорости их выполнения. С другой

2, обладающий производитель-

цессорах и сопутствующий ему рост

стороны, внесение корректив в аппа-

ностью 125 млн. операций в секунду.

тактовой частоты образовали нечто

ратную архитектуру процессора обя-

вроде традиции. Однако возможнос-

зательно повлечет за собой необхо-

димость перекомпилировать код с

учетом произведенных изменений.

Архитектура Эльбрус-3

ВОСХОЖДЕНИЕ НА ЭЛЬБРУС

во многом повторяет EPIC.

После самых современных архи-

тектур я вдруг возвращаюсь к отече-

ственным разработкам. Не стреляй.

Да, лидерство российской науки в IT

почти ушло в небытие, но все-таки

ти конвейерного масштабирования

ведущие мировые IT-компании охот-

практически исчерпаны, и поэтому

но приглашают к себе на работу луч-

необходимо искать альтернативные

шие умы из нашей страны.

пути распараллеливания.

Яркий пример таких лучших умов -

2. Опять же рост тактовой частоты

Борис Арташесович Бабаян, член-

процессоров неизбежно приводит к

корреспондент Российской Академии

росту их энергопотребления. В таких

Наук (РАН), доктор технических наук,

условиях имеет смысл наложить ог-

ведущий ученый с мировым именем

раничение на уровень потребляемой

в области микропроцессорных архи-

мощности процессора и искать спо-

тектур. Бабаян - обладатель 11-ти

собы увеличения его производи-

американских и пяти российских па-

Процессор Intel Itanium 2, основанный

тельности в рамках доступного ко-

тентов. Сейчас руководит подразде-

на архитектуре ЕPIC

ридора.

лением в компании Intel, которое за-

3. С задержками, вызванными ис-

пользованием шин на кристалле

процессора, также нужно вести бес-

Первая в мире суперскалярная

пощадную борьбу.

4. Важно эффективное использо-

архитектура была создана в СССР!

вание исполнительных устройств и

памяти при работе различных прило-

жений.

Ясно, что каждая научно-исследо-

вательская группа видит свои реше-

Начавшиеся работы над архитекту-

ния того, что я только что перечис-

рой очередной версии суперкомпью-

лил, некоторые из этих ребят, может

тера Эльбрус-3 столкнулись с целым

быть, находят и другие недостатки

рядом финансовых проблем, под ко-

существующих архитектур. Хотя у

торыми был развал экономики СССР.

каждой отдельно взятой архитекту-

В 1991 году одноименной компании

ры есть свои плюсы и минусы, иначе

"Эльбрус" удалось заключить конт-

такого их разнообразия не было бы.

ракт с Sun, коллектив принимал

Все зависит от преследуемых целей

участие в разработках микропроцес-

и решаемых задач. E

сора UltraSPARC и других проектах.

Позже Эльбрус снова оказался в

свободном плавании. Известно толь-

ко, что архитектура Эльбрус-3 во

многом повторяет EPIC (Explicitly

Parallel Instruction Computing). Íà áà-

зе последней построены процессоры

Борис Бабаян, главный конструктор оте-

семейства Intel Itanium.

чественных микропроцессорных вычис-

лительных комплексов «Эльбрус»

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
								БУДУЩЕГОКОМПЬЮТЕРЫ
				-x cha

hang

e

C

E

X

-

d

F

t

D

i

r

P

NOW!

o

BUY

40

ПОСЛЕЗАВТРА

ПАУТИНАЗАВТРАШНЕГОДНЯ

w Click

to

m

Антон Карпов ([e-mail])

w

o

w

.

.c

p

g

df

e

n

ПАУТИНА

БУДУЩЕГО

-xcha

ЗАВТРАШНЕГО ДНЯ

КОМПЬЮТЕРЫ

ИНТЕРНЕТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ НЕ ЗА ГОРАМИ

Âстолице нашей необъятной родины люди ставят себе "Стрим" и радуются безлимитным тарифам за приемлемые деньги. В других городах народ перебивается радиоканалом или услугами локальных сетей, оплачивая - о, ужас! -

трафик помегабайтно. Наконец, в глубинке все еще пределом мечтаний остается dial-up через межгород. Однако и выделенка, и коммутируемое соединение одинаково безнадежно устарели. Многие университеты и правительственные организации (преимущественно США) уже давно подсоединены к новой магистральной сети, в полной мере раскрывающей возможности современных технологий и протоколов связи. Имя ей - Internet2.

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
				-x cha

	Ê	ак известно, современ-	похоже, интернет так и не станет, уче-				тевой инфраструктуры, были начаты
		ный интернет родился	ные мужи решили вернуть себе то,				работы над внедрением протокола IP
		из сети военного ведо-	что создавали в восьмидесятых годах				шестой версии, мультикастового ве-
		мства США ARPA, кото-	и потеряли десять лет спустя. Так в				щания, протоколов маршрутизации и
		рая выросла из четы-	октябре 1996 получил свое начало				механизмов безопасности.
	рех машин в конце шестидесятых го-		проект под названием Internet2.				И опорный бэкбон был построен.
	дов до нескольких тысяч компьюте-						Abilene (такое название сеть получила
	ров по всему миру в начале девянос-		ВОЗВРАЩЕННАЯ СВОБОДА				в честь знаменитой железной дороги
	тых. Экспоненциальный рост хостов в					На следующей конференции уже	в Канзасе) была введена в строй в
	сети пришелся на середину девянос-		обсуждались конкретные шаги созда-				1999 году. Первоначально пропускная
	тых, когда Повсеместно Протянутая		ния новой сети. Как результат, было				способность составляла 2,5 Гбит/с, но
Паутина соединила миллионы машин.			организовано "Объединение универ-				уже в 2003 году бэкбон "проапгрейди-
	Однако принципиальных изменений		ситетов для развития современных				ли" до 10-ти Гбит/с. В текущих планах
	Сеть не претерпела: как и 20 лет на-		интернет-решений" (The University				разработчиков сети – 100 Гбит каждо-
	зад, в ней используется интернет-про-		Corporation for Advanced Internet				му узлу к концу 2006 года.
	токол четвертой версии (IPv4), кото-		Development, сокращенно UCAID). По-				Многие считают, что единственное
рый влечет за собой проблемы с про-			началу консорциум включал в себя				отличие Internet2 от обычного интер-
	изводительностью, не решающиеся		около трех десятков организаций, но				нета - это огромные пропускные кана-
	полностью даже увеличением пропу-		уже к началу 2000 года членами сооб-				лы. Но это не так. Для обеспечения
	скных каналов. Неприспособленность		щества были полторы сотни универси-				комфортной работы видеоконферен-
к передаче специфического и			тетов, а в данный момент оно насчиты-				ций и других коллективных служб в
	чувствительного к задержкам трафи-		вает свыше двухсот учебных заведе-				Internet2 используется еще и мульти-
	ка (мультимедийные потоки, напри-		ний. В качестве основной задачи при-				кастинг. В отличие от unicast-веща-
мер голос или видео), отсутствие			водилось построение опорного бэкбо-				ния, в котором обмен данными проис-
встроенной защиты информации и			на, к которому могли бы подключаться				ходит по схеме "точка-точка", multi-
	другие ограничения протокола (design		шлюзовые точки обмена трафиком, в				casting позволяет одному узлу отп-
	limitations)... Конечно, часть этих проб-		терминологии Internet2 - GigaPoPs				равлять пакеты на целую группу
	лем решается применением таких тех-		(gigabit-capacity point-of-presence, "ãè-				компьютеров. Таким образом обеспе-
	нологий, как IPSec, QoS, однако это не		габитные точки доступа"), предостав-				чивается существенная экономия
	добавляет IPv4 бонусов.		ляющие, в свою очередь, доступ в				пропускной способности канала. При
	Все эти проблемы вместе со стреми-		Internet2 сетям кампусов. Помимо се-				этом мультикастинг контролируется
	тельно нарастающей коммерциализа-
	цией интернета (c 1985 по 1995 год
	Сеть, по сути, принадлежала NSFnet -
	единому бэкбону, но с апреля 1995 на
	место NSFnet пришли несколько ком-
	мерческих бэкбонов) заставили уче-
	ных и исследователей задуматься о
	будущем. Первого октября 1996 года
на конференции в Чикаго представи-
тели 34-х университетов высказали
опасение, что интернету в его совре-
менном виде совершенно не интерес-
ны их академические нужды. Привати-
	зация и коммерциализация, несом-
ненно, тормозит развитие технологий,
	а ученым была нужна Сеть, удовлет-
	воряющая их требованиям (ради это-
го и "зарождали" интернет), нацелен-
	ная на удаленный доступ к приложе-
	ниям, виртуальным лабораториям, ви-
	деоконференциям, обмену огромными
	по размеру мультимедийными библи-
	отеками. Опасаясь, что такой Сетью,			Abilene, бэкбон Internet2

ХАКЕРСПЕЦ 06(55) 2005

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F									t
	D									i
										r
P						NOW!				o
					BUY
				to
w Click
											m
w
	w									o
	.						g		.c
		p
			df			n		e
				-xcha

Топология Abilene

на узловых точках. Для этого используются такие протоколы, как Internet Group Message Protocol (IGMP), Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP), алгоритмы маршрутизации Reverse Path Broadcasting/Multicasting (RPB/RPM).

Другая проблема современного интернета - приоретизация трафика. Например, в случае скачивания файла по ftp задержки пакетов не критичны: все равно придется дожидаться конца загрузки, но в случае передачи мультимедиатрафика, такого как аудио или видео в реальном времени, потеря или задержки пакетов заметно сказываются на работе (видео дергается, звук пропадает). Для решения этой проблемы была придумана технология "качества обслуживания", или Quality of Service (QoS). Шлюз, выполняющий данный сервис, анализирует пакеты и расставляет приоритеты обслуживания в зависимости от их типа. Так, в приведенном выше примере, если на машину попадают несколько па-

кетов, то приоритет на первоочередную обработку и передачу получает пакет мультимедиатрафика. QoS - сложная технология с сотней различных алгоритмов приоритезации, и в интернете ее использование не носит массового характера. Internet2 же использует QoS повсеместно, так как изначально рассчитан на требовательный к задержкам трафик.

IPV6, ВЕЛИКИЙ И УЖАСНЫЙ

Наконец, все вышеописанное было бы бессмысленно и бесполезно, если бы не использовалось в рамках IPпротокола шестой версии - IPv6. В отличие от IPv4, предоставляющего всего 32 бита на IP-адрес, IPv6 использует 128 бит для уникальной идентификации машины в сети. Это дает не только возможность подключить к интернету все, что угодно (от кофемолки до велосипеда), присвоив каждому уникальный IP-адрес, но и избавиться от такого наследия IPv4, как CIDR и NAT, перейдя на полноценное end-to-end взаимодействие хостов. Достаточно

41

вспомнить, какая огромная масса современных протоколов имеет проблемы с работой через NAT, создавая головную боль разработчикам. IPv6 изна- чально поддерживает расширение IPSec, избавляя от необходимости жертвовать скоростью ради безопасности. Кроме того, для IPv4, в принципе, есть протокол динамической настройки хоста (DHCP), но он опционален. IPv6 же использует обязательную автоконфигурацию. Если сейчас нет большой разницы между роутером и хостом (и тот, и другой можно настроить вручную), то IPv6 четко отделяет мух от котлет: роутеры настраиваются вручную для подсети, хосты которой затем автоматически конфигурируются на уровне протокола.

Так как IPv6 все еще развивается, существует несколько альтернативных реализаций протокола, отличающихся незначительными деталями.

Для BSD-систем это проекты INRIA, NRL и самый популярный на сегодня KAME (www.kame.net). Linux поддерживает IPv6 с ядер 2.2, в Windows "родная" поддержка существует для NT 5.0 и выше.

В качестве тестового полигона для IPv6 развернуто несколько магистральных сетей, например 6bone (www.6bone.net). К этому бэкбону, в принципе, может подключиться любой, кто желает использовать IPv6 уже сей- час, для чего нужно всего лишь выполнить требования, описанные на www.6bone.net/6bone_hookup.html. Но проще всего "пощупать" IPv6 воспользовавшись »

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
								КОМПЬЮТЕРЫ БУДУЩЕГО
				-x cha

Сайт, посвященный разработке и внедрению протокола IPv6

Университеты, подключенные к Internet2		Официальная страница консорциума Internet2

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
	БУДУЩЕГОКОМПЬЮТЕРЫ			-xcha

hang

e

C

E

X

-

d

F

t

D

i

r

P

NOW!

o

42

ПОСЛЕЗАВТРА

ПАУТИНАЗАВТРАШНЕГОДНЯ

BUY

w Click

to

m

w

сервисом на www.hexago.com: создать акка-

NEXT GENERATION INTERNET

w

o

.

df

n

e

p

.c

-x cha

g

унт на сайте, скачать клиент для сво-

ей системы (которая, разумеется,

Самое распространенное заблуждение в том, что Internet2 со

должна поддерживать IPv6) и запус-

временем заменит существующий коммерческий интернет. Увы, это

тить его. Конечно, это будет всего

не так. Ученые сделали выводы из своих ошибок, и в Internet2 кого

лишь ipv6-over-ipv4 туннель, а полно-

попало не пускают, оставляя его сетью для университетов и иссле-

ценное внедрение IPv6 пока еще дело

будущего. Однако технологически все

довательских организаций. Но это не означает, что мы останемся в

к этому более-менее готово.

стороне от новых технологий. Спустя всего неделю после образова-

БЛИЖАЙШЕЕ БУДУЩЕЕ

ния Internet2-сообщества в США с подачи тогдашнего президента

Клинтона начался проект построения федеральной сети нового по-

Гигабитные каналы и QoS для

коления под названием Next Generation Internet (NGI). Пересекаясь

мультимедиатрафика - это, безуслов-

но, хорошо. Но если представить себе

в Internet2 во многих областях и в первую очередь, разумеется, в

интернет нового поколения уже сей-

технологическом плане (он задействует те же технологии, например

час, то какие перспективы у сегодняш-

IPv6), NGI в то же время четко отделен от своего "университетско-

них прикладных протоколов? Умер

го" коллеги (в первую очередь - магистральными каналами) и спон-

UUCP, все больше теряет свою попу-

сируется не IT-корпорациями и университетами, а правительством

лярность rsh/rlogin, появился xmpp

(jabber), но в то же время такие урод-

США. К сожалению, страница проекта (www.ngi.gov) не обновляется

öû, êàê ftp èëè smtp, âñå åùå æèâû.

с 2000 года, а потому перспективы NGI довольно туманны и навева-

Придуманные двадцать лет назад в

ют тоску. Однако ясно, что "обычный" интернет в Internet2 "не пус-

университетах, многие протоколы не

тят": можно долго развлекаться предположениями о том, что стало

отвечают современным требованиям,

бы со всей Сетью, если доступ к Internet2-бэкбону получил бы спам-

однако продолжают использоваться.

Поначалу новая, востребованная вре-

мер или иное злонамеренное лицо.

менем функциональность достигалась

различными расширениями протоко-

ëîâ (smtp auth, ssl/tls, dsig, dnssec). Â

Åùå â 80-å ãîäû Sun Microsystems

за путаницу". Печально, но факт: в

последнее время намечается тенден-

гордо провозгласила лозунг "Сеть -

большинстве офисов по всему ми-

ция комплексного подхода, например

это компьютер", намекая на перс-

ру на рабочих местах стоят "писю-

модификация процесса отправки и

пективы распределенного компью-

ки" вместо тонких клиентов, кото-

приема почты с учетом защиты от спа-

тинга и наступление эры тонких

рые простаивают бОльшую часть

ма (SPF, Domain Keys и другие техноло-

клиентов. К сожалению, как мы ви-

времени, вместо того чтобы полу-

гии). Рискну предположить, что уже в

дим сейчас, эта технология получи-

чать необходимые ресурсы от цент-

ближайшие годы ситуация не очень

ла очень ограниченное распростра-

рального мейнфрейма "по требова-

изменится, так как в "коммерческом"

нение. Даже появилась шутка про

нию". И дело скорее в психологи-

интернете никто не станет изменять

извинение Sun: "Ок, сеть - это сеть,

ческом, чем в техническом факто-

что-либо кардинально. И это не радует.

компьютер - это компьютер. Пардон

ре: человека очень трудно отучить

Официальная страница Internet NG

Современные ОС поддерживают IPv6 :)

Проект KAME: IPv6-стек для BSD-систем

СПОНСОРЫ

Кто же спонсирует консорциум и выполняет работы по организации сети? Помимо правительства США, которому выгоден опыт Internet2 для построения NGI, в проекте участвуют такие корпорации, как Cisco Systems, 3Com, Nortel Networks, AT&T, IBM, Lucent Technologies.

ХАКЕРСПЕЦ 06(55) 2005

hang

e

C

E

X

-

d

F

t

D

i

r

P

NOW!

o

BUY

to

w Click

m

w

w

o

.

g

.c

p

df

n

e

ПИРАТЫ В INTERNET2

-xcha

Совсем недавно небезызвестный поборник авторских прав RIAA обвинила некоторых пользователей Abilene в попытках использовать бэкбон в качестве хранилища нелегальной аудиопродукции. И действительно, несколько сотен студентов немножко побаловались передачей музыки и фильмов, пользуясь услугами p2p-прог- рамм, написанных ими специально для обмена файлами по гигабитным каналам.

Антифишинг-консорциум

6bone: тестовый полигон для IPv6

БЬЕМ РЕКОРДЫ

Internet2 - великолепный полигон для установления рекордов по скорости передачи данных на большие расстояния. И действительно, существует целая рабочая группа I2-LSR (Internet2 Land Speed Record), которая занимается тем, что регулярно бьет свои собственные рекорды. Состязания происходят в двух категориях, IPv6 и IPv4, в однопотоковом (single stream) и многопотоковом (multiple stream) классах. Последний рекорд был установлен в начале этого года, когда 357 Гб данных были переданы на расстояние 14344 км всего за 10 минут, что составило 5,11 Гбит/с. Приятно, что в качестве операционной системы, на которой ставился рекорд, использовалась NetBSD, разумеется, дополнительно оттюнингованная.

43

от привычки иметь персональный компьютер под столом.

Стыдно ничего не сказать и об аспекте безопасности. В современном интернете наблюдается тенденция увеличения процентной доли атак, направленных на конечного пользователя, с использованием прикладных протоколов, основанных на эксплуатации уязвимостей в пользовательских программах, например в браузерах. Так, в последнее время все более популярной становится технология phishing'а - подмены сетевого ресурса (или выдачи себя за него) для пользователя с целью "выуживания" из него конфиденциальной информации, например номера кредитной карты или логина/пароля. В настоящее время phishing является наиболее прогрессирующим методом мошенничества. Что ж, производители могут залатать дыры в своем ПО, но не дырки в мозгах доверчивых обывателей.

Вероятно, в будущем такая тенденция сохранится.

À ÊÀÊ Ó ÍÀÑ?

В конце прошлого года во многих СМИ появились заметки, что Internet2 дошел-таки и до России и некоторые столичные провайдеры готовы подключать клиентов в Москве и области. Как уже, наверное, понятно, это типич- ная путаница, устроенная недалекими журналистами. На самом деле, один московский оператор всего лишь построил сеть на технологиях, лежащих в основе Internet2: IPV6, QoS, Multicast и гигабитных каналов. Internet2 - это консорциум, включающий в себя американские государственные учреждения. Тем не менее, он имеет пиринговые соглашения с учебными организациями во многих странах. И Россия есть в этом списке - ее в Internet2 представляет NaukaNet. Однако сильно обольщаться, наверное, все же не стоит, ибо согласно таблице пиринговых сетей (http://abilene.internet2.edu/peernetworks/international.html), канал до мега-бэкбона Abilene у "Науки" всего 155 мегабит :). E

Здесь можно попробовать IPv6

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
								БУДУЩЕГОКОМПЬЮТЕРЫ
				-x cha

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
	КОМПЬЮТЕРЫ БУДУЩЕГО			-xcha

44 ПОСЛЕЗАВТРА НЕНУЖНАНАММЫШЬИКЛАВА!

Дмитрий Денежко aka Denga ([e-mail])

НЕ НУЖНА НАМ МЫШЬ И КЛАВА!

ЭВОЛЮЦИЯ МЫШИ И КЛАВИАТУРЫ

Íекоторые специалисты уверены, что мышь и клавиатура существенно сдают свои позиции развития на фоне общего прогресса компьютерной техники. В этой статье ты прочтешь о том, какие технологии призваны заменить

такие привычные для нас устройства.

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
				-x cha

	»	ФОКУС ВНИМАНИЯ
				Если ты часто рабо-
		таешь с текстами, то не
		раз тебя надоедливо
		терзала обязанность

переключаться то на мышку, то на клавиатуру. Действительно, задумайся, сколько времени ты тратишь на набор текста с простейшим форматированием при работе одновременно с несколькими материалами? Попробуй провести такой примитивный тест: возьми знаменитый клавиатурный тренажер Solo и пройди в нем самый первый тест, который определяет скорость твоей работы. Там предложат напечатать определенное количество знаков. Засеки время и сделай это. Затем попробуй составить текст такого же объема из нескольких разных источников, пусть даже одного формата и расположенных последовательно (то есть в каждом последующем документе находится лишь следующий фрагмент текста, который нужно набрать). Снова засеки время, за которое тебе это удалось сделать, и сравни его с аналогичным параметром, полу- ченным в Solo. Впечатляет? Ты, конечно, ожидал, что будет разница, но чтобы во столько раз... А в чем дело? Ответ очевиден: слишком много раз во время второго упражнения внимание переключается с клавиатуры (которой ты был занят полностью во время теста в Solo) на мышь. Если добавить еще и небольшое форматирование текста, пусть даже с выделением курсивом, жиром и выравнивани-

Даже самые современные клавиатуры и мыши скоро получат все шансы стать раритетами

ем, то прояснится, почему скорость набора символов является лишь относительным показателем скорости работы.

Весь фокус в том, что при работе одновременно с двумя устройствами (о чем-то дополнительном даже заикаться не буду) постоянно происходит перераспределение внимания. Хватаясь то за мышь, то за клавиатуру, ты не можешь сосредоточиться на одном конкретном действии и выполнять его с максимальной скоростью. Продемонстрировать все это на примерах очень просто. Ты никогда не задумывался, что когда ты общаешься по ICQ или пишешь письмо своей любимой девушке, твои пальцы передвигаются по клавиатуре намного быстрее, чем когда ты набиваешь текст программы из твоего любимого журнала? Дело в том же самом: ты постоянно переклю- чаешь внимание с журнала на клавиатуру и на экран. Вот он - существенный ущерб производительности.

Как же быть с принципиально разной природой работы мышки и клавиатуры? С самой природой ты ничего не поделаешь, а вот с двумя устройствами - вполне. Очень мило то, что подавляющее большинство пользователей ПК даже никогда не задумывались, существует ли вообще альтернатива священному союзу мышки и клавиатуры. Оказывается, есть. Как ты уже догадался, чтобы существенно повысить производительность труда, нужно сконцентрировать все внимание на однотипном действии. Что для этого нужно в случае с мышью и клавиатурой? Абсолютно верно, нужно либо вообще убрать их, либо объединить. Ты будешь удивлен, но уже придумано то, как воплотить в жизнь и первый, и второй варианты.

В первом случае помощником человека становится управление голосом, что пока воплотилось лишь в экспериментах или в совсем примитивных действиях, и никакой реально существующей альтернативы мыши и клавиатуре здесь не найдется.

Во втором случае все гораздо проще: уже существуют реальные кон-

вергентные устройства, объединяющие функции мышки и клавиатуры. Более того, они уже запущены в промышленное производство, а принцип организации работы на таких устройствах переворачивает все наше представление о производительности труда. На сегодняшний день основными производителями таких устройств являются компании FingerWorks, KeyBowl и DataHand. Но наиболее впечатляющих успехов в мышиноклавиатурной эволюции достигла первая из них, именно поэтому ее решения удостою самого пристального внимания.

СЕНСОРЫ! ВПЕРЕД!

Большинство изделий FingerWorks базируются на сенсорном управлении. Несколько лет назад компания запатентовала технологию MultiTouch, которая позволяет пользователю применять одно и то же устройство как для простого набора текста, так и в качестве мыши или иного устройства указания. На сегодняшний день FingerWorks имеет в своем портфеле много решений, но я расскажу об одном из них - TouchStream LP, собравшем в себе множество различных разработок компании.

Итак, что же такое TouchStream LP? Устройство выглядит как обыч- ная клавиатура с прикольным дизайном. Все кнопки реализованы сенсорно. Что тут сказать? На первый взгляд ничего необычного. Текст набирается самым привычным для нас способом, и есть только одно "но": не стоит одновременно нажимать на разные "кнопки". Гораздо интереснее дело обстоит с "мышью". Перемещение курсора элементарно: нажимаешь одновременно двумя пальцами на сенсор и двигаешь их в нужном тебе направлении, вот и все. "Левая" кнопка "нажимается" ударом двух любых пальцев, "правая" - одновременным нажатием большим, средним и безымянным пальцами. С непривычки кажется сложным, но только с непривычки. С двойным

ХАКЕРСПЕЦ 06(55) 2005

Система IBM BlueBoard широко используется в NASA

hang

e

C

E

X

-

d

F

t

D

i

r

P

NOW!

o

BUY

to

w Click

m

w

w

e

o

другу пальцев

.

p

df

g

.c

n

-xcha

по нижней

части любой

из половинок

TouchStream

LP. Åñëè ïàëü-

цы отстоят

друг от друга

на некоторое

расстояние,

имитируется

нажатие <Ctrl>.

Åñëè êîãî-òî

такой вариант

не устраивает,

пусть пользу-

ется всеми

этими кнопка-

ми на клавиа-

туре, которые

òàì åñòü â ñòà-

Компания FingerWorks добилась лучших результатов в разработке

альтернатив традиционным мышкам и клавиатурам

ром добром

кликом намного проще: просто

âèäå. ßñíî êàê

день, что при определенной сноровке

жмешь на сенсор тремя пальцами

ты сможешь существенно повысить

одновременно. Что получаем? Чтобы

скорость своей работы, используя

перетащить какое-нибудь окошко,

лишь одно устройство.

делаешь так: нажимаешь одновре-

менно двумя пальцами на сенсор и,

НЕ КЛАВОЙ ЕДИНОЙ

не отпуская оба, тянешь курсор к

Кроме TouchStream LP, компания

нужному окну, ударяешь этими паль-

FingerWorks выпускает еще ряд про-

цами по заголовку окошка, ставишь

дуктов, среди которых доброго слова

рядом третий палец и тянешь "схва-

заслуживает планшет iGesture

ченное окошко" куда твоей душе

NumPad. Как все уже угадали, послед-

угодно. Все очень просто! Прокрутка

ний является не чем иным, как touch-

экрана еще проще: четыре пальца

pad’ом. Это так, но и здесь не без изю-

одновременно вверх или вниз по

минки: этот умный touchpad может

сенсору.

распознавать сразу несколько однов-

Кроме того, очень просто организо-

ременных нажатий, в то время как все

вана работа с клавишами <Alt>, <Shift>

существующие на сегодняшний день

и <Ctrl>. Нажатие "шифта" имитирует-

конкуренты понимают лишь одно.

ся нажатием четырех прижатых друг к

Также очень и очень удобное устрой-

IBM BLUEBOARD

В решение проблемы управления ПК без мыши и клавиатуры сделала вклад и компания IBM. Продукт называется IBM BlueBoard. Представляет собой огромный сенсорный экран с диагональю 50 дюймов, покрытый специальным защитным составом. По принципу работы устройство напоминает некий терминал с разграничением доступа с помощью специальных смарт-карт. Приложив эту карту к определенной области экрана, пользователи получают доступ к терминалу, и единственное, что нужно использовать для работы с документами - это сенсорная панель или световое перо. Кроме того, можно подключить к BlueBoard обычный персональный компьютер и работать в привычном режиме. По заявлениям IBM, система обеспечивает одновременную работу с несколькими тысячами пользователей. О перспективности разработки говорит тот

факт, что решения IBM BlueBoard широко используются американским космическим агентством NASA. Более подробно о технологии можешь почитать здесь: www.almaden.ibm.com/ soft- w a r e / u s e r / B l u e B o a r d / index.shtml.

45

Сенсорная клавиатура TouchStream LP - апогей развития технологий FingerWorks на сегодняшний день

ство, представляющее собой, по сути, сочетание мыши и числовой панели.

Помимо технологии MultiTouch, существует еще множество способов решения проблемы, которую я расписал в начале. Но, если MultiTouch выглядит не самой простой в освоении, то решения компаний KeyBowl и DataHand и вовсе экзотичны. Они скорее навевают мысли о приближении кибернетического будущего, чем облегчают ввод информации ;-), и являются, по сути, человеко-машинными интерфейсами. Чтобы понять это, достаточно взглянуть на фотографии этой экзотики.

Но не все так плохо. В качестве существенного плюса продуктов FingerWorks можно отметить их относительно невысокую стоимость. К примеру, младший брат TouchStream LP с несколько урезанной функциональностью, TouchStream Mini Keyboard, обойдется всего в $219, а iGesture NumPad - меньше чем в две зеленых сотни. Не самая высокая цена за передовые технологии. E

iGesture NumPad - touchpad, который распознает несколько одновременных нажатий

Решения других компаний выглядят весьма экзотично

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
								КОМПЬЮТЕРЫ БУДУЩЕГО
				-x cha

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
	КОМПЬЮТЕРЫ БУДУЩЕГО			-xcha

46 ПОСЛЕЗАВТРА ВСЕМЕНЬШЕИМЕНЬШЕ

Юрий Свидиненко ([e-mail])

ВСЕ МЕНЬШЕ И МЕНЬШЕ

НАНОЭЛЕКТРОНИКА УЖЕ В СТРОЮ

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
				-x cha

Âозможно, ты думаешь, что наноэлектроника - это что-то далекое от современных компьютеров. Что она не имеет отношения к твоему Pentium 4 или Athlon’у. Что flash-память - это просто такой микроэлектронный девайс. И

цифры о количестве транзисторов на квадратный дюйм, которыми нас привыкли шокировать, тоже никакого отношения к наноэлектронике не имеют. Как бы не так! Посмотрим на уже знакомые тебе чипы с другой точки зрения, и, возможно, ты откроешь для себя много нового.

	C	орок лет назад в 1965	та, когда мы столкнемся с фундамен-
		году сооснователь	тальным барьером и нам придется
		компании Intel Гордон	что-то придумывать".
		Мур выдвинул ориги-	Хоть Мур и говорит, что придумы-
		нальный прогноз, каса-	вать они начнут через десять лет, но
	ющийся будущего и развития микро-		и Intel, и IBM уже накопили достаточ-
	электроники. Он предположил, что		но революционных идей для того,
количество транзисторов на чипах			чтобы закон Мура действовал еще
	будет удваиваться каждый год. Тогда		лет пятьдесят. Это и спинтроника, и
	уже был обнаружен повод для таких		механокомпьютеры, и квантовые
оптимистических прогнозов. В то вре-			компьютеры.
	мя чипы были еще очень большими.		В лабораториях Intel, например, уже
	Как рассказывал мой преподаватель		сейчас разрабатываются идеи, кото-
	электроники, тогда они набирали		рые будут воплощены в производ-
	триггеры (в народе "ключи") на поло-		стве чипов только лет через десять.
се гетинакса размерами с обыкновен-			Достаточно сказать, что в 2005 году
				Вафля, изготовленная по 90-нм техпро-
	ную линейку. И если у кого-то полу-		корпорация планирует израсходо-	цессу. Ее диаметр - 30 сантиметров, а
	чалось разместить на ней десять		вать на исследовательские цели бо-	транзисторов на ней 330 миллиардов
	триггеров (из восьми получался один		лее 10-ти миллиардов долларов.
регистр, в котором можно было хра-			Одна чисто теоретическая идея зак-	это одна из основных технологий мас-
	нить один байт!), то это считалось		лючается в многократном использо-	сового производства чипов) вытрав-
	очень круто. А наш герой Мур, опира-		вании электронов. В современных ар-	ливаются транзисторы размером
	ясь на достижения тогдашнего про-		хитектурах электроны перемещаются	130 нм, но никак не меньше.
изводственного процесса, предполо-			от истока к стоку, а затем теряются.	Кроме таких полезных фишек, как
	жил, что такая тенденция не вечна.		"При утилизации вы просто перено-	миниатюризация транзисторов, для
Он подумал, что можно будет увели-			сите электрон в другое место, - пишет	работы чипов нужны дополнитель-
	чить размеры чипов и разместить на		Паоло Джарджини (директор по тех-	ные технологии. Так, например, при
	них больше ключей, а также умень-		нологической стратегии корпорации	разработке 90-нм техпроцесса
	шить расстояние между отдельными		Intel) в одной из своих работ, - Можно	Intel'овцы должны были сделать
транзисторами.			производить множество операций, не	транзисторы почти идеальными. Если
Более того, уже тогда существовали			теряя электронов".	ты думаешь, что транзистор - это что-
	линии сборки чипов. И поэтому Мур		Пока эти и другие проекты сущест-	то сложное, то ошибаешься. В компь-
считал, что их производство будет			вуют на бумаге, компании реально	ютерных чипах используется преиму-
	массовым. А чем больше будет при-		делают транзисторы все меньше и	щественно один тип транзисторов,
	были у Intel, тем больше они смогут		меньше. На смену 130-нанометровому	называемых ключами. Их называют
	вложить в исследования по миниатю-		техпроцессу приходит 90-нм техпро-	так потому, что они должны прини-
ризации чипов и по совершенствова-			цесс, а в 2005 году начнется произ-	мать только два состояния: закрытое
	нию производственного процесса.		водство чипов по технологии 65 на-	и открытое. И поэтому их часто срав-
Мур, как один из сооснователей ком-			нометров! В будущем на 2007 год на-	нивают с выключателями, которые
	пании, понимал все это, поэтому и		мечен переход на 45-нанометровый	включают и выключают люстры или
	сделал такое амбициозное заявление.		процесс, на 2009 - внедрение 32-на-	телевизор. Так вот, идеальный ключ
В 1975 году Мур немного скорректи-			нометрового, а в 2011 году настанет че-	должен в закрытом состоянии не про-
ровал прогноз, сказав, что при произ-			ред технологического процесса 22 нм.	пускать через себя ток, а в открытом
водстве усложненных чипов удвое-			Как подчеркнул Паоло Джарджини, в	- пропускать его как можно больше.
ние числа транзисторов будет проис-			корпорации Intel уже есть конкрет-	Для того чтобы довести 90-нм тран-
	ходить каждые ДВА года. Это заявле-		ные научно-технические разработки,	зисторы до идеала (в частности, что-
ние назвали Вторым законом Мура. И			которые позволяют реализовать все	бы они пропускали как можно боль-
он справедлив до сих пор.			эти планы.	ше тока при включении), исследова-
	Сам Мур в недавнем интервью ска-		Посмотрим, что скрывается под наз-	тели из Intel решили немного… растя-
	зал: "Откровенно говоря, я не ожи-		ванием 130-нм (или вообще Х-нм)	нуть кристаллическую структуру
	дал от себя такой точности: все прои-		техпроцесс. Это подразумевает то, что	кремния, из которого делают все мик-
зошло именно так". И затем добавил:			на вафле - круглой технологической	росхемы.
	"Ничто не может длиться вечно,		пластине, из которой потом нарезают	Конечно, они не растягивали его
пройдет еще 10-20 лет до того момен-			чипы - с помощью фотолитографии (а	способом, о котором ты подумал.

ХАКЕРСПЕЦ 06(55) 2005

Матрица транзисторной ткани на основе алюминиевых волокон

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F									t
	D									i
										r
P						NOW!				o
					BUY
				to
w Click
											m
w
	w									o
	.						g		.c
		p
			df			n		e
				-xcha

Процесс растягивания кристаллической структуры кремния

Для этого нужно слишком много рабочих, а зарплата за бугром довольно приличная, так что новые чипы обошлись бы очень дорого. Чтобы быть конкурентоспособными, Intel'овцы просто выращивали вафлю на специальной подложке, у которой расстояние между атомами больше, чем у обычного кремния.

Ты можешь спросить: "А как растягивание повлияет на ток?" Очень просто. Благодаря ему электроны могут проходить сквозь канал транзистора с меньшим сопротивлением. В результате получается, что через растянутый ключ можно пропустить на 10-20% больше тока.

Âпринципе, ничего революционного

âмикроэлектронном мире не случи- лось: и 130-, и 90-нм техпроцессы уже существуют. Сейчас открою тайну о том, что обозначает переход от 130-нм на 90-нм техпроцесс. Как недавно сказал наш нобелевский лауреат Жорес Алферов, наноустройство - это структура размерами меньше или равная 100 нанометрам. Как ты уже догадался, 90-нм техпроцесс - это уже НАНОэлектроника, а не МИКРО.

Растягивание кремния и другие технологии, направленные на изменение атомарной структуры вещества - это уже нанотехнология в чистом виде. Фактически всем уже сказанным я хотел объяснить, что нанотехнологии уже два года успешно работают в чи- пах. И произошло это так незаметно, что все по привычке называют чипы

микроэлектронными.

Поэтому если у тебя в компе будет стоять камень, выполненный по 90-нм техпроцессу, а у твоего друга – по 130, то можно смело сказать, что у тебя НАНОкомпьютер, а у него - МИКРО.

ÂРоссии, к сожалению, проводится мало работ в области наноэлектроники. Но ты можешь помочь державе:

подать свою идею в виде проекта по наноэлектронике на II Всероссийский конкурс молодежных проектов в области нанотехнологий. Его проводит компания Nanotechnology News Network при поддержке "ЮниаструмБанка" и компании Powercom, крупнейшего производителя источников бесперебойного питания. Крайний срок приема работ – первого июля 2005 года, так что ты еще можешь успеть. Подробную информацию о

УМНАЯ ОДЕЖДА

Настало время и для умного одеяния. Сейчас ученые работают над проблемой хранения и передачи данных от одежды к персональным компьютерам их хозяев. Например, компания Electronics Group создает матрицы транзисторов, которые будут составлять ткань одежды. Затем при необходимости матрицы будут организовываться в структуры хранения или передачи данных. Таким образом, одежда будет представлять собой целую компьютерную сеть, которая сможет легко взаимодействовать с локальными сетями и интернетом с помощью беспроводных технологий.

Исследователи использовали новый подход для интеграции транзисторов в ткань. Они изготовили ряд тонких алюминиевых нитей, покрытых специальным материалом. Далее исследователи совместили несколько слоев хлопка и матрицы нитей, получив ткань, состоящую из миллиона транзисторов.

Правда, для массового выпуска такой одежды еще нужно разработать дешевый способ ее производства.

47
конкурсе можешь найти здесь:
www.nanonewsnet.ru/a/competition.
	Дальше читай о том, что еще при-
думали нанотехнологи для того, что-
бы облегчить виртуальную жизнь
пользователей.
НЕСТАНДАРТНЫЕ
ТРАНЗИСТОРЫ
		Как я уже говорил выше, закону
Мура скоро (лет через 20) будет под-
писан смертный приговор, поэтому
все компании ищут способы обойти
фундаментальный предел миниатю-
ризации транзисторов.
	Один из подходов, например, заклю-
чается в том, чтобы сделать чипы
многослойными. Другой - в том, чтобы
транзисторы были не плоскими, как
сейчас, а трехмерными. В "железе"
эта технология впервые была реали-
зована компанией Infineon. Твоему
сердцу, наверное, в последнее время
стала дорога flash-память. Очень
удобно таскать с собой все, что нуж-
но. Я уже не говорю о фотоаппаратах
и камерах. Жаль только, что совре-
менные flash'ки уже подбираются к
так называемому фундаментальному
барьеру.
	Сегодня большинство flash'ек ис-
пользует транзисторы размером в 90
нанометров. А компания Infineon сде-
лала прототип, работающий на тран-
зисторах размером 20 нанометров!
При этом транзистор (из них и состоят
flash'ки) немного нестандартный: он
не плоский, а трехмерный, да еще и со
специальным плавником.
	Новый ключ назвали FinFET (Fin -
плавник, FET - обычный полевой тран-
зистор). Кремниевый плавник толщи-
ной всего 8 нанометров проходит че-
рез нитридный слой, играющий роль
"ловушки" для носителей информа-
ции - электронов. Затвор транзистора
размерами 20 нм управляет плавни-
ком, который в свою очередь обеспе-
чивает переключение "ловушечного
слоя". Транзистор сконструирован та-
ким образом, что "ловушечный слой"
электрически изолирован от плавни-
ка и затвора. В логическом состоянии,
соответствующем "1", в ловушку по-
падает около 100 электронов. А в сов-
ременных чипах ячейка памяти в сос-
тоянии "1" содержит их около тысячи.			»
Теперь понимаешь, что благодаря

				hang		e
			C				E
		X
	-							d
	F								t
	D								i
									r
P						NOW!			o
					BUY
				to
w Click										m
w
	w								o
	.							.c
		p					g
			df			n		e
								КОМПЬЮТЕРЫ БУДУЩЕГО
				-x cha

www.nanonews net.ru - первый в России и странах СНГ сайт о нанотехнологиях. Там ты можешь найти очень много полезной информации: новости, статьи, интересный софт и дискуссии молодых ученых.

Структура транзистора с плавником

hang

e

hang

e

C

E

C

E

X

X

-

d

-

d

F

t

F

t

D

i

D

i

r

r

P

NOW!

o

P

NOW!

o

BUY

48

ПОСЛЕЗАВТРА

ВСЕМЕНЬШЕИМЕНЬШЕ

BUY

w Click

to

w Click

to

m

m

w

w

w

o

этому уменьшается энергопотребле-

ОЧЕНЬ МАЛЕНЬКАЯ И ОЧЕНЬ БЫСТРАЯ ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ

w

o

.

df

n

e

.

df

n

e

p

.c

p

.c

g

g

БУДУЩЕГО

-xcha

Ученые из Infineon сделали прото-

частотных вибраций (в опытах - до 23,57 МГц). Эта частота отража-

-x cha

íèå flash'êè?

Как и современные элементарные

А вот еще один проект механоэлектроники: механические ячей-

ячейки flash-памяти, новая может хра-

ки памяти из кремния, которые в тысячу раз меньше диаметра че-

нить одновременно два бита, это пре-

ловеческого волоса.

дусмотрено структурой и электричес-

Маленькие размеры устройства позволяют ему достичь высоко-

кими характеристиками транзистора.

КОМПЬЮТЕРЫ

тип еще в декабре 2004 года. Их де-

ет скорость чтения записанной информации. Для сравнения, вин-

тище умеет хранить до 32 Гб инфор-

тотного напряжения (с частотой в несколько мегагерц). При опре-

мации, и по размерам оно в восемь

честеры в современных ноутбуках характеризуются скоростью

раз меньше продающихся сегодня

считывания информации в несколько сот килогерц (тысяча циклов

flash'åê.

в секунду). Исследователи заверяют, что наномеханические ключи

Это не единственное нововведение

способны достичь скорости до миллиарда циклов в секунду.

Infineon’а. Ранее, в ноябре 2004 года,

Одиночная ячейка памяти состоит из струны нанометровых разме-

компания представила самый малень-

ров, которая изгибается при воздействии на ее концы высокочас-

кий в мире транзистор на основе на-

нотрубки. Подобные транзисторы де-

деленной амплитуде напряжения струна принимает одно из конеч-

лали и раньше, но у них были относи-

тельно большие размеры. А исследо-

ных состояний ("1" или "0" соответственно), что как раз нужно для

вателям из Infineon’а удалось сделать

хранения информации.

транзистор с рабочим каналом дли-

ной в 18 нанометров! Помнишь, когда

С помощью электронно-лучевой литографии исследователи сдела-

будет введен 22-нм техпроцесс? В

ли "шаблон" для матрицы механических ключей и вытравили их из

2011 году. А этот транзистор сделали

монокристаллического слоя кремния, покрытого слоем оксида

еще в прошлом году.

кремния. Электронно-лучевая литография уже давно использует-

Исследователи из Мюнхенской ла-

ся МЭМС- и нанотехнологами в качестве основного производствен-

боратории компании Infineon исполь-

зовали в новом полупроводниковом

ного инструмента. Она также является основным инструментом для

устройстве нанотрубку диаметром от

производства микроэлектронных схем, ею пользуются при массо-

0,7 до 1,1 нм, которая была выращена

вом производстве микросхем и процессоров. Так что для массово-

специалистами компании. Уже давно

го производства механопамяти не нужно будет использовать до-

электронщики положили глаз на на-

полнительные устройства, выпуск готового продукта можно произ-

нотрубки. Дело в том, что электричес-

кие характеристики углеродных на-

водить на уже имеющемся оборудовании.

нотрубок сделали их идеальными кан-

дидатами на использование в микро-

ким системам (НЭМС), исследователи

и наноэлектронике.

ботают на напряжении 0,7 В). При

Благодаря "баллистическому элект-

производстве микроэлектронных ком-

делают совсем дикие проекты.

ронному транспорту", нанотрубки про-

понентов на основе нового чипа плот-

Один из них - проект наноэлектроме-

водят электроэнергию с наименьшим

ность размещения транзисторов бу-

ханического транзистора. Ты, навер-

сопротивлением. Поэтому их элект-

дет в десять раз больше, чем в совре-

ное, удивишься: какое отношение

ропроводность в 1000 раз больше,

менных чипах, выполненных по 90-нм

имеет механика к электронике? Ока-

÷åì ó ìåäè.

техпроцессу.

зывается, механические наносистемы

Более того, нанотрубки могут высту-

Также из-за низкого напряжения пи-

можно использовать порой намного

пать как в роли проводников, так и в

тания исследователи из Infineon пред-

эффективнее электронных.

роли полупроводников. Компания

полагают, что чипы на новых транзис-

Исследования в области механики в

Infineon первой задумалась над про-

торах станут более экономичными,

электронике не остановились на ста-

мышленным применением полупро-

чем современные. Они же будут рас-

дии проектов. Уже создан ряд прото-

водниковых устройств на основе на-

сеивать меньше тепла.

типов.

нотрубок. А для того чтобы не ограни-

Уменьшение напряжения питания

К примеру, профессором Робертом

чиваться одним прототипом, исследо-

до 35-ти В не предполагалось произ-

Блайком из Висконсина (США) создан

вательский состав компании разрабо-

водителями чипов до 2018 года, а но-

принципиально новый электромеха-

тал новые методы производства на-

вый транзистор работает на 0,4 В уже

нический одноэлектронный транзис-

нотрубок для их использования в на-

сейчас. Недавно другими исследова-

тор c "механической рукой", которая

нотранзисторах.

телями была разработана технология

переносит отдельные электроны от

Также исследователи смогли выра-

массового получения нанотрубок "на

истока к стоку. В направлении "исток-

щивать нанотрубки на определенных

пару". Поэтому они станут более де-

сток" как раз протекает ток транзисто-

поверхностях. Новый нанотранзистор

шевыми (сегодня один грамм чистых

ра, который обычно состоит из

может проводить токи до 15 мA при

нанотрубок стоит около $150-200) и,

100 000 электронов. А в прототипе

подаче на него напряжения всего

естественно, более массовыми. Так

механотранзистора этот ток состоит

0,4 В (обычные нанотранзисторы ра-

что вполне возможно, что через нес-

из одного-единственного электрона.

колько лет в микроэлектронике будут

Чувствуешь разницу?

использоваться нанотранзисторы на

Расскажу, как работает эта штука.

основе нанотрубок, подобные прото-

В основе всей системы лежит вибри-

òèïó îò Infineon.

рующий маятник, которого Блайк наз-

вал "электронным шаттлом", а журна-

ДРЕССИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ

листы - "механической рукой". Если

А некоторые транзисторы на пер-

между точками G1 и G2 (см. рисунок)

вый взгляд ничего общего с совре-

приложить переменное напряжение,

менными не имеют. Например, благо-

то он будет колебаться с частотой,

даря нанотехнологиям в области

пропорциональной частоте перемен-

инструментов для литографии, а так-

ного напряжения. В рабочем устрой-

Полевой нанотранзистор на основе нанотрубки от Infineon

же благодаря наноэлектромеханичес-

стве маятник колебался с частотой в

ХАКЕРСПЕЦ 06(55) 2005