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經(jīng)典計算機的設(shè)計思想是每次只處理一個計算任務(wù),,運算能力與晶體管數(shù)量成正比。經(jīng)典計算機處理輸入信息的核心是中央處理器上的一個個晶體管,。比如:要計算1+1和2+2兩個任務(wù),,對于一個晶體管而言,就需要消耗兩單位的計算時間,,逐個完成這兩個任務(wù),。經(jīng)典計算機體系中,中央處理器(CPU)中的每個晶體管,,一個單位時間內(nèi)只能處理一個輸入信息(俗稱比特),。也就是經(jīng)典計算機運算能力與晶體管數(shù)量呈正比例線性關(guān)系,。 經(jīng)典計算機運算能力與晶體管數(shù)量關(guān)系 摩爾定律趨于失效,經(jīng)典計算機的計算能力趨于瓶頸,。對于目前的經(jīng)典計算機,,處理器的計算性能已漸漸遠離摩爾定律,因為CPU中晶體管的數(shù)量無法實現(xiàn)每兩年翻一番的預(yù)期,。頂級科學(xué)期刊《自然》雜志認為,,主要原因是現(xiàn)有芯片設(shè)計工藝已達到10納米,預(yù)計2020年到達2納米,。這個級別上的晶體管只能容納10個原子,,電子的行為將不再服從傳統(tǒng)的半導(dǎo)體理論,此時晶體管將變得不再可靠,。 現(xiàn)有芯片設(shè)計工藝發(fā)展趨勢 量子計算機有望提供更強的計算能力,。量子計算機提供了另一條增強計算能力的思路。它的并行計算的特性,,使得它可以一次同時處理多個任務(wù),,有望實現(xiàn)計算能力上的超越。 量子計算計算方式示意圖 |
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