Классификация и организация вычислительных систем. Михайлов Б.М - 125 стр.

      Известны и другие физические механизмы, используя которые, можно опти-
мизировать термодинамику классического компьютера. Дело в том, что принцип
Ландауэра выводится в предположении, что вычислительная среда характеризуется
одной температурой Т. Однако в физике известны среды с двумя и более температурами,
т. е. являющиеся термодинамически неравновесными. Пример — всем хорошо
известные газоразрядные лампы дневного света. Атомно-молекулярная подсистема
здесь характеризуется комнатной температурой (300° К), а система свободных
электронов   —температурой    в   30-50 раз   большей   (10000°   К).   Поэтому   в
вычислительной среде можно создавать переохлажденную рабочую подсистему с очень
низкой температурой, а по завершении вычислительного процесса считывать результат
еще до того, как начнут сказываться потери информации в результате возвращения
системы к состоянию теплового равновесия. Последовательная реализация такого
подхода приводит к идее оптимального сочетания возможностей квантового и
классического компьютеров. Например, можно использовать взаимодействие холодных
квантовых пучков легких частиц с массивами более теплых тяжелых частиц.
      Таким образом, у СП-элементов имеется одновременное сочетание таких
возможностей, как сверхвысокое быстродействие, низкое энергопотребление и
идеальные характеристики соединений. Однако несмотря на все преимущества СП-
элементов, реальной криогенной ЭВМ пока нет. Разработаны лишь отдельные
микросхемы, узлы. Имеются отдельные проекты создания ЭВМ. Рассмотрим наиболее
оригинальные из подобного рода разработок.
      Фирмой IBM на джозефсоновских элементах спроектирован гипотетический
процессор с архитектурой полупроводниковой ЭВМ IBM-3033. Если бы этот
процессор был реализован, то производительность ЭВМ возросла бы с 4,9 до 70 млн
оп/с, а суммарное потребление мощности и занимаемая площадь уменьшились бы
соответственно с 190 кВт и 70 м2 до 15 кВт и 16 м2. Этой же фирмой в 1986 г. была
предпринята попытка создать макет супер-ЭВМ со следующими характеристиками:
производительность от 70 до 250 млн оп/с; емкость ОП до 16 Мбайт; размеры ЭВМ
1 5 x 1 5 x 5 см; потребляемая при температуре 4,2° К мощность 12,5 Вт. Для
обеспечения этой мощности необходимо было иметь рефрижератор мощностью 30
КВт и стоимостью 30 тыс.долларов. Этот макет разрабатывали 115 исследователей,
расходуя ежегодно до 20 млн долларов.