Son yıllarda teknoloji, takip edilmesi zor bir şekilde hızla ilerlemektedir. İlk icat edildiğinde büyük bir alan kaplayan ve çok fazla işlevi olmayan hantal bilgisayarlar yerini zor işlemleri saniyeler içinde halleden bilgisayarlara bırakmıştır. Peki bilgisayarlar en fazla ne kadar hızlanabilir? 1965 yılında aynı soruyu soran Gordon Moore, bu konuda yıllarca takip edilecek bir öngörüde bulunmuştur. Bu öngörüyü doğru anlayabilmek için öncelikle bilgisayarların beyni diyebileceğimiz mikroçiplerin ne olduğuna bir bakalım.  

Mikroçip Nedir?

Bilgisayarları anlamak ve geleceği ile ilgili öngörüleri değerlendirebilmek için öncelikle mikroçipin ne olduğu bilinmelidir. Mikroçip, bir bilgisayarın temel yapı taşıdır. Birçok transistörün küçük bir silikon malzemenin üzerine yerleştirilmesiyle üretilir. Günümüzde normal bir mikroçipte milyonlarca transistör bulunur.  Bilgisayarlar, cep telefonları, tabletler ve diğer birçok dijital cihaz, mikroçipleri kullanarak çalışır. Farklı makine ve cihazlarda farklı mikroçipler kullanılabilir. Bu mikroçipler, verileri işlemek ve bilgisayarın temel fonksiyonlarını gerçekleştirmek için elektrik sinyallerini kullanır. Yani bilgisayarlar, verilen komutları bu transistörler üzerinden geçen elektronlar sayesinde anlar ve gerçekleştirir.

Yıllar içinde üretilen her yeni mikroçip nesli, daha fazla transistör barındırır ve daha karmaşık işlemleri gerçekleştirebilir. Bu da bilgisayarların gücünü artırarak daha gelişmiş uygulamaların çalıştırılmasını sağlar. İşte bu durum  Moore Yasası'nın temelini oluşturur.

Moore Yasası Nedir?

Moore Yasası, Dünya’nın en büyük şirketlerinden biri olan Intel’in kurucu ortağı Gordon Moore tarafından 1965 yılında ortaya atılan bir kavramdır. Bu yasanın ortaya atılmasının nedeni, makinelerin içinde bulunan mikroçiplerin sürekli geliştirilmesidir. Yukarıda da açıkladığımız gibi mikroçipler, milyonlarca transistör bulunduran yapılardır. Bu transistörler makinelerin performansını belirler. Yani bir bilgisayarın mikroçipinde ne kadar çok transistör varsa o bilgisayar o derece hızlıdır.

Bilgisayarın icadının ardından yazılımcılar mikroçiplerin performansını zorlayan uygulamalar tasarlarlar ve tüketiciler cihazlardan daha fazla şey talep ederler. Bunun üzerine mikroçip üreticileri, bu talepleri karşılamaya yönelik çalışmalar yapmaya başlar. Bu yüzden her geçen gün mikroçipler daha da geliştirilerek bilgisayarların daha da hızlanması sağlanır.

Gordon Moore, bu gelişmeleri yakından takip eder. 1965 yılında da düşüncelerini bir makale ile yayınlar. Makalesinde, her yeni üretilen mikroçip serisinin bir önceki seriden hemen hemen iki kat daha fazla transistör bulundurduğunu belirtir. Bunun üzerine Moore, mikroçiplerin gelişimi hakkında bir zaman çizelgesi oluşturur. Şirketinin geçmiş yıllardaki üretimlerine dayanarak, ilerleyen 10 sene boyunca mikroçiplerde bulunan transistör sayısının her sene ikiye katlayacağını öngörür. 1975’te, yani 10 sene sonra, bu öngörüsündeki aralığı 1 yıldan 2 yıla çıkartır. Ancak bilgisayarların hızla gelişeceği konusundaki görüşü değişmemiştir. O dönemde teknolojinin gelişimini yakından takip eden insanlar Moore’un bu öngörüsünü “Moore Yasası” olarak adlandırır.

Mikroçip Endüstrisinin Hedefi: Moore Yasası

1970 ve 1980 yılları arasında; daha gelişmiş mikroçiplere sahip olan Hewlett Packard hesap makinesi, Apple II bilgisayarı ve IBM PC bilgisayarının üretimiyle Moore’un öngörüleri doğrulanmış olur. Bu ürünlere gösterilen yoğun talebin ardından üreticiler büyük bir rekabetin içine girer. Yani Moore Yasası endüstri için bir hedef haline gelir.

İlerleyen süreçte transistör sayısını arttırmak daha maliyetli olmaya başlar. Bunu dengelemek için de mikroçiplerin üzerinde bulunan devre elemanlarının boyutu zamanla küçültülür. Bu sayede aynı alanda daha fazla eleman kullanılırken elektriğin bu elemanlar arasında daha hızlı hareket etmesi sağlanır.

Ancak malzemelerin boyutu küçüldükçe bir mikroçipin üretimi daha karmaşık hale gelmeye başlar. Malzeme sayısı arttığı için tedarik süreci zorlaşır. Texas Üniversitesi'nde bilgisayar endüstrisi üzerine çalışan ekonomist Kenneth Flamm, bu sorunu "40 çeşit donanıma ihtiyacınız varsa ve yalnızca 39'u hazırsa, o zaman tüm süreç durur." şeklinde özetler.

Çok geçmeden mikroçip üretim sektörü, bir araya gelerek koordinasyonu arttırmaya yönelik çalışmalara başlar. 1991 yılında Intel şirketi tarafından yönetilen bu çalışmalarda, dünyanın dört bir yanından mikroçip üreticileri ve hammadde tedarikçileri bir araya gelerek ne yapacaklarını kararlaştırırlar. Sektöre çizdikleri yol haritası sayesinde endüstride hedeflenen Moore Yasası, doğruluğunu kanıtlamaya devam eder. Ta ki 2000’li yılların başlarına kadar…

Moore Yasası Neden Gerçekliğini Yitirdi?

Moore Yasası’dan ilk patlak 2000’li yılların başında verilir. Bu dönemlerde artık mikroçipler 90 nanometreden daha küçük boyutlara getirilmiştir. Silikon tabanlar gitgide küçülür ve devre elemanlarının sayısı artmaya devam eder. Ancak bu aşamada hareketin ısıya dönüşmesine sebep olan fizik yasaları kendini gösterir. Elektronlar daha küçük alanlarda daha hızlı çalışmak zorunda kalınca mikroçipler fazla ısınarak erimeye başlar.

Üreticiler çözümü mikroçiplerin talimatları gerçekleştirme hızını sabitlemekte bulur. 2004 yılında mikroçiplerin erimeden çalışabilecekleri en fazla devre elemanı sayısı belirlenir. O seneden beri mikroçiplerin ulaşabileceği en yüksek hız değişmemiştir. Konulan bu sınırın ardından mikroçiplerdeki transistör sayısının değil, makinelerdeki mikroçip sayısının arttırılması yoluna gidilir. Bilgisayarlar iki, dört hatta daha fazla işlemcili üretilmeye başlanır. Günümüzde kullandığımız “4 çekirdekli, 8 çekirdekli işlemci” gibi ifadeler de bilgisayarın içinde bulunan mikroçip sayısını ifade eder. Bu yöntem sayesinde mikroçiplerin boyutu 5 nanometreye kadar küçültülmüştür. Ancak mikroçip sayısının artması, yapılacak işlemin daha fazla parçaya bölünmesi anlamına gelir ve bu da bazı koordinasyon sorunlarına sebep olur. Mikroçiplerin gelişimi konusunda Moore Yasası uzun süre doğruluğunu korumuş olsa da bir süreden sonra fizik yasalarına takılarak gerçekliğini yitirmiştir.

Bilgisayarların Geleceği Kuantum Bilgisayarlar Mı?

İşlemcileri geliştirme yolunda çalışmalara devam eden mühendisler ve teknisyenler kuantum bilgisayarları hedeflemektedir. Kuantum bilgisayarlar, insan beynindeki nöronların elektriksel davranışları incelenerek üretilmeye çalışılan makinalardır.

Günümüzde bu bilgisayarlardan sayılı şekilde üretilmiştir ve test aşamaları devam etmektedir. Eğer Kuantum bilgisayarların üretimi başarılı ve seri bir şekilde sağlanabilir ise bilgisayarlarda Moore’un öngörüsünden bile daha fazla bir hızlanma gerçekleşebilir.