차세대 컴퓨터 - cpu의 한계로 인한 차세대 컴퓨터의 필요성

목차

1. 마이크로 프로세서의 수명은 영원한가 ………………………………… 2
- 컴퓨터 성능의 발전
- 무어의 법칙
- 넘을 수 없는 0.1 장벽

2. 마이크로칩의 생명 연장 …………………………………………………………3
- 3차원 마이크로 입방체
- 마이크로칩의 생명연장을 위한 다른 방법들

3. 광컴퓨터, 마이크로프로세서를 대신할 강력한 후보 ………………………………5
- 광컴퓨터의 기본 원리
- 광컴퓨터의 핵심 광트랜지스터
- 광집적회로
- 엄청난 양의 데이터 저장이 가능한 홀로그램 메모리

4. 바이오컴퓨터, 인간의 뇌를 모방한 시스템 ………………………………………7
- 바이오 컴퓨터의 기본 원리
- 랩온어칩, 칩 위의 실험실

5. DNA 컴퓨터, 기업용 메인프레임 슈퍼컴퓨터를 능가한다 …………………………8
- DNA 분자를 이용한 컴퓨터
- 실리콘 컴퓨터와 DNA 컴퓨터의 비교
- DNA 컴퓨터의 특성
- DNA 컴퓨터의 한계

6. 극저온 컴퓨터, 금속 초전도 현상 응용………………………………………… 10
- cryotron, 극저온컴퓨터의 논리소자
- 초전도 현상
- cryotron의 원리
- cryotron의 특성

7. 컴퓨터는 인간의 적이 아니다……………………………………………………11

본문내용

액체질소나 헬륨을 이용한 냉각용 부품을 통해 부분적으로 해결할 수 있습니다. 그러나 이런 냉각용 부품은 가격이 매우 비싸며, 이들을 이용하기 위해서는 정교한 냉각 시스템이 필요합니다. 그렇다면 열의 발산 자체를 억제 시키면 이 문제는 자연히 해결될 것입니다. 그것이 극저온 컴퓨터입니다.
- Crytron, 극저온 컴퓨터의 논리소자
극저온 컴퓨터의 핵심은 초전도기술입니다. 그리고, 이 금속 초전도현상을 이용한 논리소자가 크라이오트론[cryotron]입니다. 1956년 미국 매사추세츠 공과대학의 D.A.벅 교수가 발표한 크라이오트론은 '저온의'라는 뜻인 'cryo'에, 전자소자에 사용되는 'tron'이란 말을 붙인 것입니다.
- 초전도 현상
어떤 종류의 금속을 액체 헬륨으로 극저온으로 냉각하면 어느 온도 Tc에서 갑자기 초전도상태, 즉 전기저항이 0인 상태가 됩니다. 한편 자기장이 0인 상태에서 초전도상태에 있는 어떤 물질의 온도를 그대로 유지하고 여기에 자기장을 작용시키면 어느 자기장 Hc에서 초전도상태가 깨어지고 전기 저항이 나타나게 됩니다. 따라서, 자기장이 있고 없고에 따라 금속의 전기저항이 어느 값이 되거나 0이 되게 되는 것입니다.
- cryotron의 원리
금속선 M에 제어선 W를 감아서 W에 흐르는 전류를 따라 M의 a-b 사이의 저항을 제어할 수 있게 합니다. a-b 사이를 하나의 접점으로 생각하면 계전기 또는 트랜지스터 스위치와 같은 생각에서 논리연산을 할 수도 있습니다. 벅 교수는 4.2 K를 동작온도로 하는 크라이오트론용으로, M으로는 Tc가 4.4 K인 탄탈, W로는 Tc가 9.2 K인 니오브를 선택했습니다.
- cryotron의 특성
논리소자로서 크라이오트론의 동작속도는 계전기보다는 조금 빠르나, 트랜지스터에 비하면 1만 배 정도 느립니다. 이것은 열적 효과와 제어선을 사용하고 있기 때문이지만, 1959년경 이 점을 개량하여 더욱 초소형화한 박막 크라이오트론이 발표되었습니다. 그 구조는 그리드 회로가 W에, 게이트회로가 M에 해당합니다. 이와 같은 장치는 금속의 증착기술에 의하여 더욱 쉽게 만들 수 있으므로 한정된 부피 안에 많은 수의 소자를 수용할 수 있으며, 동작 속도는
ns( { 10}^{-9 }s)
정도까지 가능해 컴퓨터용 기억소자로 한때 주목되었으나 제작비용이 많이 들고, 반도체보다 속도가 느려 사용되지 않고 있습니다.
컴퓨터는 인간의 적이 아니다
불과 몇 년전까지만 해도 486, 586하던 컴퓨터가 펜티엄으로 변하더니 이제는 3.0GHz가 넘는 PC까지 나오고 있습니다. 이 정도면 됐지 싶은데도 컴퓨터 성능은 끊임없이 발전하고 있습니다. 광컴퓨터나 바이오컴퓨터 등의 차세대 컴퓨터가 상용화 되는 그 날 우리는 정말 놀라운 컴퓨터의 위력에 멍해질지도 모릅니다.
1학년 때 과내 영화 동아리인 Vogi에서 교수님의 추천으로 <서기 2001년>이라는 영화를 본적이 있습니다. 우주선의 지능을 갖춘 컴퓨터체계인 HAL9000이 목성으로 가는 역사적 임무를 수행하는 도중에 장애를 일으켜 승무원들을 계획적으로 살해하려고 시도하는 내용의 영화입니다. 이 영화의 속편인 <서기 2010>에서는 마침내 왜 HAL이 연쇄살인자가 되었는지 그 이유를 설명해줍니다. 문제가 시작된 것은 HAL에게 모순된 지시가 주어졌기 때문입니다. HAL은 임무를 수행하기 위해 승무원들에게 거짓말을 하지 않을 수 없었습니다. 하지만 HAL은 거짓말을 해본 경험이 전혀 없었기 때문에 그 회로가 도저히 소화할 수 없는 갈등을 경험하게 됩니다. HAL이 인간에게 거짓말을 하지 않기 위해 생각해낸 해결책은 상당히 논리적인 것이었습니다. 즉, 인간을 없애버리자는 것입니다. 그렇게 되면 HAL은 다시는 거짓말을 할 필요가 없을테니까요.
상당히 어려운 영화였기에 영화를 보는 도중에도 이해가 가지 않는 부분이 많았습니다. 감상을 끝낸 후에 여러 선배님들과 친구들과 토론을 해가면서 하나씩 이해해 나가면서 미래의 컴퓨터에 대하여 생각해 보게되었습니다. SF 영화에 즐겨 쓰이는 소재중의 하나가 컴퓨터가 인간을 지배한다는 미래의 모습입니다. 차세대 컴퓨터의 윤곽이 어느 정도 잡힌 지금, 이런 영화속의 일이 현실에서 일어나지 말라는 법은 습니다. 어쩌면 이것은 보다 더 새롭고, 보더 더 좋은 것을 원하는 인간의 욕심이 만들어낸 산물 일 것입니다.
1978년에 나온 『파머 연감』에 이런 말이 있습니다.
"실수를 하는 것은 인간이다. 그러나 정말로 일을 망쳐버리는 데는 컴퓨터가 필요하다."
비단 먼 미래까지 내다보지 않아도 현대 사회에서도 컴퓨터에 의한 이런 저런 많은 부작용이 일어나고 있습니다. 지금 일어나고 있는 이라크전을 보면 미국의 첨단무기가 보는 이로 하여금 감탄을 자아내게 합니다. 이것 역시 컴퓨터의 힘이 없으면 불가능한 일이겠지요. 컴퓨터를 만드는 것은 인간입니다. 그리고 컴퓨터를 이용하는 것 역시 인간입니다. 이대로 점점 컴퓨터 과학이 발전해서 인공지능 컴퓨터가 개발되어 진다면, 그리고 그 인공지능 컴퓨터에 의해 인간이 피해를 입게 된다고 해도 그것 역시 인간의 잘못입니다.
하지만 문제는 컴퓨터에 있는 것이 아니라 인간에게 있습니다. 인간은 전자 보호장치를 제자리에 설치하기도 전에 자신들의 놀라운 발명품에 실행시켜보고 싶은 욕심에 전원을 연결하였습니다. 회로가 더 정교해지고, 컴퓨터 성능이 한계를 모르고 올라갈수록 더 많은 보호장치가 설치되어야 할 것입니다.
컴퓨터가 우리의 영원한 조력자가 되든, 우리의 주인이 되든, 한 가지는 확실합니다. 컴퓨터는 영원히 사라지지 않으리라는 것입니다. 마지막으로 아서.C.클라크의 했던 말을 되새겨보면서 이 글을 끝맺도록 하겠습니다.
"우리가 컴퓨터의 애완동물이 되어 애완견처럼 한껏 귀여움을 받는 생활을 하게 될지 도 모른다. 그러나 나는 우리가 원하면 언제라도 전원을 뽑아버릴 수 있는 능력을 항 상 갖게 되기를 바란다."
참고 : Web Site - Iustry Standard : 2001년 04월 11일
네이버 백과사전 & 지식in Service , 네이트 백과사전
Book - 비전 2003, 미치오 가쿠 지음, 작가정신, 2000년

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광컴퓨터,   바이오컴퓨터,   극저온컴퓨터,   DNA컴퓨터