Svetlosni zraci umesto elektro-signala

Iako sami elektroni (cestice) putuju dosta polako, struja se prostire brzinom svetlosti. Nije problem u duzini spojeva zato sto je "struja spora", jer nije, nego u tome sto se oko provodnika sa strujom stvara magnetno polje, a promenljivo magnetno polje indukuje struju u susednim provodnicima, pa je sve dosta oseljivo na smetnje. Optika nema tih problema, koliko razumem.

Ne putuje struja brzinom svetlosti nego poremećaj koji je izaziva - elektromagnetno polje. Elektroni se kreću brzinom od svega nekoliko milimetara u sekundi. Problem dimenzija ne proizlazi iz "spore" struje nego iz promene jačine impulsa napona koji putuje preko matične ploče računara. Pri frekvenciji signala od 1 GHz talasna dužina impulsa je oko 30 cm, dakle merljiva sa dužinom ploče. Ako uređaj na jednom kraju ploče radi "u taktu", onaj na drugom kraju može da "ispadne iz takta" ako je dalje od 30 cm jer se menja amplituda signala. Zato su ploče sve manje a komponente na njima sve zbijenije.

Svi se slazemo da optika ima prednosti nad bakrom upravo zbog problema preslusavanja (tj. elektromagnetne indukcije) ali i skin-efekta usled koga se na visim frekvencijama povecava gustina struje i kabl se greje, sto takodje utice na ogranicenje brzine prenosa. Optika nema tih problema sto je opste poznato, i uspesno se koristi za sirokopojasni prenos signala vec godinama.
Mislim da je ovde glavni izazov predstavljao osvajanje tehnologije za izradu lasera koji kreiraju signal i optickih multipleksera, tj. njihovo implantiranje u sam cip i to zajedno sa svim ostalim komponentama u procesu izrade cipa. Tu ima milijardu problema koji se moraju resiti da bi to moglo u praksi da radi, a opet da cena cipa bude komercijalno prihvatljiva.
Ovo je zaista ogroman napredak i ja im skidam kapu.

@HGT

Ne tvrdim ja nista, nego je to cinjenica. Elektricno polje se prostre duz provodnika brzinom svetlosti. Elektroni su svuda duz provodnika, jedan udje na jedan kraj, neki drugi izadje na drugom kraju. Ne mora jedan da putuje s kraja na kraj.

Mišljenje da se struja kreće brzinom svetlosti je uobičajeno među ljudima. Da ne bih otvarao nepotrebnu raspravu, jer ovo ipak nije forum, probaću pomoću analogije da objasnim kako se struja kreće.
Elektroni u provodniku se ponašaju slično vojnicima u stroju: kada im se da komanda da krenu, vojnici svi krenu u istom trenutku, dakle i prvi i poslednji u koloni. "Poremećaj" koji je doveo do kretanja kolone je izdata naredba. U slučaju struje, svi elektroni krenu u istom trenutku, pri čemu je "poremećaj" električno polje između krajeva provodnika. U praksi se ne sreću provodnici čija je dužina merljiva sa rastojanjem koje svetlost pređe u npr. jednoj sekundi, tako da za nas, svi elektroni krenu u istom trenutku.
Što se problema sa matičnim pločama tiče, samo ću kratko da navedem dva koji su presudni kod dizajna. U oba slučaja posmatra se frekvencija signala koji prelazi preko ploče. Ako je taj signal dovoljno visoke frekvencije a veze između dva bitna elementa na ploči duže od talasne dužine tog signala, onda ta dva elementa "ispadaju" iz sinhronizacije (takt magistrala). Drugi problem je što svaka veza, bakrena, gvozdena itd. pri dovoljno visokoj frekvenciji počinje da se ponaša kao antena, tj. emituje EM zračenje, a to dovodi do gubitka energije, smetnji u okolnim provodnicima i uređajima, zagrejavanja provodnika itd.

@lele

U tekstu je i receno je da je glavni problem EMI. Druga stvar, struja je usmereno kretanje naelektrisanih cestica (elektrona). Tako da ako se struja krece brzinom svetlosti i elektroni koji je cine se krecu brzinom svetlosti.

Da, James, bas kao sto rekoh, struja, poremecaj, whatever, ide brzinom svetlosti, za razliku od elektrona koji se krecu jako sporo. Da, kod takvih frekvencija, kad talasna duzina impulsa postane nezanemarljiva, kasnjenja usled rastojanja se moraju uzeti u obzir u obe tehnologije. I tu nema razlike izmedju optickog i elektricnog impulsa. Kao sto rekoh, velika razlika je u tome sto se kod elektricnih vodova struja indukuje u okolini (a i u samom vodu), dok kod optickog, koliko razumem, nema tog efekta, pa se verovatno mogu ostvariti vece gustine i vece frekvencije uz manje sumove.

@lele

Ti tvrdis da se struja krece brzinom svetlosti a elektroni koji istu cine ne! To je isto kao kada bih ja rekao auto se krece 200 km/h a covek koji ga vozi ne!

@lele

U tekstu je i receno je da je glavni problem EMI. Druga stvar, struja je usmereno kretanje naelektrisanih cestica (elektrona). Tako da ako se struja krece brzinom svetlosti i elektroni koji je cine se krecu brzinom svetlosti.

@lele

Ti tvrdis da se struja krece brzinom svetlosti a elektroni koji istu cine ne! To je isto kao kada bih ja rekao auto se krece 200 km/h a covek koji ga vozi ne!

Iako sami elektroni (cestice) putuju dosta polako, struja se prostire brzinom svetlosti. Nije problem u duzini spojeva zato sto je "struja spora", jer nije, nego u tome sto se oko provodnika sa strujom stvara magnetno polje, a promenljivo magnetno polje indukuje struju u susednim provodnicima, pa je sve dosta oseljivo na smetnje. Optika nema tih problema, koliko razumem.

Ne putuje struja brzinom svetlosti nego poremećaj koji je izaziva - elektromagnetno polje. Elektroni se kreću brzinom od svega nekoliko milimetara u sekundi. Problem dimenzija ne proizlazi iz "spore" struje nego iz promene jačine impulsa napona koji putuje preko matične ploče računara. Pri frekvenciji signala od 1 GHz talasna dužina impulsa je oko 30 cm, dakle merljiva sa dužinom ploče. Ako uređaj na jednom kraju ploče radi "u taktu", onaj na drugom kraju može da "ispadne iz takta" ako je dalje od 30 cm jer se menja amplituda signala. Zato su ploče sve manje a komponente na njima sve zbijenije.

Da, James, bas kao sto rekoh, struja, poremecaj, whatever, ide brzinom svetlosti, za razliku od elektrona koji se krecu jako sporo. Da, kod takvih frekvencija, kad talasna duzina impulsa postane nezanemarljiva, kasnjenja usled rastojanja se moraju uzeti u obzir u obe tehnologije. I tu nema razlike izmedju optickog i elektricnog impulsa. Kao sto rekoh, velika razlika je u tome sto se kod elektricnih vodova struja indukuje u okolini (a i u samom vodu), dok kod optickog, koliko razumem, nema tog efekta, pa se verovatno mogu ostvariti vece gustine i vece frekvencije uz manje sumove.

Svi se slazemo da optika ima prednosti nad bakrom upravo zbog problema preslusavanja (tj. elektromagnetne indukcije) ali i skin-efekta usled koga se na visim frekvencijama povecava gustina struje i kabl se greje, sto takodje utice na ogranicenje brzine prenosa. Optika nema tih problema sto je opste poznato, i uspesno se koristi za sirokopojasni prenos signala vec godinama.
Mislim da je ovde glavni izazov predstavljao osvajanje tehnologije za izradu lasera koji kreiraju signal i optickih multipleksera, tj. njihovo implantiranje u sam cip i to zajedno sa svim ostalim komponentama u procesu izrade cipa. Tu ima milijardu problema koji se moraju resiti da bi to moglo u praksi da radi, a opet da cena cipa bude komercijalno prihvatljiva.
Ovo je zaista ogroman napredak i ja im skidam kapu.

Mišljenje da se struja kreće brzinom svetlosti je uobičajeno među ljudima. Da ne bih otvarao nepotrebnu raspravu, jer ovo ipak nije forum, probaću pomoću analogije da objasnim kako se struja kreće.
Elektroni u provodniku se ponašaju slično vojnicima u stroju: kada im se da komanda da krenu, vojnici svi krenu u istom trenutku, dakle i prvi i poslednji u koloni. "Poremećaj" koji je doveo do kretanja kolone je izdata naredba. U slučaju struje, svi elektroni krenu u istom trenutku, pri čemu je "poremećaj" električno polje između krajeva provodnika. U praksi se ne sreću provodnici čija je dužina merljiva sa rastojanjem koje svetlost pređe u npr. jednoj sekundi, tako da za nas, svi elektroni krenu u istom trenutku.
Što se problema sa matičnim pločama tiče, samo ću kratko da navedem dva koji su presudni kod dizajna. U oba slučaja posmatra se frekvencija signala koji prelazi preko ploče. Ako je taj signal dovoljno visoke frekvencije a veze između dva bitna elementa na ploči duže od talasne dužine tog signala, onda ta dva elementa "ispadaju" iz sinhronizacije (takt magistrala). Drugi problem je što svaka veza, bakrena, gvozdena itd. pri dovoljno visokoj frekvenciji počinje da se ponaša kao antena, tj. emituje EM zračenje, a to dovodi do gubitka energije, smetnji u okolnim provodnicima i uređajima, zagrejavanja provodnika itd.

@HGT

Ne tvrdim ja nista, nego je to cinjenica. Elektricno polje se prostre duz provodnika brzinom svetlosti. Elektroni su svuda duz provodnika, jedan udje na jedan kraj, neki drugi izadje na drugom kraju. Ne mora jedan da putuje s kraja na kraj.