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クーメイの法則は、コンピューティング ハードウェアの歴史における傾向を表しています。約半世紀にわたり、消費されるエネルギー1 ジュールあたりの計算数は、約 1.57 年ごとに倍増しました。ジョナサン クーメイ教授は、2010 年の論文でこの傾向について説明し、「コンピューティング負荷が一定であれば、必要なバッテリーの量は 1 年半ごとに 2 分の 1 ずつ減少する」と述べています。[1]
この傾向は1950年代以降、驚くほど安定していた（R 2は98%以上）。しかし、2011年にクーメイ氏はこのデータを再検討し[2]、2000年以降、倍増は2.6年に1回程度に減速していることを発見した。これは、ムーアの法則（より小型のトランジスタを製造する能力）の減速[3]と、デナードスケーリング（一定の電力密度でより小型のトランジスタを製造する能力）が2005年頃に終焉したことに関連している。
「この2つの成長率の違いは大きい。1年半ごとに2倍になると、10年ごとに効率が100倍になる。2年半ごとに2倍になると、わずか16倍の増加になる」とクーミー氏は書いている。[4]
意味合い
クーメイの法則は、一定の計算負荷に必要なバッテリーの量が10年ごとに100分の1に減少することを意味しています。[5] コンピューティングデバイスが小型化され、モバイル化が進むにつれて、この傾向は多くのアプリケーションにとって、生の処理能力の向上よりもさらに重要になる可能性があります。さらに、エネルギーコストはデータセンターの経済性においてますます重要な要素になりつつあり、クーメイの法則の重要性がさらに高まっています。
クーミーの法則の減速は、情報通信技術におけるエネルギー使用に影響を及ぼします。しかし、コンピュータは継続的にピーク出力で稼働するわけではないため、この減速の影響は 10 年以上は現れない可能性があります。[6]クーミーは、「あらゆる指数関数的傾向と同様に、この傾向も最終的には終わります... 10 年ほどで、エネルギー使用は再びコンピュータがアクティブなときに消費される電力によって支配されるようになります。そして、そのアクティブ電力は、ムーアの法則の減速の背後にある物理学に依然として左右されることになります」と書いています。
歴史
クーミーは、この傾向を初めて文書化したIEEE Annals of the History of Computingの記事の主執筆者でした。 [1]ほぼ同じ時期に、クーミーはIEEE Spectrumにこの件に関する短い記事を発表しました。[7]
これは、MITテクノロジーレビュー[8]や、 Erik Brynjolfssonの「Economics of Information」ブログ[5]やThe Economist online [9]でもさらに議論されました。
この傾向は以前デジタル信号プロセッサで知られており、「ジーンの法則」と名付けられました。この名前はテキサス・インスツルメンツの電気技師、ジーン・フランツに由来しています。フランツは、DSPの消費電力が25年間にわたって18か月ごとに半分に削減されたことを文書化していました。[10] [11]
クーメイの法則の減速と終焉
最新の研究によると、クーメイの法則は2.6年ごとに倍増するように減速している。[2]この率は多くの技術と長年にわたる統計的な平均だが、例外もある。例えば、2020年にAMDは、2014年以降、モバイルプロセッサの効率を31.7倍に向上させることができたと報告した。これは1.2年で倍増する率である。[12] 2020年6月、クーメイは報告書に応えて、「データをレビューしたところ、AMDは設計の改善、優れた最適化、そしてエネルギー効率へのレーザーのような焦点により、2014年に設定した25×20の目標を超えたと報告できます」と書いている。[12]
熱力学の第二法則とランダウアーの原理により、不可逆コンピューティングのエネルギー効率を永遠に向上させることはできません。コンピューティングのエネルギー効率が2.6年ごとに倍増し続けると仮定し、2022年時点で最も効率的なスーパーコンピュータを例にとると、[13]ランダウアーの限界は2080年頃に到達します。したがって、この時点以降はクーメイの法則は成立しなくなります。ただし、ランダウアーの原理は可逆コンピューティングの効率を制約しません。これは、 CMOSを超える他のコンピューティング技術と組み合わせることで、効率の継続的な向上を可能にする可能性があります。
参照
参考文献
- ^ ab Koomey, Jonathan; Berard, Stephen; Sanchez, Marla; Wong, Henry (2010 年 3 月 29 日)、「コンピューティングの電気効率における歴史的傾向の影響」、IEEE Annals of the History of Computing、33 (3): 46–54、doi :10.1109/MAHC.2010.28、ISSN 1058-6180、S2CID 8305701。
- ^ ab Koomey, Jonathan G. (2016 年 11 月 29 日)。「時間の経過に伴うコンピューティングのエネルギー効率に関する最新情報が Electronic Design に掲載されました」。
- ^ Clark, Don (2015年7月16日). 「Intel、ムーアの法則に関するタブレットを再設計」.ウォール・ストリート・ジャーナル.
- ^ Naffziger, Sam; Koomey, Jonathan (2016 年 11 月 29 日)。「コンピューティングのエネルギー効率: 次は何か?」。Electronic Design。
- ^ ab Brynjolfsson, Erik (2011 年 9 月 12 日)。「クーミーの法則はムーアの法則を凌駕するのか?」。情報経済学ブログ。MIT。
- ^ Koomey, Jonathan; Naffziger, Samuel (2015 年 3 月 31 日)。「ムーアの法則は減速するかもしれないが、エネルギー効率は低下していない」IEEE Spectrum。
- ^ Koomey, JG (2010 年 2 月 26 日)、「ムーアの法則を上回る」、IEEE Spectrum、47 (3): 68、doi :10.1109/MSPEC.2010.5421913、S2CID 36759624。
- ^ Greene, Kate (2011 年 9 月 12 日)。「新しく改良されたムーアの法則」MIT テクノロジー レビュー。
- ^ 「コンピューティングパワー：ムーアの法則よりも深い法則？」エコノミストオンライン。2011年10月10日。
- ^ Farncombe, Troy; Iniewski, Kris (2013)、「§1.7.4 電力損失」、Medical Imaging: Technology and Applications、CRC Press、pp. 16–18、ISBN 978-1-4665-8263-7。
- ^ Frantz, G. (2000)、「デジタル信号プロセッサの動向」、IEEE Micro、20 (6): 52–59、doi :10.1109/40.888703
- ^ ab Thurrott, Paul (2020年6月25日). 「AMDがモバイル効率の大きなマイルストーンを達成」
- ^ 「トップ500 - 効率、電力、...」 2022年5月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年5月26日閲覧。
さらに読む
- Koomey, J.; Naffziger, S. (2015 年 3 月 31 日)、「ムーアの法則は減速するかもしれないが、エネルギー効率は減速していない」、IEEE Spectrum。
- Denning, Peter J. ; Lewis, Ted G. (2017)、「コンピューティングの成長に関する指数的法則」、Communications of the ACM、60 : 54–65、doi :10.1145/2976758、hdl : 10945/ 59477 、S2CID 1359609。