Einde van de wet van Moore?
We beginnen bij de productie van chips. Omdat de chip zelf een langere economische levensduur krijgt, bijvoorbeeld tien jaar in plaats van drie, geldt dat ook voor de productielijn. Daardoor gaan de productiekosten en dus ook de verkoopprijzen omlaag en wordt het rendabel om meer soorten chips te produceren. Door de langere levensduur van de chips komt er ook meer aandacht voor aspecten die nu soms verwaarloosd worden, zoals de technische levensduur, de betrouwbaarheid en het energieverbruik.
De volgende stap is het ontwerp van de computer. Daarbij moeten we bedenken dat de apparaten die wij computers noemen, zoals pc’s, servers en mainframes, een steeds kleiner deel van de chipafzet voor hun rekening nemen. De toepassingen in apparaten als mobiele telefoons, digitale fototoestellen en navigatieapparaten worden steeds belangrijker. Op de Amsterdamse effectenbeurs is bijvoorbeeld het aandeel TomTom al meer waard dan alle klassieke Nederlandse automatiseringsbedrijven bij elkaar. Bij het ontwerp van computers in enge zin wordt het belangrijker om beproefde onderdelen op een slimme manier samen te laten werken dan om de nieuwste onderdelen toe te passen. De ontwikkeling van intelligente randapparaten zal verder worden voortgezet en daarbij kunnen randapparaten zoals printers, modems en externe geheugeneenheden taken overnemen die tegenwoordig door de software worden uitgevoerd. Een hogere rekensnelheid kan worden bereikt door rekenprocessen parallel uit te voeren. Dit principe wordt nu vooral toegepast in supercomputers, maar is ook bruikbaar bij pc’s.
Toepassing van een groter aantal chips per computer komt ook de betrouwbaarheid ten goede. Ten eerste kunnen reservechips de taken van beschadigde chips overnemen en ten tweede worden rekentijden beter voorspelbaar als het werk van de rekenchips niet meer wordt onderbroken omdat ze andere taken voor het operating system (OS) moeten uitvoeren. Door het grotere aantal chips zullen de nieuwe computers waarschijnlijk niet veel goedkoper zijn dan de huidige, maar door de langere levensduur zullen de aanschafkosten toch een kleiner deel van de totale kosten van computers (TCO) gaan uitmaken. Verder kunnen we verwachten dat er een reguliere markt in tweedehands computers komt.
Als een computer voor ieder proces een aparte processor bevat, hoeft het OS niet meer bij te houden met welk proces de processor bezig is en naar welk ander proces hij moet omschakelen. Om dat duidelijk te maken, ga ik terug naar de computers van de tweede generatie, die rond 1960 in gebruik waren. Amerikaanse computers, zoals de IBM 1401, voerden één taak uit totdat die voltooid was. Tijdens een opdracht die veel tijd kostte, zoals het afdrukken van een regel, wachtte de processor gewoon. Sommige Europese computers, zoals de Nederlandse X1, zetten de af te drukken regel in een buffer. Als de printer de regel had afgedrukt, maakte hij dat door een interrupt kenbaar aan de processor, die daarop een aparte taak startte om de volgende regel naar de printer te sturen. Bij het ontwerp van de 360 heeft IBM dit idee overgenomen en sindsdien zijn vrijwel alle operating systems volgens het ‘Europese’ principe gebouwd. Daarbij is de complexiteit enorm gegroeid: op een eenvoudige pc met Windows XP zijn al gauw een stuk of veertig processen actief. De gebruiker merkt dan ook niet direct of daar ook kwaadaardige processen tussen zitten die spam verspreiden of creditcardnummers zoeken. Daarbij is het beheer van de buffers zelf al een zwak punt in het OS.
Volgens het ‘Amerikaanse’ principe moeten de randapparaten gewoon sneller worden zodat de buffers in de computer overbodig worden. Dit wordt bereikt door de randapparaten uit te rusten met eigen processors en geheugen. Behalve het bufferen van input en output kunnen deze processors nog meer taken uitvoeren: de processor die een harde schijf beheert, kan ook naar virussen zoeken en de schijf optimaal indelen, de modemprocessor kan spam en andere malware opsporen en de schermprocessor kan de hele GUI beheren. Hierdoor wordt het OS veel eenvoudiger: het kan uit honderdduizenden in plaats van miljoenen instructies bestaan. De voordelen zijn duidelijk: het bouwen van een OS kost minder, het bevat minder fouten en het is eerder klaar. Met zulke eenvoudige software is er ook weer kans op doorbreking van het monopolie van Microsoft. Het gaat wat te ver om te stellen dat het OS daarmee helemaal verdwijnt (zie ‘Het besturingssysteem verdwijnt uit het zicht’ in Automatisering Gids van 12 oktober 2007) maar het kan zo sterk van karakter veranderen dat het een andere naam krijgt. Vóór de introductie van de IBM-360 gebruikte men immers ook de term ‘monitor’ in plaats van ‘operating system’.
De voortdurende toename van geheugengrootte en snelheid heeft de softwareontwikkelaars ook lui gemaakt. Zij konden nieuwe functies toevoegen zonder oude te verwijderen en ze hoefden niet te woekeren met cycli en geheugenplaatsen. Bovendien waren fouten niet zo erg omdat er toch wel gauw een nieuwe versie zou komen. Als de wet van Moore niet meer geldt, zullen de ontwikkelaars harder moeten werken aan zuinigere en betrouwbaardere software.
Met speciale chips voor taken als tekstverwerking, rekenwerk en zoeken in databases kunnen componenten worden gebouwd die uit een combinatie van hardware en software bestaan. Voorbeelden zijn een spamfilter in de vorm van een kastje dat tussen de netwerkaansluiting en de computer geplaatst wordt en een spreadsheet die alleen met behulp van een speciale chip werkt. Met zulke componenten wordt piraterij voorkomen zonder dat het legaal gebruik van de software gehinderd wordt. Ten slotte zullen de kosten van software dalen omdat zij net als de hardware langer meegaat.
Wat betekent het einde van de wet van Moore voor het vakgebied informatica en informatiekunde? Eigenlijk is dit de belangrijkste vraag omdat we heel anders over IT moeten gaan denken. Zolang computers steeds beter en goedkoper worden, verwachten we dat ze later gebruikt kunnen worden voor taken waarvoor ze nu nog niet geschikt of te duur zijn. Daarom heeft het vakgebied IT lang bekend gestaan als automatisering. Als de voortdurende verbetering van de prestaties ophoudt, kan een organisatie ook wel eens worden verbeterd door het afschaffen van computers. Bij de opleiding van studenten die zich later intensief met IT bezig zullen houden, moet daar tijdig op gewezen worden.
Voor de informatica zijn er genoeg nieuwe uitdagingen op het gebied van hardware en software. Daar zullen ook steeds meer mogelijkheden bij komen die commercieel niet maar wetenschappelijk wel interessant zijn, zodat de universiteiten niet meer hijgend achter de ondernemers aan hoeven te lopen. Daarbij zal het vaak gaan om combinaties van software, elektronische hardware en mechanische hardware, zodat het vak informatica steeds meer iets voor technische universiteiten wordt.
De gevolgen voor het vak informatiekunde zijn moeilijker te overzien omdat het nog steeds niet duidelijk is wat dat vak eigenlijk inhoudt. Eén opvatting is dat dit vak alleen bestaansrecht had omdat informatici zo druk bezig waren met hun eigen vakgebied dat zij geen tijd hadden om na te denken over de kant-en-klare oplossingen die zij aan managers en accountants zouden kunnen aanbieden. In dat geval kan het geen kwaad dat de informatiekundige opleidingen bij gebrek aan studenten verdwijnen. Een tweede opvatting is dat de informatiekunde een apart vak is dat met zijn eigen modellen een brug slaat tussen de toepassingsgerichte vakken enerzijds en de techniek anderzijds. Volgens die visie schept het einde van de wet van Moore de ruimte om de blik meer op de fundamentele modellen en minder op de ontwikkelingen in de techniek te richten.
De laatste en volgens mij de juiste opvatting is dat informatiekundigen zich bezighouden met de informatievoorziening binnen een bepaald vakgebied, zoals logistiek, accounting of openbaar bestuur. Als we daarvan uitgaan, staat ook de informatiekunde voor een boeiende ontwikkeling omdat informatiekundigen meer tijd krijgen om de gevolgen van nieuwe ontwikkelingen te bestuderen. Het zal bijvoorbeeld niet meer nodig zijn om organisaties volledig op hun kop te zetten om overal de nieuwste hardware en software te installeren. Daardoor kan er eindelijk eens voldoende aandacht worden besteed aan de kerntaak van de informatiekundige, namelijk het zorgen voor een efficiënte, effectieve en betrouwbare informatievoorziening.
Dr. Rommert J. Casimir (rommert@lyngheidi.nl) werkt sinds 1963 met computers. Eerst als programmeur bij Electrologica, daarna als docent Informatica aan de Erasmus Universiteit Rotterdam en van 1985 tot 2003 als docent Informatiekunde aan de Universiteit van Tilburg. Hij houdt zich nu bezig met problemen op het grensvlak van economie, informatica en informatiekunde.
Levensduur en TCO
Levensduur (jaar): 3 6 10
Rekenrente (%): 10% 10% 10%
Aanschafkosten hard- en software: 4.000 4.000 4.000
Aanschafkosten per jaar: 1.608 918 651
Onderhoudskosten: 2.000 2.000 2.000
TCO: 3.608 2.918 2.651
TCO (%): 100% 81% 73%
De tabel toont de invloed van een verlenging van de levensduur van hardware en software op de totale kosten van computers (TCO). De aanschafkosten van hardware en software en de jaarlijkse onderhoudskosten zijn in alle gevallen gelijk. De aanschafkosten per jaar zijn berekend met de annuïteitenmethode. De conclusie is dat een verlenging van de levensduur geen dramatische invloed heeft op de TCO.
↑ Voor reacties en nieuwe bijdragen van deskundigen: Henk Ester (h.ester@sdu.nl, (070) 378 03 97).