Beste Antwort
Es gibt viele wichtige Auswirkungen der Physik auf die Informatik.
1. Physik der sich drehenden Scheiben . Die Datenmenge, die von sich drehenden Laufwerken gespeichert und abgerufen werden kann, hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der sie sich drehen. Die Grenze dieser Geschwindigkeit ist offensichtlich ein materielles Problem, aber die Physik des Spins und der direkte Einfluss dieser Spingeschwindigkeit auf die Datenspeicherung und Latenz sind für die moderne Informatik von entscheidender Bedeutung. Die meisten PC-Laufwerke einer bestimmten Generation sind in dieser Hinsicht ungefähr ähnlich. In der Geschäftswelt müssen jedoch wichtige Entscheidungen zwischen Festplatten getroffen werden, die sich mit 7200 U / min oder 10000 U / min oder 15000 U / min drehen (und zunehmend Solid-State-Festplatten, die sich nicht drehen, aber für diese Antwort nicht relevant sind).
Eine Festplatte, die sich mit 7200 U / min dreht, kann wahrscheinlich nicht mehr als 100 bis 120 Aktionen pro Sekunde ausführen (Lesen oder Schreiben). Dieser Wert kann leicht doppelt so hoch sein wie bei einer Festplatte, die sich mit 15000 U / min dreht. Jetzt kann die sich langsamer drehende Festplatte größer sein (zurück zum Materialproblem), aber wenn Sie nicht schnell oder in großem Maßstab Daten auf dieser größeren Festplatte ein- und ausschalten können, müssen Sie eine Tonne mehr davon kaufen, um eine Lösung zu entwickeln, die ebenfalls funktioniert. Dies könnte viele zusätzliche Kosten für Platz / Strom / verschwendete Kapazität usw. bedeuten.
2. Lichtgeschwindigkeit . Die Lichtgeschwindigkeit ist in vielerlei Hinsicht direkt für die Informatik relevant. Es scheint eine gigantische Geschwindigkeit zu sein, aber angesichts der Millionen von Berechnungen, die in einer CPU oder GPU ausgeführt werden, sind Bruchteile einer Mikrosekunde wichtig. In der Ferntelekommunikation ist die Lichtgeschwindigkeit wieder direkt relevant. Alle Glasfasern arbeiten mit dem Senden von Lichtimpulsen. Jeder einzelne Lichtimpuls ist ein Datenbit (eine 1 oder eine 0). Laser können sehr diskrete Impulse erzeugen und diese aussenden, aber die Rohphysik der Lichtgeschwindigkeit in einer Glasfaser bestimmt, wie lange es dauern wird, bis das Bit im Glas ist.
Es gibt ein paar Vorspeisen. Es gibt mehrere andere, die Sie möglicherweise auch
betrachten. 1.) Wärmeerzeugungsrate in einem Halbleiter (CPU) und deren Auswirkung auf seine Leitfähigkeit. Grundsätzlich der Grund, warum Sie für Ihre CPU in Daumennagelgröße eine 2-Pfund-Wärmesynchronisation benötigen.
2.) Es gibt auch eine Reihe von physikalischen Eigenschaften darüber, wie Licht von der Innenfläche des Geräts reflektiert und reflektiert wird Glasstrang, der vorschreibt, wie lange ein einzelnes Stück Faser sein kann, bevor sich das Signal so weit verschlechtert, dass es nicht mehr gelesen werden kann. Es gibt viele leicht durchsuchbare Whitepaper zu „Single-Mode“ – und „Multi-Mode“ -Fasern und ihren Eigenschaften. In einem meiner Trainings vor langer Zeit war es sogar möglich, die Länge eines bestimmten Datenelements in Fuß / Metern zu berechnen, das über ein Kabel / eine Faser gesendet wurde, basierend auf den physikalischen Eigenschaften.
Antwort
Wenn Sie den ursprünglichen Typ machen möchten, können Sie die Frage umkehren und das viel interessantere „Was ist die Bedeutung der Informatik für die Physik?“ beantworten.
Die Physik ist ein Feld in großer Expansion an der Richtung Informatik und numerische (Super-) Analysis. Fast jedes Gebiet der modernen Physik erfordert numerische Berechnungen, die letztendlich ziemlich umfangreich sind und sowohl Hardware als auch Algorithmus und Parallelisierung erfordern.
Ansonsten gibt es eine ganze Reihe von Phänomenen, die Sie beschreiben können. Am Ende ist alles Physik, von der immer kleiner werdenden (dank Festkörperphysik und Fotolithografie ) Transistoren , die in der CPU für die Wärme verwendet werden, die durch die Ableitung des Ohmschen Gesetzes erzeugt wird mittels Thermodynamik . Aus der Information von Elektronen oder Photonen ( Lichtleitfaser ) zum Informationsspeicher durch Magnetostriktion (HD) oder Floating-Gate-MOSFET (SSD). Abhängig von der Tiefe Ihrer Aufgabe können Sie darauf näher eingehen. Jedes der oben genannten Argumente kann ein Leben lang untersucht werden und nur einen kleinen Teil erfassen.