През 1989 г. Intel представя процесор, който ще се превърне в един от символите на PC революцията – i486. Той съдържа около 1,2 милиона транзистора, има вградена кеш памет и математически копроцесор при DX версиите и в началото се произвежда по 1-микрометров технологичен процес. За времето си това е впечатляващо сложен чип. Днес обаче 1,2 милиона транзистора изглеждат почти комично малко. Съвременните процесори и графични чипове съдържат десетки милиарди, което води до любопитен въпрос: какво би станало, ако вземем архитектурата на стария 486, без да я правим по-бърза или по-умна, и просто я произведем по много по-фина технология? Отговорът е впечатляващ. При определени допускания такъв процесор би могъл да консумира само няколко миливата. Първите Intel 486 са произведени по 1 µm технологичен процес – тоест 1000 nm. По-късните варианти постепенно слизат до 800 и 600 nm, а честотите на семейството достигат 100 MHz. Intel посочва 1,2 млн. транзистора при оригиналния 486 и 1,6 млн. при по-късния DX4. Ако за мисловния експеримент използваме 22 nm, разликата спрямо първоначалните 1000 nm е около 45 пъти в линейния размер. При идеално геометрично мащабиране това означава над 2000 пъти по-малка площ. Оригиналният 486DX на 1 µm има кристал с площ около 165 mm². Ако всичко можеше просто да бъде свито със същия коефициент, схемата би заела едва около 0,08 mm² – площ, която вече наистина е трудно забележима с невъоръжено око. Това, разбира се, е математическа илюстрация, а не реален проект на чип: съвременните технологични възли не могат да бъдат сравнявани толкова буквално само чрез числото в нанометри. Още по-забавна обаче е сметката за енергията. Динамичната консумация на цифровата логика зависи приблизително от три основни величини – капацитета, работната честота и квадрата на напрежението. Intel също използва зависимостта P ≈ C × V² × f, когато обяснява енергийната ефективност на процесорите. Точно квадратът на напрежението прави сметката толкова интересна. Ранният 486 работи при около 5 V. Ако хипотетичният му наследник работи при приблизително 0,9 V и запазим оригиналната честота от 33 MHz, само намаляването на напрежението би свалило динамичната консумация повече от 30 пъти. Ако към това добавим и силното намаляване на капацитета на миниатюризираните структури, простият модел дава резултат от порядъка на 2–3 mW вместо няколко вата. Тоест процесор, за който преди три десетилетия беше напълно нормално да има сериозен радиатор, теоретично би могъл да работи с мощност, сравнима с тази на миниатюрна електроника в носимо устройство. Тук идва важната уговорка. Не можем просто да намалим чертежа на 486 във Photoshop и да получим реален 22-нанометров процесор. Съвременните транзистори имат съвсем различна структура, електрически характеристики и токове на утечка. Интерконектите не се мащабират идеално, паметта има собствени ограничения, а напрежението отдавна не намалява със същото темпо като размерите на транзисторите. Това е една от причините класическото „мащабиране на Денард“, което десетилетия позволяваше по-малките транзистори едновременно да бъдат по-бързи и по-икономични, постепенно да спре да работи. Когато размерите станаха достатъчно малки, токовете на утечка се превърнаха в сериозен фактор, а работното напрежение вече не можеше да продължава да пада със същата скорост. Затова „около 2 mW“ трябва да се възприема като интересна теоретична оценка, а не като спецификация на процесор, който действително е бил произведен. Още по-интересното е, че съвременните микроконтролери показват колко реалистичен е самият порядък на величината. Например STM32L4 с ядро Arm Cortex-M4 може при определен режим да постигне консумация от около 41 µA/MHz при използване на вградения импулсен регулатор. При 33 MHz това означава само няколко миливата за работещ микроконтролер, който освен процесорно ядро съдържа памет и множество периферни блокове. Друг Cortex-M4 микроконтролер на NXP достига около 200 µA/MHz и също е предназначен за системи, в които ниската консумация е основен приоритет. Тези процесори не са „модерни 486“ и архитектурите им са съвсем различни, но сравнението показва нещо важно: изчислителна сложност от мащаба на персонален компютър от началото на 90-те днес спокойно се побира в енергийния бюджет на малко вградено устройство. Технически тук трябва да развалим хубавата легенда поне малко. Ако приемем 2–3 mW само за процесора, неголяма батерия действително би могла да го захранва много дълго. При типична литиева батерия тип CR2032 например говорим за дни, а при по-големи батерии от този клас – потенциално за седмици. Но компютърът, който изпълнява Doom, не се състои само от процесора. Необходими са оперативна памет, графична система, устройство за съхранение, контролери, дисплей и останалата електроника. Те лесно биха консумирали многократно повече от самия хипотетичен 486. Затова твърдението, че „Doom би работил един месец от батерия за часовник“, е прекрасно за интернет, но не бива да се приема буквално за цяла компютърна система. Истинският извод от този експеримент всъщност не е колко малко електричество би консумирал старият процесор. По-впечатляващо е колко драматично се е променило понятието ни за изчислителна мощ. През 1989 г. Intel 486 е висок клас технология с над един милион транзистора и производителност, която превръща тогавашния персонален компютър в сериозна машина. Intel отбелязва, че компютър с 486 може да бъде около 50 пъти по-производителен от оригиналния IBM PC с Intel 8088. Днес приблизително същият мащаб на изчислителна сложност може да се срещне в контролери, които следят датчик, управляват мотор или прекарват по-голямата част от живота си в режим на сън, захранвани от малка батерия. И това може би е най-добрият начин да разберем истинския мащаб на прогреса при полупроводниците: някогашният мозък на мощен настолен компютър днес е задача за електроника, която може да работи с миливати.