home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Telecom / 1996-04-telecom-walnutcreek.iso / george.gilder.essays / bandwidth.tidal.wave < prev    next >
Internet Message Format  |  1994-12-20  |  58KB

  1. Received: from delta.eecs.nwu.edu by MINTAKA.LCS.MIT.EDU id aa02866;
  2.           14 Dec 94 1:56 EST
  3. Received: by delta.eecs.nwu.edu (4.1/SMI-4.0-proxy)
  4.     id AA02788; Tue, 13 Dec 94 20:37:50 CST
  5. Return-Path: <telecom>
  6. Received: by delta.eecs.nwu.edu (4.1/SMI-4.0-proxy)
  7.     id AA02774; Tue, 13 Dec 94 20:37:48 CST
  8. Date: Tue, 13 Dec 94 20:37:48 CST
  9. From: telecom@delta.eecs.nwu.edu (TELECOM Digest (Patrick Townson))
  10. Message-Id: <9412140237.AA02774@delta.eecs.nwu.edu>
  11. To: telecom
  12. Subject: The Bandwidth Tidal Wave by George Gilder
  13.  
  14. Here is another in the excellent series of essays by George Gilder. This
  15. one comes from his newest book, Telecosm, to be published next year.
  16. I am really pleased to send this out to the net and the Digest mailing
  17. list. Like other articles by Gilder, this will be on permanent display
  18. in the Telecom Archives. As before, Gordon Jacobson will introduce the
  19. text.
  20.  
  21. PAT
  22.  
  23.  Date: Thu, 08 Dec 1994 18:20:39 -0500
  24.  From: gaj@portman.com (Gordon Jacobson)
  25.  Subject: Gilder's 10th Telecosm Article - The Bandwidth Tidal Wave
  26.  
  27.  
  28.    This series of articles by George Gilder provide some interesting
  29. technological and cultural background that helps prepare readers to
  30. better understand and place in proper perspective the events relative
  31. to the National Data Super Highway, which are unfolding almost daily
  32. in the national press.  I contacted the author and Forbes and as the
  33. preface below indicates obtained permission to post on the Internet.
  34. Please note that the preface must be included when cross posting or
  35. uploading this article.
  36.  
  37.  
  38.          The following article, The Bandwidth Tidal Wave, was
  39.          first published in Forbes ASAP, December 5, 1994.
  40.          It is a portion of George Gilder's book, Telecosm,
  41.          which will be published next year by Simon & Schuster,
  42.          as a sequel to Microcosm, published in 1989 and Life
  43.          After Television published by Norton in 1992.
  44.          Subsequent chapters of Telecosm will be serialized in
  45.          Forbes ASAP.
  46.  
  47.  
  48.                            THE BANDWIDTH TIDAL WAVE
  49.                                       BY
  50.                                 GEORGE GILDER
  51.  
  52.                Craig Mundie of Microsoft thinks that Tiger,
  53.                his video-on-demand operating system, signals
  54.                a fundamental shift in the computer industry.
  55.                Ruling the new era will be bandwidth measured
  56.                in billions of bits per second rather than in
  57.                the millions of instructions per second of
  58.                current computers.
  59.  
  60.  
  61.             "We'll have infinite bandwidth in a decade's time." 
  62.                -- Bill Gates, PC Magazine, Oct. 11, 1994.
  63.  
  64.  
  65.    ANDREW GROVE, TITAN OF INTEL, is widely known for his belief, born
  66. in the vortex of the Hungarian Revolution and honed in the trenches of
  67. Silicon Valley, that "only the paranoid survive."$ If so, the Intel
  68. chief may soon need to resharpen the edges of fear that have driven
  69. his company to the top.  Looming on the horizons of the global
  70. computer industry that Grove now shapes and spearheads is a gathering
  71. crest of change that threatens to reduce the micropocessor's supremacy
  72. and reestablish the information economy on new foundations.  Imparting
  73. a personal edge to the challenge are the restless energies of
  74. Microsoft's Bill Gates and Tele-Communications Inc.'s John Malone,
  75. providing catalytic capital and leadership for the new tides of the
  76. telecosm.
  77.  
  78.    Grove's response is seemingly persuasive.  "We have state-of-the-art 
  79. silicon technology, state-of-the art microprocessor design skills and
  80. we have mass production volumes." These huge assets endow Intel as a
  81. global engine of growth with 55% margins and more than 80% market
  82. share in the single most important product in the world economy.  Why
  83. indeed should Grove worry?
  84.  
  85.    One word only may challenge him and with him much of the existing
  86. computer establishment.  Let us paraphrase a 1988 speech by John
  87. Moussouris, chairman and chief executive of the amazing Silicon Valley
  88. startup MicroUnity, which gains a portentous heft from being financed
  89. heavily by Gates and Malone: If the leading sage of computer design,
  90. in his last deathbed gasp, wanted to impart in one word all of his
  91. accumulated wisdom about the coming era to a prodigal son rushing home
  92. to inherit the business, that one word would be "bandwidth." Andy
  93. Grove knows it well.  Early this year he memorably declaimed: "If you
  94. are amazed by the fast drop in the cost of computing power over the
  95. last decade, just wait till you see what is happening to the cost of
  96. bandwidth."
  97.  
  98.    Eric Schmidt, chief technical officer of Sun Microsystems, is one
  99. of the few men who have measured this coming tide and mastered some of
  100. its crucial implications.  His key insight is that the onrush of
  101. bandwidth abundance overthrows Moore's Law as the driving force of
  102. computer progress.  Until now progress in the computer industry has
  103. ridden the revelation in 1979 by Intel co-founder Gordon Moore that
  104. the density of transistors on chips, and thus the price-performance of
  105. computers, doubles every 18 months.  Soon, however, Schmidt ordains,
  106. bandwidth will be king.
  107.  
  108.    Bandwidth is communications power -- the capacity of an information
  109. channel to transmit bits without error in the presence of noise.  In
  110. fiber optics, in wireless communications, in new dumb switches, in
  111. digital signal processors, bandwidth will expand from five to 100
  112. times as fast as the rise of microprocessor speeds.  With the rapid
  113. spread of national networks of fiber and cable, the dribble of
  114. kilobits (thousands of bits) from twisted-pair telephone lines is
  115. about to become a firehose of gigabits (billions of bits).  But the PC
  116. is not ready.  Attach the firehose to the parallel port of your
  117. personal computer and the stream of bits becomes a blast of data
  118. smithereens.
  119.  
  120. TSUNAMI OF GIGABITS
  121.  
  122.    The bandwidth bottleneck of telephone wires has long allowed the
  123. computer world to live in a strange and artificial isolation.  In the
  124. computer world, Moore's Law has reigned.  At its awesome exponential
  125. pace, computer price-performance would increase some one hundredfold
  126. every 10 years.  This means that for the price of a current 100 mips
  127. (millions of instructions per second) Pentium machine, you could buy a
  128. computer in 2004 running 10 billion instructions per second.  Since
  129. today the fastest bit streams routinely linked to computers run 100
  130. times slower, at 10 megabits per second on an Ethernet, 10 bips seems
  131. adequate as a 10-year target.  All seems fine in computer land, where
  132. users rarely wonder what happens after the wire reaches the wall.
  133.  
  134.    In the face of the 10 times faster increase in bandwidth, however,
  135. Moore's Law seems almost paltry.  The rise in bandwidth does not
  136. follow the smooth incremental ascent that the heroic exertions,
  137. inventions and investments of Andy Grove and his followers have
  138. maintained in microchips.  bandwidth bumps and grinds and then
  139. volcanically erupts.  The communications equivalent of those 10 bips
  140. that would take 10 years to reach according to the existing trend
  141. would be 10-gigabit-per-second connections to their corporate
  142. customers next year.
  143.  
  144.    During the very period of apparent bandwidth doldrums during the
  145. 1980s, phone companies installed some 10 million kilometers of optical
  146. fiber.  So far only an infinitesimal portion of its potential
  147. bandwidth has been delivered to customers.  Moussouris estimates that
  148. the bandwidth of fiber has been exploited one million times less fully
  149. than the bandwidth of coax or twisted pair copper.
  150.  
  151.    Nonetheless, the tide is now gathering toward a crest.  This year,
  152. MCI offers its corporate customers access to a fiber connection at 2.4
  153. gigabits per second.  Next year that link will run at 10 gigabits per
  154. second for the same price.  Two years after that it is scheduled to
  155. rise to 40 gigabits per second.  Meanwhile, at Martlesham Heath in the
  156. United Kingdom, home of British Telecom's research laboratories, Peter
  157. Cochrane announced in early September that he could send some 700
  158. separate wavelength streams in parallel down a single fiber-optic
  159. thread the width of a human hair.  Peter Scovell of Northern Telecom's
  160. Bell Northern Research facility declares that by using "solitons"--an
  161. exotic method of keeping the bits intact at high speeds through a kind
  162. of surface tension counterbalancing dispersion in the fiber--it will
  163. be possible to carry 2.4 gigahertz (billions of cycles per second) on
  164. each wave length stream.  That would add up to more than 1,700
  165. gigahertz on every fiber thread.
  166.  
  167.    Blocking such bandwidths until recently was what is called in the
  168. optics trade the "electronic bottleneck." The light signals had to be
  169. converted to electronic pulses every 35 kilometers in order to be
  170. amplified and regenerated.  Thus fiber optics could not function any
  171. faster than these electronic amplifiers did, or between two and 10
  172. gigahertz.  In the late 1980s, however, a team led by David Payne of
  173. the University of Southampton pioneered the concept of doping a fiber
  174. with the rare earth element erbium, to create an all-optical broadband
  175. amplifier.  Perfected at Bell Labs, NTT and elsewhere, this device
  176. overcomes the electronic bottleneck and allows communications entirely
  177. at the speed of light.
  178.  
  179.    IBM's optical guru Paul Green prophesies that within the next
  180. decade or so it will be possible to send some 10,000 wavelength
  181. streams down a single fiber thread.  Long prophesied by fiber optics
  182. pioneer Will Hicks, these developments remain mostly in the esoteric
  183. domains of optical laboratories.  But IBM recently installed its first
  184. all-optical product -- its MuxMaster -- for a customer running 20
  185. wavelengths on a fiber connecting offices in New York to a backup tape
  186. drive in New Jersey.  Telephone companies from Italy to Canada are now
  187. deploying erbium-doped amplifiers.  Long the frenzied pursuit of
  188. telecom laboratories from Japan to Dallas and government bodies from
  189. ARPA to NTT (now turning private), all-optical networks have become
  190. the object of entrepreneurial startups, such as Ciena and Erbium
  191. Networks.
  192.  
  193.    Returning from the ethers of innovation to existing broadband
  194. technology connecting to people's homes, Craig Tanner of CableLabs in
  195. Louisville, Colo., maintains that a typical cable coax line can
  196. accommodate two-way streams of data totaling eight gigabits per
  197. second.  In Cambridge and other eastern Massachusetts cities,
  198. Continental Cablevision is now taking the first steps toward
  199. delivering some of this bandwidth for Andy Grove's PC users.  Today,
  200. using Digital Equipment's LANCity broadband two-way cable modems,
  201. David Fellows, Continental's chief technical officer, can offer 10
  202. megabits per second Ethernet capability 70 miles from your office.
  203. That increases the current 9.6 kilobits per second speeds of most
  204. telephone modems by a factor of 1,000.
  205.  
  206.    The most important short-term contributor to the tides of bandwidth
  207. is a new communications technology called asynchronous transfer mode.
  208. ATM is to telecommunications what containerization is to transport.
  209. It puts everything into same-sized boxes that can be readily handled
  210. by automated equipment.  Just as containerization revolutionized the
  211. transport business, ATM is revolutionizing communications.  In the
  212. case of ATM, the boxes are called cells and each one is 53 bytes long,
  213. including a five-byte address.  The telephone industry chose 53 bytes
  214. as the largest possible container that could deliver real-time voice
  215. communications.  But the computer industry embraced it because it
  216. allows fully silicon switching and routing.  Free of complex software,
  217. small packets of a uniform 53 bytes can be switched at enormous speeds
  218. through an ATM network and dispatched to the end users on a fixed
  219. schedule that can accommodate voice, video and data, all at once.
  220.  
  221.    Available at rates of 155 megabits per second and moving this year
  222. to 622 megabits and 2.4 gigabits, ATM switches from Fujitsu, IBM,
  223. AT&T, Fore Systems, Cisco Systems, SynOptics Communications and every
  224. other major manufacturer of hubs and routers will swamp the ports of
  225. personal computers over the next five years.
  226.  
  227.    Why should all this bandwidth arouse the competitive fire of Andy
  228. Grove?  The new explosions of bandwidth enable interactive multimedia
  229. and video, riding on radio frequencies, into every household --
  230. through the air from satellites and terrestrial wireless systems,
  231. through fiberoptic threads and cable TV and even phone-company coax.
  232.  
  233.    If the personal computer cannot handle these streams, John Malone's
  234. set-top boxes, Sega or Nintendo game machines or Bill Gates's new
  235. communications technology will.  A communications technology that can
  236. manage multimedia in full flood can also in time relegate one of
  237. Grove's CPUs to service as a minor peripheral.  The huge promise of
  238. the PC industry, with its richness of productivity tools and cultural
  239. benefits, could give way to an incoherent babel of toys, videophones
  240. and 3D games.
  241.  
  242.    Redeeming the new era for the general-purpose PC entails overcoming
  243. the technical culture and mindset of bandwidth scarcity.  In today's
  244. world of bandwidth scarcity, arrays of special-purpose microprocessors
  245. constantly use their hard-wired computer cycles to compensate for the
  246. narrow bandwidth of existing channels and to make up for the small
  247. capacity of the fast, expensive memories where the data must be
  248. buffered or stored on the way.  This is the world that Intel dominates
  249. today--a world of CPUs incapable of handling full multimedia and radio
  250. frequency demands, a world of narrowband four-kilohertz pipes to the
  251. home accessed by modems at 9.6 kilobits per second and a world of what
  252. Moussouris call arrays of "twisty little processors," such as MPEG
  253. (Motion Picture Experts Group) decoders from C-Cube and IIT, graphics
  254. accelerators from Texas Instruments and an array of chips from Intel.
  255.  
  256.    By fixing the necessary algorithms in hardware, these devices
  257. bypass the time-consuming tasks of retrieving software instructions
  258. and data from memory.  Thus these chips can perform their functions at
  259. least 100 times faster than more general-purpose devices, such as
  260. Intel's Pentium, that use software.  But all this speed comes at the
  261. cost of rigid specialization.  An MPEG-1 processor cannot even decode,
  262. MPEG-2.  When the technology changes, you have to replace the chip.
  263. Such special-purpose devices now handle the broadband heavy lifting
  264. for video compression and decompression, digital radio processing,
  265. voice and sound synthesis, speech recognition, echo cancellation,
  266. graphics acceleration and other functions too demanding for the
  267. central processor.
  268.  
  269.    By contrast, contemplate a world of bandwidth abundance.  In a
  270. world of bandwidth abundance, specialized, hard-wired processing will
  271. be mostly unnecessary.  In the extreme case, images can flow
  272. uncompressed through the network and onto the display.  Bandwidth will
  273. have obviated thousands of mips of processing.  The microprocessor
  274. instead can focus on managing documents on the screen, popping up
  275. needed information from databases, performing simulations or
  276. visualizations and otherwise enriching the conference.  The arrival of
  277. bandwidth abundance transforms the computing environment.
  278.  
  279.    Led by Grove's and Intel's bold investments in chip-making
  280. capability -- some $ 2.4 billion in 1994 alone--the entire information
  281. industry has waxed fat and happy on the bonanzas of Moore's Law.  Now,
  282. however, some industry leaders are gasping for breath.  Exkhard
  283. Pfeiffer of Compaq has denounced Intel's avid campaign to shift
  284. customers toward the leading-edge processors such as Pentium,
  285. embodying the latest Moore's Law advances.  Gordon Moore himself has
  286. recently questioned whether the pace of microchip progress can
  287. continue in the face of wafer factory costs rising toward $ 2 billion
  288. for a typical "fab." He has pronounced a new Moore's Law: The costs of
  289. a wafer fab double for each new generation of microprocessor.
  290.  
  291.    Sorry, but the new world of the telecosm offers no rest for weary
  292. microchip magnates or future-shocked PC producers.  Driven by the new
  293. demands of video and multimedia, the pace of advance will now
  294. acclerate sharply rather than slow down.
  295.  
  296. FEEDING THE TIGER
  297.  
  298.    Contemplate the advance of the Tiger, Microsoft's all-software
  299. scheme for video-on-demand based entirely on PCs.  Although Tiger has
  300. been presented as merely another way to build a "movie central" for
  301. cable headends or telco central offices, its real promise is not to
  302. redeem the existing centralized structure of video but to allow any PC
  303. owner to create a headend in the kitchen for video-on-demand.  Today,
  304. such capability would mean buying a supercomputer plus an array of
  305. expensive boards containing special-purpose processors.  Tiger's
  306. consummation as a popular product therefore will require a new regime
  307. of semiconductor progress.
  308.  
  309.    Driven by this imperative, a pioneering combine of Gates, Malone
  310. and Moussouris is making an audacious grab for supremacy in the
  311. telecosm.  Just three miles from Intel and fueled by ideas from a 1984
  312. defector from an Intel fabrication team, Moussouris's MicroUnity is a
  313. flagrantly ambitious Sunnyvale, Calif., startup launched in 1988.
  314. Fueled by some $ 15 million from Microsoft and $ 15 million from TCI,
  315. among several other rumored backers, it plans a transformation of
  316. chip-making for the age of the telecosm, optimized for communications
  317. rather than computations.
  318.  
  319.    MicroUnity's goal is a general-purpose mediaprocessor, software
  320. programmable, that can run at no less than 400 billion bits per second
  321.  -- some hundreds of times faster than a Pentium -- and perform all the
  322. functions currently done in special-purpose multimedia devices.
  323. Escaping the tyranny of fixed hardware standards, the mediaprocessor
  324. could receive decompression codes and other protocols, algorithms and
  325. services over the network with the video to be displayed in real time.
  326.  
  327. THE GREAT BANDWIDTH SWITCH
  328.  
  329.    In launching Tiger and MicroUnity, Gates and Malone are signaling a
  330. fundamental shift in the industry.  Ruling the new era will be
  331. bandwidth or communications power, measured in billions of bits per
  332. second rather than in the millions of instructions per second of
  333. current computers.  The telecosmic shift from mips to bandwidth, from
  334. storage-oriented computing to communications processing, will change
  335. the entire structure of information technology.
  336.  
  337.    In the past, the industry has been driven by increases in computer
  338. power embodied in new generations of microprocessors--from the 8086 to
  339. the Pentium and on to the P-6 and new Reduced Instruction Set
  340. screamers such as the Power PC, Digital Equipment's Alpha and Silicon
  341. Graphics new R-1000 (the latest in the family from Moussouris's
  342. previous company Mips Computer, now owned by Silicon Graphics).
  343. External computer networks typically run much more slowly than
  344. internal networks, the backplane buses connecting microprocessors,
  345. memories, keyboards and screens.  These buses race along at some 40
  346. megabits per second, up to Intel's new giabit-per-second PCI bus.
  347. Even when computers are linked in local area networks in particular
  348. buildings at 10 megabit-per-second Ethernet speeds, they face a
  349. communications cliff at LAN's end: the four-kilohertz wires of the
  350. telephone company.  Under this regime, the processor is king and
  351. Moore's Law dictates the pace of change.
  352.  
  353.    In the age of the telecosm, however, all these rules collapse.
  354. When the network increasingly runs faster than the processors and
  355. buses in the PC, the computer "hollows out," in the words of Eric
  356. Schmidt.  The network becomes the bus and any set of interconnected
  357. processors and memories can become a computer regardless of their
  358. location.  In this bandwidth-driven world, the key chips are
  359. communications processors, such as digital signal processors (DSPs)
  360. and MicroUnity's mediaprocessors, which must function at the pace of
  361. the network firehose rather than at the pace of the Pentium.
  362.  
  363.    For the last five years, communications processors have indeed been
  364. improving their price/performance tenfold every two years -- more than
  365. three times as fast as microprocessors.  This kind of difference add
  366. up.  Soaring DSP capabilities have already made possible the achievement 
  367. of many new digital technologies previously unattainable.  Among them
  368. are digital video compression, video teleconferencing, broadband
  369. digital radios pioneered by Steinbrecher (see Forbes ASAP, April 11,
  370. 1994), digital echo cancellation and spread-spectrum cellular systems
  371. that allow 100% frequency reuse in every cell.  All these schemes
  372. require processing speeds far in excess of the bit rate of the
  373. information.
  374.  
  375.    For example, in accord with the prevailing MPEG standards, digital
  376. video compression produces a bit stream running at between 1.5 and six
  377. megabits per second.  But in order to produce this signal manageable
  378. by a 100 mips Pentium, a supercomputer or special-purpose machine must
  379. process raw video bit flowing 100 times as fast as the compressed
  380. format -- uncompressed video at a pace of 150 to 600 megabits per
  381. second.  The complex and exacting process of compressing this onrush
  382. of bits -- compensating for motion, comparing blocks of pixels for
  383. redundancy, smoothing out the flow of data--entails computer
  384. operations running 1,000 times as fast as the raw video bits.  That
  385. is, the video compression algorithm requires a processing speed of
  386. between 150 and 600 gigabits per second -- hundred of times faster than
  387. the Pentium.
  388.  
  389.    Similarly, just to digitize radio signals requires a sampling rate
  390. twice as fast as the radio frequency -- at a time when new wireless
  391. personal communications systems are moving to the two gigahertz bands
  392. and wireless cable is moving to 28 gigahertz.  A broadband digital
  393. radio must handle some large multiple of the highest frequency it will
  394. process.  Code division multiple access (CDMA) cellular systems depend
  395. on a spreading code at least 100 times faster than the bit rate of the
  396. message.
  397.  
  398.    In order to feed the Tiger and other such bandwidth-hungry systems,
  399. communications processors will have to continue this breathtaking
  400. binge of progress beyond the bounds of the microcosm.  Grove does not
  401. believe this possible.  He contends that the surge in DSP will dwindle
  402. and converge with Moore's Law, allowing the central processor to suck
  403. in functions currently performed in digital signal processors and
  404. other communications chips.  DSP is nice, Grove observes, "but it is
  405. not free--unless, that is, it is performed in the Intel CPU, obviating
  406. the need to buy a DSP chip at all.
  407.  
  408.    But in an era when the network advances faster than the CPU, it is
  409. more likely that communications processors will gradually "suck in"
  410. and "hollow out" the functions of the CPU, rather than the other way
  411. around.  Echoing Sun's perennial slogan, Schmidt predicts that the
  412. network will become the computer.  In this era, Moore's Law and the
  413. law of the microcosm are no longer the driving force of progress in
  414. information technology.  Bandwidth is king.
  415.  
  416.    As the great pioneer of communications theory Claude Shannon wrote
  417. in 1948, bandwidth is a replacement for switching.  Since ultimately a
  418. microprocessor is a set of millions of transistor switches inscribed
  419. on a chip, bandwidth can even serve as a substitute for mips.  With
  420. sufficient communication, engineers can duplicate any computer network
  421. topology they want.  As the network becomes the computer, they thus
  422. redefine the optimal architectures of computing.  As an example, take
  423. the problem of video-on-demand now being confronted by every major
  424. company in the industry from IBM to Microsoft.
  425.  
  426.    In 1992, Microsoft assigned this problem to Craig Mundie, a veteran
  427. of Data General in Massachusetts, who had gone on to found Alliant
  428. Computer, one of the more successful of the massively parallel
  429. computer firms.  As a supercomputer man, Mundie initially explored a
  430. hardware solution, hiring a team of computer designers from
  431. Supercomputer Systems Inc.  SSI was Steve Chen's effort to follow up
  432. on his successes at Cray Research with a machine for IBM.  Although
  433. IBM ultimately closed SSI down, Chen commanded some of the best talent
  434. in supercomputers.  Mundie hired George Spix and a team from SSI.
  435.  
  436.  
  437. LOOKING TO SOFTWARE
  438.  
  439.    On the surface, video-on-demand seems a super-computer task.  It
  440. entails taking tens of thousands of streams of digital images,
  441. smoothing them into real-time flows, and switching them to the
  442. customers requesting them.  Essentially huge hierarchies of storage
  443. devices, including fast silicon memories, connected through a
  444. specialized switching fabric to arrays of fast processors,
  445. supercomputers seem perfectly adapted to video-on-demand, which as
  446. Bill Gates explains, is "essentially a switching problem." This is the
  447. solution chosen by Oracle Systems, using its nCube supercomputer, and
  448. by Silicon Graphics, employing its PowerChallenge server.
  449.  
  450.    According to Mundie, the SSI team developed an impressive video
  451. server design.  But they soon discovered they were in the wrong
  452. company.  As Gates told Forbes ASAP, "Microsoft looks for a software
  453. solution to all problems.  IBM looks for a mainframe hardware
  454. solution.  Larry Ellison owned a supercomputer company so he looked
  455. for that solution.  Fortunately for us, software solutions are the
  456. most scalable, flexible, fault-tolerant and low cost."
  457.  
  458.    Enter Rick Rashid, a professor from Carnegie Mellon and designer of
  459. the Mach kernel adopted by Next, IBM and the Open Software Foundation
  460. and incorporated in part in Mircosoft's Windows NT operating system.
  461. Rashid joined Microsoft in September 1991 and began to focus on
  462. video-on-demand in 1992.  Like most other people confronting this
  463. challenge, he first assumed that the huge bit streams involved would
  464. require specialized hardware -- RAID (redundant arrays of inexpensive
  465. disk) storage, fast buffer memories and supercomputer-style switches.
  466. Soon, however, he came to the conclusion that progress in the personal
  467. computer industry would enable an entirely software solution.
  468.  
  469.    For example, the memory problem illustrates a tradeoff between
  470. bandwidth and processing speed.  Expensive hierarchies of RAID drives
  471. and semiconductor buffer memories managed by complex controller logic
  472. can speed the bit streams to the switch at the necessary pace.  But
  473. Rashid and Mundie saw that bandwidth offered a cheaper solution.
  474. Through clever software, you could "stripe" the film bits across large
  475. arrays of conventional disk drives and gain speed through bandwidth.
  476. Rather than using one fast memory, plus fast processors, and
  477. hard-wired fault tolerance to send the movie reliably to a customer,
  478. you spread the images across arrays of cheap, slow disk
  479. drives -- Seagate Barracudas -- which, working in parallel, offer
  480. bandwidth and redundancy limited only the the number of devices.
  481. Having dispensed with the idea of contriving expensive hardware
  482. solutions for the memory problem, Rashid recognized that with Windows
  483. NT he commanded an operating system with real-time scheduling
  484. guarantees that laid the foundation for a software solution.  On it,
  485. he could proceed to build Tiger as a continuous digital stream
  486. operating system.
  487.  
  488.    Liberated from special-purpose hardware, the team could revel in
  489. all the advantages of using off-the-shelf personal computer
  490. components.  Mundie explains: "The personal computer industry commands
  491. intrinsic volume and a multisupplier structure that takes anything in
  492. its path and drives its costs to ground." A burly entrepreneur of
  493. massively parallel supercomputers, Mundie became a fervent convert to
  494. the manifest destiny of the PC to dominate all other technologies in
  495. the race to multimedia services, grinding all costs and functions into
  496. the ground of microprocessor silicon.
  497.  
  498.    Video-on-demand has been heralded as the salvation of the
  499. television industry, the supercomputer industry, the game industry,
  500. the high-end server industry.  It has been seen as Microsoft's move
  501. into hardware.  Yet nowhere in the Tiger Laboratory in Building Nine
  502. is there any device made by any TV company, supercomputer firm,
  503. workstation company, or Microsoft itself.  On one side of the room are
  504. 12 monitors.  On the other side are 12 Compaq computers piled on top
  505. of each other, said to be simulating set-top boxes.  Next to these are
  506. a pile of Seagate Barracuda disk drives, each capable of holding the
  507. nine gigabytes of video in three high-resolution compressed movies.
  508. Next to them are another pile of Compaq computers functioning as video
  509. servers.
  510.  
  511.    All this gear works together to extend Microsoft's long mastery of
  512. the science of leverage, getting most of the world to drive costs to
  513. ground -- or grind cost into silicon -- while the grim reapers of Redmond
  514. collect tolls on the software.  Exploiting another of Sun Microsystems
  515. co-founder Bill Joy's famous laws -- "The smartest people in every field
  516. are never in your own company" -- Gates has contrived to induce most of
  517. the personal computer industry, from Bangalore to Taiwan, to work for
  518. Microsoft without joining the payroll.
  519.  
  520.    In the new world of bandwidth abundance, however, it is no longer
  521. sufficient to leverage the PC industry alone.  Gates is now reaching
  522. out to leverage the telephone and network equipment manufacturing
  523. industries as well.  Transforming all this PC hardware into a "Tiger"
  524. that can consume the TV industry is an ATM switch.  In the Tiger
  525. application, once one ATM switch has correctly sequenced the movie
  526. bits streaming from the tower of Seagate disks, another ATM switch in
  527. a metropolitan public network will dispatch the now ordered code to
  528. the appropriate display.  Microsoft's Tiger and its client "cubs" all
  529. march in asynchronous transfer mode.
  530.  
  531.  
  532. THE MASTERS OF LEVERAGE
  533.  
  534.    Why is this a brilliant coup?  It positions Microsoft to harvest
  535. the fruits of the single most massive and far-reaching project in all
  536. electronics today.  Some 600 companies are now active in the ATM
  537. forum, with collective investments approaching $ 10 billion and rising
  538. every year.  Not only are ATM switches produced by a competitive swarm
  539. of companies resembling the PC industry, ATM also turns networks of
  540. small computers into scalable supercomputers.  It combines with
  541. fiber-optic links to provide a far simpler, more modular and more
  542. scalable solution than the complex copper backplane buses that perform
  543. the same functions in large computers.  ATM and fiber prevail by using
  544. bandwidth as a substitute for complex protocols and computations.
  545.  
  546.    Microsoft Technical Director Nathan Myhrvold points to the Silicon
  547. Graphics PowerChallenge superserver as a contrast.  "They have a bus
  548. that can handle 2.4 gigabytes per second and which is electrically
  549. balanced to take a bunch of add-in cards (for processor and memory)."
  550. The complexities of this solution yield an expensive machine, costing
  551. more than $ 100,000, with specialized DRAM boards, for example, that
  552. cost 10 times as much per megabyte as DRAM in a PC.
  553.  
  554.    This problem is not specific to Silicon Graphics.  All
  555. supercomputers with multiple microprocessors linked with fast buses
  556. face the same remorseless economics and complexities.  By contrast,
  557. the $ 30,000 Fore systems ATM switch being used in Tiger prototypes -- 
  558. together with the PCI buses in the PCs on the network -- supply the
  559. same 2.4 gigabytes per second of bandwidth that the PowerChallenge
  560. does.  And, as Myhrvold points out, "ATM prices are dropping like a
  561. stone."
  562.  
  563.    The Microsoft sage explains: ATM switches linked by fiber optic
  564. lines are far more efficient at high bandwidth than copper buses on a
  565. backplane.  ATM allows "fault tolerance and other issues to be handled
  566. in software by treating machines (or disks, or even the ATM switch
  567. itself) as being replaceable and redundant, with hot spares standing
  568. by."
  569.  
  570.    As Gates told ASAP, video-on-demand is essentially a switching
  571. problem.  You can create an expensive, proprietary, and unscalable
  572. switch using copper lines and complex protocols on the backplane of a
  573. supercomputer, or you can use the bandwidth of fiber optics and ATM as
  574. a substitute for these complexities.  You can put the ATM switches
  575. wherever you need them to create a system optimized for any application, 
  576. allowing any group of PCs using Windows NT and PCI buses to function
  577. as video clients or servers as desired.  As Microsoft leverages the
  578. world, it won't object if the world chooses to lift NT into the
  579. forefront of operating systems in unit sales.
  580.    
  581.    Mundie and his assistant Redd Becker earnestly explain the virtues
  582. of this scheme and demonstrate its robustness and fault tolerance by
  583. disabling several of the disk drives, cubs and servers without
  584. perceptibly affecting the 12 images on the screen.  They offer it as a
  585. system to function as a movie central server resembling the Oracle
  586. nCube system adopted by Bell Atlantic, or the Silicon Graphics system
  587. used by Time Warner in its heralded Orlando project.  But the Tiger is
  588. fundamentally different from these systems in that it is completely
  589. scalable and reconfigurable, functioning with full VCR interactivity
  590. for a single citizen or for a city.  It epitomizes the future of
  591. computing in the age of ATM, a system that will soon operate at up to
  592. 2.4 gigabits per second.  Two point four gigabits per second is more
  593. than twice as fast as the Intel PCI bus that links the internal
  594. components of a Pentium-based personal computer.
  595.  
  596.    Thus, ATM technology can largely eclipse the difference between an
  597. internal hard drive and an external Barracuda, between a video client
  598. and a video server.  To the CPU, a local area network or even a wide
  599. area network running ATM can function as a motherboard backplane.
  600. With NT and Tiger software, PCs will be able to tap databases and
  601. libraries across the world as readily as they can reach their own hard
  602. disks or CD-ROM drives.  Presented as an application-specific system
  603. for multimedia or movie distribution in real time, it is in fact a new
  604. operating system for client-server computing in the new age of image
  605. processing.
  606.  
  607.    Gordon Bell, now on Microsoft's technical advisory board, sums up
  608. the future of computing in an ATM world: "We can imagine a network
  609. with a range of PC-sized nodes costing between $ 500 and $ 5,000 that
  610. provide person-to-person communication, television and when used
  611. together (including in parallel), an arbitrarily large computer.
  612. Clearly, because of standards, ubiquity of service and software market
  613. size, this architecture will drive out most other computer structures
  614. such as massively parallel computers, low-priced workstations and all
  615. but a few special-purpose processors.  This doomsday for hardware
  616. manufacturers will arrive before the next two generations of computer
  617. hardware play out at the end of the decade.  But it will be ideal for
  618. users." And for Microsoft.
  619.  
  620.    For manufacturers of equipment that feeds the Tiger, however, what
  621. Bell calls "doomsday for hardware manufacturers: may well be as
  622. profitable as the current rage of "Doom," the new computer game
  623. infectiously spreading from the Internet into computer stores.  The
  624. new Tiger model provides huge opportunities for manufacturers of new
  625. ATM switches on every scale, for PCs equipped with fast video buses
  626. such as PCI, for vendors of network hardware and software, and perhaps
  627. most of all for the producers of the new communications processors.
  628.  
  629.    For all the elegance of the Tiger system, however, Gates
  630. understands that it cannot achieve its goals within the constraints of
  631. Moore's Law in the semiconductor industry.  The vision of "any high
  632. school dropout buying PCs and entering the interactive TV business"
  633. cannot prevail if it takes a supercomputer to compress the images and
  634. an array of special-purpose processors to decode, decrypt and
  635. decompress them.  Facing an ATM streams of 622 megabits per
  636. second--perhaps uncompressed video, 3-D or multimedia images--Eric
  637. Schmidt points out, a 100 mips Pentium machine would have to process
  638. 1.47 million 53-byte cells a second.  That means well under 100
  639. instruction cycles to read, store, display and analyze a packet.
  640. Since most computers use many cycles for hidden background tasks, the
  641. Pentium could not begin to do the job.  Gate's adoption of Tiger, his
  642. alliance with TCI, his investments in Teledesic, Metricom, and
  643. MicroUnity, all bring home face-to-face with the limits of current
  644. computer technology in confronting the telecosm.  With MicroUnity,
  645. however, he may have arrived at a solution just in time.
  646.  
  647.    MicroUnity seems like a throwback to the early years of Silicon
  648. Valley, when all things seemed possible -- when Robert Widlar could
  649. invent a new product for National Semiconductor on the beach in Puerto
  650. Vallarta, and develop a new process to build it with David Talbert and
  651. his wife Dolores over beers on a bench at the Wagon Wheel.  It was an
  652. era when scores of semiconductor companies were racing down the
  653. learning curve to enhance the speed and functions of electronic
  654. devices.  Most of all, the MicroUnity project is a climactic episode
  655. in the long saga of the industry's struggle between two strategies for
  656. accelerating the switching speeds in computers.
  657.  
  658.  
  659. A NEW MOORE'S LAW?
  660.  
  661.    Intel Chairman Gordon Moore recently promulgated a new Moore's Law,
  662. supposedly deflecting the course of the old Moore's Law, which ordains
  663. that chip densities double every 18 months.  The new law is that the
  664. costs of a chip factory double with each generation of microprocessor.
  665. Moore speculated that these capital burdens might deter or suppress
  666. the necessary investment to continue the pace of advance in the
  667. industry.
  668.  
  669.    Gerhard ("Gerry") Parker, Intel's chief technical officer, however,
  670. presents contrary evidence.  The cost for each new struture may be
  671. approximately doubling as Moore says.  But the cost per transistor -- 
  672. and thus the cost per computer function -- continues to drop by a
  673. factor of between three and four every three years.  Not only does the
  674. number of transistors on a chip rise by a factor of four, but the
  675. number of chips sold doubles with every generation of microprocessor,
  676. as the personal computer market doubles every three years.  Thus there
  677. will be some eight times more transistors sold by Intel from a Pentium
  678. fab that from a 486 fab.  At merely twice the cost, the new fab seems
  679. a bargain.
  680.  
  681.    Of course, Intel gets paid not for transistors but for computer
  682. functions.  To realize the benefits of the new fabs, therefore, Intel
  683. must deliver new computer functions that successfully adapt to the era
  684. of bandwidth abundance.
  685.  
  686.    Moreover, it is worth noting that measured in telecosmic terms of
  687. useful terabits per second of bandwidth, a MicroUnity fab ultimately
  688. costing some $ 150 million might generate more added value than a $ 2
  689. billion megafab of Intel.
  690.  
  691.  
  692. RETURN TO LOW AND SLOW
  693.  
  694.    Since as a general rule, the more the power, the faster the switch,
  695. you can get speed by using high-powered or exotic individual
  696. components.  It is an approach that worked well for years at Cray,
  697. IBM, NEC and other supercomputer vendors.  Wire together superfast
  698. switches and you will get a superfast machine.
  699.  
  700.    The other choice for speed is to use low-powered, slow switches.
  701. You make them so small and jam them so close together, the signals get
  702. to their destinations nearly as fast as the high-powered signals.
  703. This approach works well in the microprocessor industry and in the
  704. human brain.
  705.  
  706.    Despite occasional deviations at Cray and IBM, low and slow has
  707. been the secret of all success in semiconductors from the outset.
  708. Inventor William Shockley substituted slow, low-powered transistors
  709. for faster, high-powered vacuum tubes.  Gordon Teal at Texas
  710. Instruments replaced fast germanium with slower silicon.  Jean Hoerni
  711. at Fairchild spurned the fast track of mountainous Mesa transistors to
  712. adopt a flat "planar" technology in which devices were implanted below
  713. the surface of the chip.  Jack Kilby and Robert Noyce then substituted
  714. slow resistors and capacitors as well as slow transistors on
  715. integrated circuits for faster, high-powered devices on modules and
  716. printed circuit boards.  Federico Faggin made possible the
  717. microprocessor by replacing fast metal gates on transistors with slow
  718. gates made of polysilicon.  Frank Wanlass and others replaced faster
  719. NMOS and PMOS technologies with the 1,000 times slower and 10 times
  720. lower-power Complementary Metal Oxide Semiconductors (CMOS) that now
  721. rule the industry.
  722.  
  723.    Low and slow finds its roots in the very physics of solid state,
  724. separating the microcosm from the macrocosm.  Chips consist of complex
  725. patterns of wires and switches.  In the macrocosm of electromechanics,
  726. wires were simple, fast, cool, reliable and virtually free; switches
  727. were vacuum tubes, complex, fragile, hot and expensive.  In the
  728. macrocosm, the rule was economize on switches, squander on wires.  But
  729. in the microcosm, all these rules of electromechanics collapsed.
  730.  
  731.    In the microcosm, switches are almost free -- a few millionths of a
  732. cent.  Wires are the problem.  However fast they may be, longer wires
  733. laid down on the chip and more wires connected to it translated
  734. directly into greater resistance and capacitance and more needed power
  735. and resulting heat.  These problems become exponentially more acute as
  736. wire diameters drop.  On the other hand, the shorter the wires the
  737. purer the signal and the smaller the resistance, capacitance and heat.
  738.  
  739.    This fact of physics is the heart of microelectronics.  As electron
  740. movements approach their mean free path -- the distance they can travel
  741. "ballistically" without bouncing off the internal atomic structure of
  742. the silicon -- they get faster, cheaper and cooler.
  743.  
  744.    At the quantum level, noise plummets and bandwidth explodes.
  745. Tunneling electrons, the fastest of all, emit virtually no heat at
  746. all.  It was a new quantum paradox; the smaller the space the more the
  747. room, the narrower the switches the broader the bandwidth, the faster
  748. the transport the lower the noise.  As transistors are jammed more
  749. closely together, the power delay product -- the crucial index of
  750. semiconductor performance combining switching delays with heat
  751. emission -- improves as the square of the number of transistors on a
  752. single chip.
  753.  
  754.    Since the breakthrough to CMOS in the early 1980s, however, the
  755. industry has been slipping away from the low and slow regime.  Falling
  756. for the electromechanical temptation, they are substituting fast
  757. metals for slow polysilicon.  For better performance, companies are
  758. increasingly turning to gallium arsenide and silicon germanium
  759. technologies.  Semiconductor engineers are increasingly crowding the
  760. surface of CMOS with as many as four layers of fast aluminum wires,
  761. with tungsten now in fashion among the speed freaks of the industry .
  762. The planar chips that built Silicon Valley have given way to high
  763. sierras of metal, interlarded with uneven spreads of silicon dioxide
  764. and other insulators.  Meanwhile, the power used on each chip is
  765. rising rapidly, since the increasing number of transistors and layers
  766. of metal nullify a belated move to three-volt operation from the five
  767. volts adopted with Transistor Transistor Logic in 1971.  And as the
  768. industry loses touch with its early inspiration of low and slow, the
  769. costs of wafer fabrication continue to rise -- to an extent that even
  770. demoralizes Gordon Moore.
  771.  
  772.    In radically transforming the methods of semiconductor fabrication,
  773. John Moussouris and James ("Al") Matthews, MicroUnity's director of
  774. technology, seem to many observers to be embarking on a reckless and
  775. selfdefeating course.  But MicroUnity is betting on the redemptive
  776. paradoxes of the microcosm.  Returning to low and slow, Moussouris and
  777. Matthews promise to increase peak clock speeds by a factor of five in
  778. the next two years and chip performance by factors of several hundred,
  779. launching communications chips in 1995 that function at 1.2 gigahertz
  780. and perform as many as 400 gigabits per second.
  781.  
  782.  
  783. MATTHEWS AND MEAD
  784.  
  785.    In pursuing this renewal of wafer fabrication at MicroUnity,
  786. Matthews has applied for some 70 patents and won about 20 to date.  A
  787. veteran of Hewlett-Packard's bipolar process labs who moved to Intel
  788. in the early 1980s and spearheaded Intel's switch to CMOS for the 386
  789. microprocessor, Matthews has also worked as an engineer at
  790. HP-Avantek's gallium arsenide fabs for microwave chips.  Commanding
  791. experience in diverse fab cultures, Matthews thus escapes the
  792. cognitive trap of seeing the established regime as a given, rather
  793. than a choice.
  794.  
  795.    At Aventek, Matthews plunged toward the microcosm and prepared the
  796. way for his MicroUnity process after reading an early paper by Carver
  797. Mead, the inventor of the gallium arsenide MESFET transistor.  Mead
  798. had prophesied that the behavior of these transistors would
  799. deteriorate drastically if the feature sizes were pushed below
  800. two-tenths of a micron at particular doping levels (technically
  801. impossible at the time).  In the mid-1980s, though, Matthews noticed
  802. that these feature sizes were then feasible.  Testing the Mead thesis,
  803. he was startled to discover that far from deteriorating below the Mead
  804. threshold, these transistors instead showed "startlingly anomalous
  805. levels of good behavior," marked by high gain and plummeting noise.
  806.  
  807.    Based on this discovery, he created a low-noise,
  808. gigahertz-frequency amplifier for satellite dishes being sold in the
  809. European market.  Matthew's process reduced the cost so drasticlly
  810. that Sony officials were said to be contemplating claims of dumping.
  811. Avantek was charging a few dollars for microwave frequency chips that
  812. cost Sony perhaps some hundreds of dollars to make.
  813.  
  814.    Having discovered the "anomalous good behavior" of gallium arsenide
  815. devices pushed beyond the theoretical limits, Matthews at MicroUnity
  816. decided to experiment with bipolar devices.  Bipolar devices are
  817. usually used at high power levels with so-called emitter coupled logic
  818. to achieve high speeds in supercomputers and other advanced machines.
  819. Inspired by his breakthrough with gallium arsenide, Matthews believed
  820. that biopolar performance also might be radically different at
  821. extremely low power -- under half a volt and at gate lengths approaching
  822. the so-called Debye limit, near one-tenth of a micron.
  823.  
  824.    Once again, Matthews was startled by "anomalous good behavior" as
  825. processes approached the quantum mechanical threshold.  It turned out
  826. that at high frequencies biopolar transistors use far less power even
  827. the CMOS transistors, famous for their low-power characteristics.  At
  828. these radio-frequency speeds, however, he discovered that the
  829. transistors could not operate with aluminum wires insulated by oxide.
  830. Therefore, he introduced a technique he had used with fast bipolar and
  831. gallium arsenide devices: gold wires insulated by air.  Replacing
  832. oxide insulators with "air bridges" drastically reduces the
  833. capacitance of the wires and allows the transistor to operate at
  834. speeds impossible with conventional device structures.
  835.  
  836.    With these adventures in the microcosm behind him, Matthews was
  837. ready to develop a new process and technology for MicroUnity.  Based
  838. on combining the best features of biopolar and CMOS at radially small
  839. geometries, the new technology uses bipolar logic functioning at
  840. gigahertz clock speeds, with CMOS retained chiefly for memory cells
  841. and with gold air bridges for the metalization layers.  Perhaps it is
  842. a portent that the gold wires across the top of the chip repeat the
  843. most controversial feature of Jack Kilby's original integrated
  844. circuit.  (Matthews is also seeking patents for methods of using
  845. optical communications on the top of a silicon chip.)
  846.  
  847.    In essence, Matthews is returning to low and slow.  He is shearing
  848. off the sierras of metal and oxides and restoring the planar surfaces
  849. of Jean Hoerni.  Because the surface is flat to a tolerance of
  850. one-tenth of a micron, photolithography gear can function at higher
  851. resolution despite a narrow depth of field.  Elimination of the
  852. aluminum sierras also removes a major source of parasitic currents and
  853. transistors and allows smaller polysilicon devices to be implanted
  854. closer together.  A major gain from these innovations is a drastic
  855. move to lower power transistors.  Rather than using the usual three
  856. volts or five volts, the MicroUnity devices operate at 0.3 volts to
  857. 0.5 volts (300 to 500 millivolts).  In the microcosm, smaller devices
  858. closer together at lower power is the secret of speed.
  859.  
  860.    Although MicroUnity will not divulge the details of future
  861. products, ASAP calculates on the basis of information from other
  862. sources that the MicroUnity chip can hold more than 10 million
  863. transistors in a space half the size of a Pentium with three million
  864. transistors.  With lower power transistors set closer together, the
  865. MicroUnity chip can operate with a clock rate as much as 10 times
  866. faster than most current microprocessors and at an overall data rate
  867. more than 100 times faster.  Low and slow results in blazing speed.
  868.  
  869.    For ordinary microprocessor applications, an ultrafast clock is
  870. superfluous.  Since ordinary memory technology is falling ever farther
  871. behind processor speeds, fast clocks mean complex arrangements of
  872. cache on cache of fast static RAM and specialized video memory chips.
  873. By using the MicroUnity technology at the relatively slow clock rates
  874. of a Pentium, MicroUnity might be able to produce Pentiums that use
  875. from five to 10 times less power -- enabling new generations of
  876. portable equipment.
  877.  
  878.    MicroUnity, however, is not building a CPU but a communications
  879. processor.  In the communications world, the fast clock rate gives the
  880. "mediaprocessor" the ability to couple to broadband pipes using high
  881. radio frequencies.  Most crucially, the mediaprocessor can connect to
  882. the radio frequency transmissions over cable coax.
  883.  
  884.    Along with Bill Gates, one of the leading enthusiasts of MicroUnity
  885. is John Malone, who for the last year has been celebrating its
  886. potential to create a "Cray on a tray" for his set-top boxes and cable
  887. modems.  For the rest of this decade, most Americans will be able to
  888. connect to broadband networks only over cable coax.  Thus the link of
  889. TCI to MicroUnity and to Tiger offers the best promise of an
  890. information infrastructure over the next five years, affording a
  891. potential increase in bandwidth of 250,000-fold over the current
  892. four-kilohertz telephone wires.
  893.  
  894.    The Regional Bell Operating Companies and the cable companies agree
  895. that cable coax is the optimal broadband conduit to homes and that
  896. fiber optics is the best technology for connecting central switches or
  897. headends to neighborhoods.  Looping through communities, with a short
  898. drop at each home -- rather than running a separate wire from the
  899. central office to every household -- hybrid fiber-coax networks,
  900. according to a Pacific Bell study can reduce the cost of setup and
  901. maintenance of connections by some 75% and cut back the need for wire
  902. by a factor of 600.
  903.  
  904.    In order to bring broadband video to homes, companies must
  905. collaborate with the cable TV industry.  Collaborating with TCI,
  906. Microsoft once again has chosen the correct technology to leverage.
  907. With Digital Equipment, Zenith and Intel all engaged in alliances for
  908. the creation of cable modems -- and several other companies announcing
  909. cable modem projects -- Gates may well be leading the pack in
  910. transforming his company from a computer company into a communications
  911. concern, from the microcosm into the telecosm.
  912.  
  913.  
  914. Fiber Miles (Millions)
  915. Deployed in U.S. as of 1993
  916. Local Exchange Carriers            7.28
  917. Inter-Exchange Carriers            2.50
  918. Competitive Access Providers       0.24
  919. Total                             10.02
  920.  
  921. Source: MicroUnity 
  922.  
  923. DRIVING FORCE OF PROGRESS
  924.  
  925.    All the bandwidth in the world, however, will get you nowhere if
  926. your transceiver cannot process it.  By returning to the inspiration
  927. of the original Silicon Valley, MicroUnity offers a promising route to
  928. the communications infrastructure of the next century, overthrowing
  929. Moore's Law and issuing the first fundamental challenge to Moore's
  930. company.  As Al Matthews puts it: "Bob Noyce [the late Intel founder
  931. with Gordon Moore] is my hero.  But there is a new generation at hand
  932. in Silicon Valley today, and this generation is doing things that Bob
  933. Noyce never dreamed of."
  934.  
  935.    Moussouris promises to deliver 10,000 mediaprocessors for set-top
  936. boxes in 1995.  As everyone agrees, this is a high-risk project
  937. (although Bill Gates favorably compares MicroUnity's risk to his other
  938. gamble, Teledesic).  Even if it takes years for MicroUnity to reach
  939. its telecosmic millennium, the advance of communications processors
  940. continues to accelerate.  Already available today, for example, is
  941. Texas Instruments' MVP system -- the first full-fledged mediaprocessor
  942. on one chip.  It will function at a mere 30 to 50 megahertz but
  943. performs between two and three billion signal processing steps per
  944. second or roughly between 1,000 and 1,500 DSP mips.  Rather than
  945. revving up the clock to gigahertz frenzies, TI gained its performance
  946. through a Multiple Instruction, Multiple Data approach associated with
  947. the massively parallel supercomputer industry.  The MVP combines four
  948. 64-bit digital signal processors with a 32-bit RISC CPU, a floating
  949. point unit, two video controllers, 64 kilobytes of static RAM cache
  950. and a 64-bit direct memory access controller -- all on one sliver of
  951. silicon, costing some $ 232 per thousand mips in 1995, when Pentiums
  952. will give you a hundred mips for perhaps twice as much.
  953.  
  954.    This does not favor the notion that microprocessors will soon "suck
  955. in" DSPs.  DSP mips and computer mips are different animals.  As DSP
  956. guru Will Strauss points out, "As a rule of thumb, a microprocessor
  957. mips rating must be divided by about five to get a DSP mips rating."
  958. To equal an MVP for DSP operations, a mictoprocessor would have to
  959. achieve some 5,000 mips.
  960.  
  961.    Designed with the aid of teleconferencing company VTEL and Sony,
  962. the MVP chip can simultaneously encode or decode video using any
  963. favored compression scheme, process audio, faxes or input from a
  964. scanner and perform speech recognition or other pattern-matching
  965. algorithms.  While Intel and Hewlett-Packard have been winning most of
  966. the headlines for their new RISC processing alliance, the key
  967. development in the microprocessor domain is the emergence of this new
  968. class of one-chip multimedia communications systems.
  969.  
  970.    One thing is certain.  Over the next decade, computer speeds will
  971. rise about a hundredfold, while bandwidth increases a thousandfold or
  972. more.  Under these circumstances, the winners will be the companies
  973. that learn to use bandwidth as a substitute for computer processing
  974. and switching.  The winners will be the companies that most truly
  975. embrace the Sun slogan: "The network is the computer."  As Schmidt
  976. predicts, over the next few years "the value-added of the network will
  977. so exceed the value-added of the CPU that your future computer will be
  978. rated not in mips but in gigabits per second.  Bragging rights will go
  979. not to the person with the fastest CPU but to the person with the
  980. fastest network -- and associated database lookup, browsing and
  981. information retrieval engines."
  982.  
  983.    The law of the telecosm will eclipse the law of the microcosm as
  984. the driving force of progress.  Springing from the exponential
  985. improvement in the power delay product as transistors are made
  986. smaller, the law of the microcosm holds that if you take any number
  987. (N) transistors and put them on a single sliver of silcon you will get
  988. N squared performance and value.  Conceived by Robert Metcalfe,
  989. inventor of the Ethernet, the law of the telecosm holds that if you
  990. take any number (n) computers and link them in networks, you get n
  991. squared performance and value.  Thus the telecosm builds on and
  992. compounds the microcosmic law.  The power of Tiger, MicroUnity and TCI
  993. comes from fusing the two laws into a gathering tide of bandwidth.
  994.  
  995.    With network technology advancing 10 times as fast as central
  996. processors, the network and its nodes will become increasingly central
  997. while CPUs become increasingly peripheral.  Faced with a CPU
  998. bottleneck, multimedia systems will simply bypass the CPU on
  999. broadbands pipes.  Circumventing Amdahl's Law, system designers will
  1000. adapt their architectures to exploit the high bandwidth components,
  1001. such as mediaprocessors, ATM switches and fiber links.  In time the
  1002. microprocessor will become a vestigial link to the legacy systems such
  1003. as word processing and spreadsheets that once defined the machine.
  1004. All of this means that while the last two decades have been the epoch
  1005. of the computer industry, the next two decades will belong to the
  1006. suppliers of digital networks.
  1007.  
  1008.    The chief beneficiaries of all this invention, however, will be the
  1009. people of the world, ascending to new pinnacles of prosperity in an
  1010. Information Age.  Although many observers fear that these new tools
  1011. will chiefly aid the existing rich -- or the educated and smart -- these
  1012. technologies have already brought prosperity to a billion Asians, from
  1013. India and Malaysia to Indonesia and China, previously mired in penury.
  1014.  
  1015.    Communications bandwidth is not only the secret of electronic
  1016. progress.  It is also the heart of economic growth, stretching the
  1017. webs of interconnection that extend the reach of markets and the
  1018. realms of opportunity.  Lavishing the exponential gains of networks,
  1019. endowing old jobs with newly productive tools and unleashing
  1020. creativity with increasingly fertile and targeted capital, the advance
  1021. of the telecosm offers unprecedented hope to the masses of people whom
  1022. the industrial revolution passed by.
  1023.  
  1024.  
  1025.                                   #####
  1026.  
  1027. Regards,
  1028.  
  1029.       Gordon Jacobson
  1030. Portman Communication Services
  1031.        (212) 988-6288
  1032. gaj@portman.com  MCI Mail ID:  385-1533
  1033. Home Page: http://www.seas.upenn.edu/~gaj1/home.html
  1034.   Channel One BBS - Cambridge, MA 
  1035.  
  1036.