Skalierung
Skalierung ist ein Begriff aus der Mathematik, der eine Größenänderung bezeichnet. Davon abgeleitet wird der Begriff heute in verschiedenen Bereichen der modernen Technik verwendet.
- In der Mathematik versteht man unter Skalierung eine Größenänderung eines Wertes um einen Skalierungsfaktor (siehe auch Affine Abbildung). Diese Bedeutung wird auch in Bezug auf Computergraphik verwendet, wenn es darum geht, die Größe eines Bildes oder Objektes so zu verändern, dass das Seitenverhältnis konstant bleibt.
- Im Bereich der Mikroelektronik versteht man unter Skalierung die Verkleinerung der geometrischen Abmessungen von Digitalbauelementen (i.d.R. MOSFETs) und der damit verbundenen Änderung weiterer relevanter Bauelementeparameter (siehe Integrationsdichte). Man unterscheidet zwischen der Skalierung unter Beibehaltung der angelegten Spannung (Constant-Voltage-Scaling) und der elektrischen Feldstärke (Constant-Field-Scaling). Die von der Skalierung beeinflussten Parameter sind neben den lateralen Abmessungen die Dotierung des Halbleitermaterials, die Isolatorschichtdicke (Gateoxid), die Ströme durch das Bauelement, die thermische Verlustleistung sowie die Transitzeit der Ladungsträger (damit verbunden Grenz-, Transit- und Maximalfrequenz). Ursprüngliches Ziel der Skalierung war, den Flächenbedarf auf dem Halbleitersubstrat und damit die Kosten zu reduzieren. Die damit verbundene Verbesserung der dynamischen Eigenschaften (Frequenzen) war ein willkommener Nebeneffekt, der inzwischen v.a. im Bereich der Mikroprozessoren zur treibenden Kraft der Skalierung geworden ist.
- In der Informatik und Softwaretechnik bezeichnet Skalierbarkeit das Verhalten von Programmen oder Algorithmen bezüglich des Ressourcenbedarfs bei wachsenden Eingabemengen, also die Performance und die Komplexität: Ein Software-Produkt skaliert "gut", wenn es beispielsweise bei der zehnfachen Nenn-Last (d.h. Leistung) mit ca. den zehnfachen Ressourcen auskommt. Ein "schlecht" skalierendes Produkt hingegen würde vielleicht bei doppelter Last bereits die zehnfachen Ressourcen benötigen, und bei zehnfacher Last komplett versagen. Ein gut skalierbares paralleles Programm benötigt bei der doppelten Anzahl von Prozessoren die Hälfte der Rechenzeit. Wegen der Kommunikation zwischen den Prozessoren wird dieser Wert allerdings nie exakt erreicht, denn es entsteht ein Communication Overhead. Im IT-Marketing wird diese Bedeutung aufgegriffen: dort meint Skalierung eine Anpassungsfähigkeit von Software bei Änderung der Anforderungen.
- In der Statistik ist die Skalierung oder das Skalenniveau eine wichtige Eigenschaft von Merkmalen.