`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Сверхэффективные компьютеры на основе света

+11
голос

Электротехник из Стэнфорда проф. Елена Вукович (Jelena Vuckovic) хочет сделать компьютеры более быстрыми и эффективными, заново изобретая метод обмена данными между чипами.

В современных компьютерах данные передаются по проводам в виде потока электронов, что требует много энергии.

«Несколько лет назад, мой коллега Дэвид Миллер (David Miller) тщательно проанализировал энергопотребление в компьютерах, и результаты были поразительны, - сказала проф. Вукович, ссылаясь на проф. электротехники Дэвида Миллера. - До 80% мощности микропроцессора потребляется передачей данных по проводам, так называемым межсоединениям».

В сущности, инженеры из Стэнфорда хотят миниатюризовать проверенную технологию Интернета, которая передает данные пучком фотонов по оптоволокну.

«Оптический транспорт использует гораздо меньше энергии, чем передача электронов по проводам, - сказал Александр Пиготт (Alexander Piggott), первый автор статьи в Nature Photonics. – По каналам на чипе свет может нести в 20 раз больше данных».

Теоретически это выполнимо, поскольку кремний является прозрачным для инфракрасного света. Поэтому провода могут быть заменены оптическими межсоединениями.

Но до сих пор инженеры были вынуждены проектировать оптические межсоединения по одному. Учитывая, что для каждой электронной системы необходимы тысячи таких связей, оптический транспорт данных оставался непрактичным.

Теперь инженеры из Стэнфорда считают, что они ликвидировали это узкое место, изобретя то, что они называют обратным алгоритмом проектирования.
Он работает в соответствии со своим названием: инженеры указывают, что должна делать оптическая схема, и программное обеспечение предоставляет подробную информацию о том, как изготовить структуру кремния для выполнения задачи.

«Мы использовали алгоритм для проектирования работающей оптической схемы и сделали несколько копий в нашей лаборатории», - сказала проф. Вукович. Как было сообщено в Nature Photonics, устройства функционировали безупречно, несмотря на некоторые несовершенства.

«Наши производственные процессы не являются столь точными, как на коммерческих заводах, - сказал Пиготт. - То, что мы смогли построить надежные устройства на нашем оборудовании, говорит, что эта технология будет проста для массового производства на современных фабриках».

Исследователи видят многие другие потенциальные применения для их обратного алгоритма проектирования, в том числе оптическую связь с высокой пропускной способностью, компактных систем микроскопии и сверхбезопасных квантовых коммуникаций.

Работа опирается на хорошо известный факт, что инфракрасный свет будет проходить через кремний таким же способом, как солнечный через стекло.
И как призма преломляет видимый свет, различные кремниевые структуры могут направлять инфракрасный свет по нужному пути.

Стэнфордский алгоритм конструирует кремниевые структуры настолько плотно, что в пределах диаметра человеческого волоса могут разместиться более 20 из них. Эти кремниевые межсоединения могут направлять определенную частоту инфракрасного света в нужное место, заменяя провод.

Загружая данные на этих частотах, алгоритм может создать коммутаторы или каналы или что-нибудь еще, что требуется для выполнения задачи.

Алгоритм обратного проектирования делает оптические межсоединения практичными, описывая, как и сколько нужно создать кремниевых призм, чтобы искривить инфракрасный свет. После того, как алгоритм рассчитает правильную форму для задачи, инженеры могут использовать стандартные промышленные процессы, чтобы передать паттерн на пластинку кремния.

«Наши структуры выглядят, как швейцарский сыр, но они работают лучше, чем все, что мы видели раньше», - сказала проф. Вукович.

Она и Пиготт сделали несколько различных типов оптических межсоединений, и они не видят никаких ограничений на то, что их алгоритм обратного дизайна может сделать.

Благодаря автоматизации процесса проектирования оптических межсоединений, они предполагают, что заложили основу для следующего поколения более быстрых и гораздо более энергоэффективных компьютеров, которые используют свет, а не электричество для внутреннего транспорта данных.

Сверхэффективные компьютеры на основе света

Инфракрасный свет входит в эту структуру кремния слева. Паттерны, определяемые с помощью алгоритма, направляют два разных по частоте луча света в каналы справа. Это значительно увеличенное изображение рабочего устройства, которое имеет размер пятнышка пыли

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT