Ученые превращают микросхемы памяти в процессоры

28 января 2017 г., 17:47

Международная группа ученых нашла способ сделать так, чтобы микросхемы памяти выполняли вычислительные задачи, которые традиционно осуществляются с помощью компьютерных процессоров. Это означает, что данные в настоящее время могут быть обработаны в том же самом месте, где они хранится, что приведет к гораздо более быстрым и тонким мобильным устройствам и компьютерам.

Эта новая вычислительная схема была разработана в Технологическом университете Nanyang, Сингапур (NTU Singapore), в сотрудничестве с немецкой RWTH из Университета Аахена и Юлихским исследовательским центром, одним из крупнейших междисциплинарных научно-исследовательских центров в Европе.

Схема построена с использованием самых современных микросхем памяти, известных как оперативное запоминающее устройство с переключающимся сопротивлением (ReRAM) на основе окислительно-восстановительных реакций. Разработанный мировыми производителями чипов, такими как SanDisk и Panasonic, этот тип чипа является одним из самых быстрых модулей памяти, которые скоро будут доступны в продаже.

Однако вместо того, чтобы хранить информацию, доцент Анупам Чаттопадхайя (Anupam Chattopadhyay) из NTU в сотрудничестве с профессором Райнером Васером (Rainer Waser) из Аахена и д-ром Викасом Рана (Vikas Rana) из Исследовательского центра Юлиха показал, как ReRAM также может быть использована для обработки данных.

Современные устройства и компьютеры должны передавать данные из памяти в блок процессора для вычислений, в то время как новая схема NTU экономит время и энергию за счет устранения этих передач данных.

Это также может повысить скорость современных процессоров, устанавливаемых в ноутбуках и мобильных устройствах по меньшей мере в два раза или более.

Выполнение вычислительных задач на чипе памяти может сохранить пространство за счет устранения процессора, что приведет к более тонким, меньшим и легким устройствам, к новым возможностям дизайна для бытовой электроники и носимых устройств.

В настоящее время все компьютерные процессоры на рынке используют двоичную систему, которая состоит из двух состояний - 0 или 1. Однако прототип схемы ReRAM, построенным доц. Чаттопадхайя и его сотрудниками, обрабатывает данные более чем только в двух состояниях. Например, он может хранить и обрабатывать данные, как 0, 1 или 2, что известно как троичная система счисления.

Поскольку ReRAM использует разницу в электрическом сопротивлении для хранения информации, это позволяет хранить данные даже в большем числе состояний, выводя скорость выполнения вычислительных задач за пределы существующих ограничений.

Стремление к более быстрой обработке является одним из самых насущных потребностей промышленности во всем мире, так как компьютерные программы становятся все более сложными. В то же время центрам обработки данных приходится иметь дело с большим количеством информации, чем когда-либо.

Исследователи отмечают, что использование ReRAM для вычислений будет более экономически эффективным, чем других вычислительных технологий, которые просматриваются на горизонте. ReRAMs будет доступна на рынке в ближайшее время.

Профессор Васер отметил, что ReRAM является универсальной энергонезависимой концепцией памяти. Эти устройства являются энергоэффективными, быстрыми, и они могут масштабироваться до очень маленьких размеров. Использование их не только для хранения данных, но и для вычислений, может открыть совершенно новые пути в направлении эффективного использования энергии в области информационных технологий.

Отличные свойства ReRAM, как и ее способность длительного хранения, низкого потребление энергии и возможность миниатюризации до наномасштабов, привлекли инвестиции многих полупроводниковых компаний в исследования этой перспективной технологии.

Двигаясь вперед, исследователи также будет работать над развитием ReRAM, чтобы обрабатывать больше, чем ее нынешние четырех состояния, что приведет к значительному улучшению скорости вычислений.

Ученые превращают микросхемы памяти в процессоры