Войти

Создан экспериментальный микропроцессор, построенный на базе архитектуры "вычислений в памяти"

3083
2
0
Экспериментальный микропроцессор
Экспериментальный микропроцессор.
Источник изображения: industry-hunter.com

Компьютеры, построенные на основе классической архитектуры фон Неймана, производят обработку данных при помощи центрального процессора, а исходные данные и результаты расчетов хранятся в других местах - в оперативной памяти, на жестком или твердотельном диске. Такая архитектура используется уже в течение нескольких десятилетий, но ее никак нельзя назвать оптимальной и эффективной из-за наличия так называемых узких мест.

Самым известным узким местом, ограничивающим быстродействие современных компьютеров, является интерфейс между процессором и памятью, эта шина имеет ограниченную пропускную способность и в моменты высокой вычислительной нагрузки процессоры вынуждены "накручивать холостые циклы", теряя время и ожидая освобождения шины. Этого недостатка полностью лишен самый мощный компьютер естественного происхождения - головной мозг, состоящий из нейронов, способных одновременно хранить и обрабатывать информацию.

За последние годы ученые и инженеры добились достаточно значительных успехов в деле подражания функционированию головного мозга, используя архитектуру "вычислений в памяти" реализованную на основе мемристорных ячеек. Эти ячейки, подобно нейронам, также способны хранить и обрабатывать информацию, что освобождает такие процессоры от постоянной необходимости в перемещении данных, на что расходуется достаточно большое количество времени и энергии.

И не так давно ученые из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) разработали и изготовили прототип нового процессора, в котором архитектура "вычислений в памяти" реализована при помощи совершенно нового подхода. А основой всего этого стал условно двухмерный материал - дисульфид молибдена (молибденит, MoS2), который уже давно фигурирует в роли одного из самых основных альтернативных материалов для электроники.



Толщина одного слоя молибденита составляет всего три атома. Этот материал является превосходным полупроводником и имеет огромный потенциал для миниатюризации электронных устройств и компонентов, в которых он применяется.

Основой нового процессора являются не мемристоры, а так называемые полевые транзисторы с плавающим затвором (floating-gate field-effect transistor, FGFET). Такие транзисторы, способные хранить электрический заряд в течение долгого времени, уже широко используются в энергонезависимой флэш-памяти, которая имеется в любом компьютере, мобильном телефоне, фото- и видеокамере. Элементы из дисульфида молибдена обладают чувствительностью по отношению к электрическим зарядам, хранящимся в FGFET-транзисторах, и за счет этого они могут выполнять одновременно функцию хранения и логической обработки информации.

Первый экспериментальный чип с подобной ячейкой памяти-логики мы держали в руках еще десять лет назад — рассказывает Андрас Кис (Andras Kis), ведущий исследователь, — Сейчас мы уже способны изготовить за один проход схему, содержащую до 80 таких ячеек, которые имеют набор строго заданных параметров. Это открывает путь к созданию вычислительных устройств меньших размеров, обладающих высокой вычислительной мощностью и демонстрирующих высочайшую энергетическую эффективность.

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Продукция
Проекты
2 комментария
№1
17.11.2020 08:14
Цитата, q
освобождает такие процессоры от постоянной необходимости в перемещении данных
А разве каждая вычислительная ячейка памяти будет работать сама по себе, не координируя работу с другими ячейками? Анархия - мать порядка?!
Видимо, центральному процессору надо будет передавать управляющие команды на КАЖДУЮ ячейку. И во что это выльется...
Это будет похоже на нынешний суперкомпьютер с тысячей процессоров, из которых почти половина процессоров занята тем, что кооррдинирует полезную работу другой половины.
Цитата, q
выполнять одновременно функцию хранения и логической обработки информации.
Какую логическую операцию такая ячейка может выполнять без команды центрального процессора?
-1
Сообщить
№2
17.11.2020 08:32
Цитата, Виктор Алексеевич сообщ. №1
Это будет похоже на нынешний суперкомпьютер с тысячей процессоров, из которых почти половина процессоров занята тем, что кооррдинирует полезную работу другой половины.
Нам опять ждать 20 лет, пока срок не пройдет в силе патентов по этой теме с подробностями.
0
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 03.08 18:33
Комментарий к "Мощь американских авианосцев увязывают с беспилотниками"
  • 03.08 17:07
  • 2
«Новая эра авиации спецопераций»: генерал США оценил штурмовик Skyraider II
  • 03.08 13:04
  • 134
МС-21 готовится к первому полету
  • 03.08 08:54
  • 0
Комментарий к "Голодомор. Ложь и факты"
  • 03.08 07:29
  • 0
Комментарий к "Нравственный вакуум: Может ли атеизм обосновать добро? Христианство как опора человечности"
  • 03.08 05:13
  • 0
Комментарий к "Что дала русским крестьянам победа над Наполеоном?"
  • 02.08 21:06
  • 0
Об обороне, наступлении, и готовности к войне (по мотивам Шишкина :))
  • 02.08 05:13
  • 16351
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 02.08 04:46
  • 1
Комментарий к "Танк Т-64 с автоматом заряжания убрал четвёртого члена экипажа — что это изменило в конструкции"
  • 02.08 04:35
  • 0
Комментарий к "Что не так у Маркса с «эксплуатацией»"
  • 01.08 19:13
  • 0
Комментарий к "Почему гуманитарию так сложно найти общий язык с техническими специалистами? Я одна такая? Есть ли вообще решение?"
  • 01.08 06:43
  • 0
Комментарий к "Так какую же всё-таки роль сыграл Ленд-лиз"
  • 01.08 02:20
  • 0
Об эсминцах, раз уж пошел разговор о возобновлении их постройки в РФ
  • 01.08 00:27
  • 0
Комментарий к "Один стационарный С-200 закрывал площадь сорока дивизионов С-75"
  • 31.07 19:20
  • 0
Комментарий к "Модернизацию атомного подводного флота назвали важнейшей задачей для развития ВМФ"