Войти

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

2499
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
  • 24.04 00:26
  • 0
Ответ на "Балканский форпост"
  • 23.04 21:37
  • 8583
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 23.04 18:21
  • 0
Ответ на "Кто в Европе больше всех боится «Запада» и почему?"
  • 23.04 17:25
  • 0
Неприкрытая загадка на Балканах
  • 23.04 17:13
  • 0
Кто в Европе больше всех боится «Запада» и почему?
  • 23.04 08:47
  • 37
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 23.04 01:06
  • 1
Ответ на "В США оценили способность России сбить B-21"
  • 22.04 18:02
  • 0
Ответ на "Кто слишком долго ищет врагов, в конце концов, их находит"
  • 22.04 17:14
  • 0
Кто слишком долго ищет врагов, в конце концов, их находит
  • 22.04 16:53
  • 0
Балканский форпост
  • 22.04 10:55
  • 1
Украинский ТГ-канал пишет, что в Кремле якобы уже подготовили списки возможных объектов Украины для нанесения удара «Орешником»
  • 22.04 01:50
  • 0
По поводу "Стало известно о планах доверить SpaceX создание «Золотого купола» для США"
  • 21.04 21:27
  • 0
Да при чем тут танки, господи! Ответ на "Все украинские танки почти уничтожены: сможет ли западная помощь спасти положение? (19FortyFive, США)"
  • 21.04 21:02
  • 0
Ответ на "Чиновник США: Украина “на 90%” готова согласиться на мирное предложение США — теперь дело за Россией (New York Post, США)"
  • 21.04 18:33
  • 0
Ответ на ""Украине не нужны русскоязычные регионы": США готовы признать новые границы (The Wall Street Journal, США)"