Войти

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

2774
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
  • 28.11 20:18
  • 21
Италия заказала первые боевые машины пехоты KF41 Lynx
  • 28.11 17:10
  • 11672
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 28.11 17:00
  • 8
re:системы связи inwave.ru 2025 TRX-8D 10 Мбит/с на расстоянии 500 км,работоспособна с АФАР,прямое расширение помехоустойчивым кодом (DSSS) + ППРЧ (FHSS) сигнал с полосой 80 МГц ,габаритные размеры мм 126х60х35 ,масса г 300
  • 28.11 16:10
  • 1
Ковальчук: Россия обладает заделом для освоения дальнего космоса
  • 28.11 14:40
  • 1
В США перспективы российского Су-75 сравнили с «полетом фантазии»
  • 28.11 13:31
  • 1
ВсКО: исторический опыт казачества поможет в мобилизационном резерве ВС РФ
  • 28.11 11:55
  • 2
Трамп назвал "произведением искусства" бомбардировщики, наносившие удары по Ирану
  • 28.11 11:34
  • 5
Силуанов: время углеводородного сырья уходит, экономике нужны другие «двигатели»
  • 28.11 01:32
  • 1
Пуститься по миру: как Киев намерен содержать армию в 800 тыс. человек
  • 28.11 00:13
  • 4
re:Кино на русском языке , может подойдёт/ Василий КУПЦОВ, генерал-майор милиции, начальник МУР (1994 -1996 гг.):— Современные сериалы не смотрю, потому что когда пытался, то периодически наталкивался в них на моменты, дискредитирующие образ сыщика,
  • 27.11 21:00
  • 1
Safran согласилась передать Индии технологии двигателя истребителей пятого поколения
  • 27.11 20:50
  • 1
Забрезжило соглашение по Украине, и Франция с Великобританией определяются с военным присутствием там (Politico, США)
  • 27.11 20:15
  • 4
В США две атомные подлодки ВМФ России признали бесполезными
  • 27.11 09:34
  • 0
И снова о Литве и воздушных шариках
  • 27.11 03:52
  • 0
В связи с дискуссией - об отличиях советских/российских ПЛА 3-го и 4-го поколений.