Войти

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

2743
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
  • 29.10 23:30
  • 1
В России рассказали о совместимости «Буревестника» с «Орешником»
  • 29.10 23:19
  • 3
Путин поддержал идею добровольческих формирований для защиты опасных объектов
  • 29.10 23:12
  • 66
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 29.10 23:00
  • 1
Стало известно о создании Россией новых типов ракет «Искандер-М»
  • 29.10 22:51
  • 14
США планируют практически утроить ядерный арсенал к 2050 году
  • 29.10 22:41
  • 1
Шойгу рассказал, чем грозит вывод из строя транспортной инфраструктуры ПФО
  • 29.10 20:45
  • 11133
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 29.10 17:26
  • 0
В шаге от эскалации
  • 29.10 16:39
  • 60
МС-21 готовится к первому полету
  • 29.10 16:18
  • 3
Искусственный интеллект - реальность, которую поздно отрицать
  • 29.10 06:16
  • 0
И еще о росте производства в богоспасаемой империи св. Николая II
  • 29.10 02:28
  • 1
О росте производства в богоспасаемой империи св. Николая II
  • 29.10 00:40
  • 0
Комментарий к "В России призвали американских генералов провести для Трампа ликбез по подлодкам"
  • 28.10 21:36
  • 2
Беларусь и Мьянма поддерживают высокий уровень сотрудничества в военно-технической сфере
  • 28.10 20:10
  • 0
Комментарий к "США планируют практически утроить ядерный арсенал к 2050 году"