Ученые заставили чипы памяти выступить в качестве процессоров, выполняющих обработку данных - «Наука и технологии»

Одним из узких мест всех современных вычислительных систем является необходимость пересылки данных в микропроцессор для их последующей обработки и обратной пересылки результатов вычислений. Группа ученых их Технологического университета Нанянга, Сингапур, Ахенского университета RWTH, Германия, и Forschungszentrum Juelich, одного из крупнейших исследовательских центров в Европе, нашла способ заставить микросхемы памяти не только хранить данные, но и выполнять вычислительные операции, которые традиционно выполняются процессорами. Такой подход позволит хранить и обрабатывать данные в одном и том же месте, что приведет к росту вычислительной мощности, к увеличению энергоэффективности компьютеров и мобильных вычислительных систем, таких, как смартфоны и планшетные компьютеры.

Универсальное устройство основано на технологии резистивной памяти с произвольным доступом (resistive switching random access memory, ReRAM). Производство данного вида памяти сейчас внедряется практически всеми ведущими чипмейкерами, такими, как SanDisk и Panasonic, и он является самым быстрым на сегодняшний день видом энергонезависимой памяти, которая вскоре станет доступна для широкого применения.

Принципы, лежащие в основе нового универсального чипа, позволяют в теории реализовать обработку хранящихся в них данных любой степени сложности. Это позволит устранить отдельный микропроцессор, являющийся непременным атрибутом любых цифровых устройств, что приведет к сокращению размеров и уменьшению веса этих устройств. При этом, скорость устройств, работающих на одинаковой тактовой частоте вырастет в 2 - 2.5 раза по сравнению со скоростью устройств, имеющих отдельный микропроцессор.

Причиной такого кардинального увеличения вычислительной мощности станет не только избавление от необходимости постоянной пересылки данных из памяти в микропроцессор и назад. Еще одним моментом является то, что ячейки резистивной памяти способны хранить в себе не один, а сразу два бита данных и принимать значения 0, 1, 2 и 3. Это, в свою очередь, позволит производить за один такт более сложные функции обработки данных, для выполнения которых традиционным процессорам будет требоваться несколько вычислительных циклов.

Естественно, что для сопряжения с другими существующими вычислительными системами и компьютерным периферийным оборудованием, все данные должны быть преобразованы из троичной в более традиционную двоичную форму. В данном случае эта задача решается достаточно просто при помощи вычислительных способностей того же чипа памяти-процессора, и данная задача не станет очередным узким местом, ограничивающим производительность вычислительной системы в целом.

Исследователи считают, что использование памяти ReRAM в качестве вычислительного устройства является более перспективным направлением, благодаря тому, что данный тип памяти уже практически готов к массовому производству. И уже сейчас исследовательская группа занимается поиском партнеров из промышленного сектора, которые могут взять на себя дальнейшую разработку и доработку данной технологии с целью доведения ее до вида конечного продукта.