|  | 5 января 2017 | Информационные технологии

Ученые заставили чипы памяти выступить в качестве процессоров, выполняющих обработку данных

Место для процессора вычислительной системы


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.




Ключевые слова:
Чип, Резистивная, Память, ReRAM, Обработка, Хранение, Данные, Замена, Процессор, Вычислительная, Мощность, Скорость

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новый тип "нанопористой" резистивной памяти позволит хранить терабайт дан ...
  • Компания Toshiba совершает прорыв в области NAND Flash-памяти следующего по ...
  • Компания Elpida Memory представляет первые опытные образцы резистивной памя ...
  • Компания Samsung разработала новую технологию памяти ReRAM, которая может в ...
  • На Тайване разработаны самые маленькие микросхемы памяти RRAM.




  • 5 января 2017 11:41
    #1 Написал: mkz

    Публикаций: 0
    Комментариев: 110
    Не знаю, как они там собрались делать вычисления на стороне чипов памяти, но даже если они сделают самые простые вычисления - можно создавать чипы/алгоритмы ИИ (искусственного интеллекта), которые порвут все нынешние реализации по скорости, точности и дешевизне.

    Что есть, по сути, работа нейрона? У него много (до тысячи у живых нейронах) входов, и один выход. Входы работают как в режиме активации так и в режиме подавления выдачи сигнала - это самая простая модель, реализуемая современными нейросетями. Более сложная модель - это шаблоны. Не просто каждый сигнал учиытвается с определённым весом, а весь шаблон, паттерн сигналов - соотносится с сигналом определённого веса. Для этого случая нужно много памяти, и мало вычислений.

    Если ребята на уровне памяти сделают сравнение сигналов с шаблоном - можно будет делать универсальные ИИ чипы работающие с параметрами (скорости, точности, энергопотребления, размера) не уступающими человеческому мозгу.
        
    5 января 2017 13:55
    #2 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 217
    Цитата: mkz
    Не знаю, как они там собрались делать вычисления на стороне чипов памяти, но даже если они сделают самые простые вычисления - можно создавать чипы/алгоритмы ИИ (искусственного интеллекта), которые порвут все нынешние реализации по скорости, точности и дешевизне.


    наверняка это простые операции. С большой долей вероятности это будет инкремент и декремент, или, в более общем случае, суммирование и вычитание по модулю. Модуль - количество состояний ячейки памяти.
        
    7 января 2017 16:11
    #3 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 475
    Чего-то у меня нет такого оптимизма, как у первого оратора. Ну хорошо, какие-то, довольно простые действия можно производить на чипе памяти. Но ведь чип-то в системе ИИ не единственный! Более того, их должно быть очень много. Как же они будут координировать свои действия, при отсутствии ЦПУ? Снова в полный рост встанет вопрос об общих каналах связи и взаимной пересылке данных. Причем, на этот раз не просто в сторону одного ЦПУ, а по всем возможным направлениям. И еще неизвестно, насколько это будет быстро и управляемо.

    Скорее видится компромиссный вариант - когда на каждом чипе памяти будет простенький процессор, разгружающий ЦПУ от самых простых действий и частично освобождающий шину от пересылки данных туда-обратно. Но и тут есть подвох - он же откуда-то должен брать команды для своей работы, а это дополнительный интерфейс и блоки синхронизации и выделения задач для каждого чипа... Эффективность будет сильно зависеть от типа задачи и искусства программирования.
        
    10 января 2017 10:28
    #4 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 217
    Цитата: Rsa
    Но и тут есть подвох - он же откуда-то должен брать команды для своей работы, а это дополнительный интерфейс и блоки синхронизации и выделения задач для каждого чипа...


    В целом согласен. Но есть множество шаблонных операций в языках программирования и наиболее частые это (в СИшном применении) i++ и i--. Теперь это сделано как? 1)Тащим из ячейки памяти в АЛУ, 2) ++ или -- 3) Записывем в ячейку памяти результат. А будет: 1) В Ячейку памяти подаём команду ++ или --, проц свободен. wassat
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.