|  | 30 сентября 2015 | Информационные технологии

Создан первый полностью оптический чип энергонезависимой памяти

Ячейка оптической памяти


Использование света определяет будущее информационно-коммуникационных технологий - при помощи использования оптических компонентов компьютеры обретут способность работать более быстро и более эффективно. Оптическое волокно уже давно используется для передачи данных при помощи света, но в недрах компьютеров данные передаются и обрабатываются пока еще по-старинке, при помощи электрических сигналов и электронных компонентов. Именно реализация электронного варианта обмена данными между процессором и оперативной памятью является главным ограничителем быстродействия нынешних компьютеров, узким местом архитектуры фон Неймана. И для расширения этого узкого места совершенно недостаточно организовать оптический интерфейс между памятью и процессором, на обоих концах этого интерфейса все равно придется выполнять преобразование электрических сигналов в оптические и наоборот. Именно поэтому ученые из различных стран интенсивно занимаются разработкой методов выполнения обработки и хранения данных, основанных на использовании исключительно оптических и фотонных технологий.

Достаточно серьезного успеха на этом поприще удалось добиться ученым из Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT), которые работали совместно с учеными из университетов Мюнстера, Оксфорда и Эксетера. Этим ученым удалось создать первый полностью оптический чип энергонезависимой памяти, что является важным шагом на пути разработки оптическо-фотонных компьютеров. Использованные в этом чипе энергоемкие материалы, изменяющие их оптические свойства в зависимости от расположения атомов в их кристаллической решетке, позволяют хранить в одной ячейке сразу несколько бит данных, что является неоспоримым преимуществом по сравнению с другими типами энергонезависимой памяти.

"Запись в чипы оптической памяти может производиться на частотах порядка гигагерца, что позволит запоминающим устройствам с такой памятью работать с очень высоким быстродействием" - рассказывает профессор Уолфрэм Пернайс (Wolfram Pernice), возглавляющий научную группу в KIT, - "Кроме этого, разработанная нами память полностью совместима с оптическими системами, используемыми в оптоволоконных коммуникациях. А алгоритмы доступа к содержимому ячеек делает новую память совместимой с некоторыми типами самых последних процессоров".

Основным преимуществом новой оптической памяти является ее энергонезависимый характер. Информация в ней может храниться десятилетиями, даже если чипы памяти не работают и находятся в обесточенном состоянии. Одна "многоуровневая" ячейка, которая имеет размер в одну миллиардную долю метра, позволяет хранить несколько бит данных, кроме этого, ячейка может использоваться в качестве простейшего логического элемента, выполняющего примитивные функции обработки записанной в нее информации.

Описанные выше "чудеса" стали реальностью благодаря использованию так называемых энергоемких материалов, в частности, Ge2Sb2Te5 (GST). Это материалы нового класса, которые способны изменять их оптические свойства в зависимости от их насыщенности энергией. Насыщение энергией этих материалов приводит к сдвигам атомов и изменению структуры их кристаллической решетки от кристаллической (прозрачной) формы до аморфного (непрозрачного) состояния, и такие изменения происходят весьма быстро под воздействием сверхкоротких управляющих импульсов лазерного света. А считывание записанных данных производится при помощи сверхкоротких импульсов света меньшей интенсивности.

Но, для того, чтобы использовать все преимущества новой энергонезависимой оптической памяти ученым придется еще немало поработать в самых разных направлениях. Естественно, что ожидать скорого появления фотонных аналогов современных микропроцессоров не стоит, но и обычные электронные процессоры также смогут начать использование оптической памяти. Для этого потребуется создание оптического интерфейса, только на одном из концов которого будет производиться энергоемкий процесс преобразования электрических сигналов в световые.




Ключевые слова:
Оптическая, Энергонезависимая, Память, Ячейка, Бит, Данные, Обработка, Хранение, Импульс, свет, Лазер, Процессор

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Компании Nantero и Fujitsu готовятся к началу производства энергонезависимо ...
  • Создан новый материал, который может кардинально повысить плотность хранени ...
  • Чипы со структурами из оксида кремния могут стать заменой флэш-памяти
  • Новая оптическая память поможет "расширить" узкие места современных комму ...
  • Компания Thinfilm представляет первую печатную энергонезависимую память.




  • 30 сентября 2015 09:12
    #1 Написал: NikSrat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 210
    Только в начале статьи говорилось, что нет смысла использовать гибридный вариант, но вот уже в конце приходят к выводу, что этот вариант все же приемлем. В общем смешанное впечатление от статьи, в пользу негативного.
        
    30 сентября 2015 09:40
    #2 Написал: MaxIvanov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 393
    NikSrat,Это точно.
    А лет десять назад обещали голографическую память, что уже вот вот...
        
    30 сентября 2015 11:25
    #3 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 488
    NikSrat,
    Вы не правы, они сказали, что гибрид не позволит использовать все преимущества оптической системы. Но все-таки эта память быстрее существующих аналогов даже если придется использовать гибридную шину ввода/вывода. Это как первый шаг. Ведь оптический процессор создать куда сложнее.
        
    30 сентября 2015 11:50
    #4 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 168
    позволяют хранить в одной ячейке сразу несколько бит данных

    Наличие всего двух логических состояний у цифровых приборов всегда считалось достоинством, обеспечивающим помехоустойчивость, а тут возврат назад получается?NikSrat, в начале говорилось, что иметь просто оптическую шину данных между электронным процессором и электронной же памятью с двумя оптико-электронным преобразователями бессмысленно.

    Мне вот что интересно. Для работе ячейке памяти требуется лазер (быть может не один) и управляются он скорее всего электронной цепью, так как такое устройство может работать быстрее традиционно кремниевого.
        
    1 октября 2015 00:41
    #5 Написал: NikSrat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 210
    Цитата: bundzmm
    Но все-таки эта память быстрее существующих аналогов даже если придется использовать гибридную шину ввода/вывода

    В таком случае разница будет не существенной, по крайней мере для обычного пользователя, а значит назначение подобной конструкции будет строго специализированное.
    enigman, а я о чем писал? Кстати ваш последний абзац добивает крышку гроба в эту новость laughing
        
    1 октября 2015 13:40
    #6 Написал: Nikalen

    Публикаций: 0
    Комментариев: 69
    Я может дурак, но по моему они так и не сказали самого важного. Это будет двоичная или "градиентальная" система?


    --------------------
        
    1 октября 2015 19:08
    #7 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3811
    Цитата: Nikalen
    Это будет двоичная или "градиентальная" система?

    Когда речь идет о хранении нескольких бит в одной ячейке, то о какой двоичной системе можно говорить?


    --------------------
        
    2 октября 2015 10:13
    #8 Написал: cmp167

    Публикаций: 0
    Комментариев: 169
    то о какой двоичной системе можно говорить?

    да запросто, на сд-дисках каждый третий бит - контрольная сумма двух предыдущих, но отключить их запись или прочитать их отдельно друг от друга нельзя, там контоллер только их видит, а драйвер привода и остальной комрьютер нет. То есть, если в конечном вариате стабильность будет хромать, то ее этими состояниями и повысят.
        

    Информация

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