В Стэнфорде уже сконструировали чип-прототип из четырех уровней, но при необходимости, в соответствии с предложенным исследователями подходом, можно легко построить хоть стоуровневый   
Источник: Max Shulaker/Stanford University

Исследователи из Стэнфордского университета сконструировали многоуровневый чип-«небоскреб», который гораздо быстрее, чем традиционные, выполняет задачи, связанные с обработкой Больших Данных.

Чип содержит несколько слоев памяти, перемежающихся со слоями, отвечающими за обработку. Благодаря использованию такой конструкции удается существенно сократить затраты времени и энергии на перенос данных из памяти в процессор и обратно.

Макс Шулэйкер, сотрудник факультета электронного машиностроения, сообщил, что на сегодня сконструирован чип из четырех уровней, но при необходимости можно легко построить хоть стоуровневый.

«Медленнее всего в любом компьютере происходит обмен данными между процессором и памятью, — отметил Шулэйкер. — На это уходит масса времени и энергии. Учитывая, что самые интересные приложения сейчас связаны с обработкой Больших Данных, необходимо найти способы ускорить этот обмен».

Обычная схема с разделением памяти и процессора для упомянутых тяжелых рабочих задач не подходит. Когда используется процессор с традиционной архитектурой, информация постоянно передается в него из памяти для вычислений, а затем снова возвращается в память. Этот непрерывный обмен данными отнимает гораздо больше времени и энергии, чем их обработка.

«Надвигается эпоха Интернета вещей, когда миллионы, триллионы датчиков будут транслировать информацию, — продолжил Шулэйкер. — Можно передавать всю ее в облако для обработки, но это будет просто гигантская лавина. Чтобы справиться с нею, понадобятся процессоры, способные выполнять сортировку данных еще до отправки в облако». Таким образом, по убеждению инженера, можно будет повысить эффективность работы с облаками и Интернетом вещей.

Как объясняют участники проекта, чип-«небоскреб» основан на трех новых технологиях.

Исследователи под руководством Субхасиша Митры, доцента отделений электронного машиностроения и компьютерных наук, и Филипа Вонга, профессора инженерного факультета, воспользовались транзисторами на углеродных нанотрубках взамен кремниевых, а вместо традиционной памяти — резистивной (RRAM) и магнитной памятью на основе переноса спинового момента (STT-RAM). И та, и другая требуют меньше электроэнергии и работают эффективнее, чем DRAM.

Третье новшество — сама конструкция в виде «небоскреба» из чередующихся «этажей» логики и памяти.

«Скорость обмена данными между уровнями в такой структуре по сравнению с традиционной схемой больше в тысячу раз, — подчеркнул Шулэйкер. — Приложения Интернета вещей на таком процессоре будут выполняться гораздо быстрее и эффективнее. Расходуя значительно меньше энергии, вы сможете выполнять гораздо больше работы».

Теперь разработчики пытаются выяснить, при каком размере структуры себестоимость изготовления чипа будет оптимальной. Как указал Шулэйкер, процессоры-«небоскребы» можно будет производить на традиционных линиях без серьезного переоборудования.

Купить номер с этой статьей в PDF