Skip to content

05.04.2016

ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВОЕ

Труд физиков озаглавлен "Мемкомпьютинг: вычислительная парадигма для хранения и обработки информации на одной физической платформе" идоступен в том числе через архив препринтов arxiv.org. В нем идет речь про то, как уже на базе имеющихся у человечества знаний создать принципиально новые компьютерные системы — лишенные фундаментальных недостатков всей современной техники. Новый тип вычислительных устройств обещает быть компактнее, быстрее, он будет лучше справляться с некоторыми специфическими задачами вроде поиска путей и вдобавок реализованные на новых принципах электронные схемы смогут сами исправлять повреждения.Последнее, впрочем, умеют делать и некоторые современные чипы, но в данном случае речь идет не о специально предусмотренном свойстве конкретной микросхемы, а о способности, которая следует из самой идеи построения мемкомпьютеров.

"Мем" в данном случае обозначает не расхожую идею или гуляющую по сети картинку — это указание на то, на чем держится вся система. В основе идеи Ди Вентра и Першина лежит новый класс элементов электрических цепей — мемристоры,мемконденсаторы и мемдуктивности. Эти детали будущих компьютеров представляют собой аналог обычных сопротивлений, конденсаторов и индуктивностей с одним очень важным дополнительным свойством: их параметры меняются в зависимости от прошлого состояния. То есть, к примеру, величина электрического сопротивления падает после того, как элемент пропустил через себя несколько импульсов тока.

Эта способность запоминать (memory — "память", отсюда и приставка mem)прошлые события позволяет реализовать хранение информации во всех трех типах элементов и — ключевой момент — при помощи тех же самых электронных компонентов обрабатывать информацию. В этом и заключена суть прорыва, так как все современные вычислительные системы, от калькулятора и управляющего микроволновкой чипа до суперкомпьютеров и серверов Яндекса построены по принципу "процессор отдельно, память отдельно". И фундаментальным ограничением производительности служит невозможность сколь угодно быстро передавать данные из памяти к процессору и от процессора к памяти (продвинутые любители на этом месте вспомнят про "частоту шины" — число импульсов в секунду, которые можете передать материнская плата компьютера).

Если вычисления происходят там же, где и хранятся данные, то ничего передавать никуда не надо. Более того, исчезает понятие "процессор" как таковое. Вычисления идут параллельными потоками непосредственно в памяти… и если вы скажете, это невозможно, то авторы новой статьи с этим не согласятся.Они даже указывают, где посмотреть на систему, которая уже работает на схожих принципах и в которой нет ни процессора, ни памяти. Где? В ближайшем зеркале:наш мозг, судя по всем накопленным нейробиологами данным, хранит и обрабатывает информацию одними и теми же нейронами. Новая парадигма предполагает построение схем, которые являются лучшим приближением к мозгу по сравнению с классической архитектурой компьютеров. И, кстати, мы еще до сих пор не сказали про то, что концепция Ди Вентра и Первушина предполагает переход к аналоговым сигналам. И про то, что там нет транзисторов — возможно, что ваш сворачиваемый в трубочку полупрозрачный смартфон, купленный в канун нового, 2032, года, будет на аналоговых безтранзисторных схемах.

"Транзисторы — это активные компоненты и их работа требует достаточно много энергии, в то время как плотно упаковать их затруднительно, — пишут ученые в своей статье, — вряд ли от них получится избавиться полностью, но к этому надо стремиться". Мы сбились со счета, но это, кажется, еще один переворот:современная электроника без транзисторов просто немыслимы и даже скромный процессор ноутбука, где пишется этот текст, содержит десятки миллионов транзисторов на одном лишь чипе центрального процессора. А большой настольный компьютер, стоящий рядом, уже ведет счет на миллиарды.

Причем в отличие от квантовых компьютеров, вычислительные ячейки которых работают при сверхнизких температурах, стоят немыслимых для обывателя денег,требуют пару заставленных оборудованием столов и при этом до сих пор толком ничего не считают… в отличие от этих монстров мемпьютеры не требуют каких-то неизвестных нам технологий. Их основа — мемристоры, мемконденсаторы и мемдуктивности — уже можно делать в промышленном масштабе. С возможностью миниатюризации. С размерами даже меньше, чем обычная электроника. И это еще не все: распределенная структура мемпьютеров позволяет легко и непринужденно реализовать алгоритм обхода поврежденных участков. Для тех, кто проектирует системы управления космической техникой или просто работающие где-нибудь в труднодоступном и неприятном месте устройства — это настоящий подарок. В чип попала частица жесткого космического излучения, прожгла насквозь несколько элементов? Не беда, мемпьютеры — серийные, просим заметить, а не радиационно стойкие чипы по цене квартиры в центре городы за одну штуку — умеют справляться со своей задачей и в обход выжженых участков.

Остается только ждать новых работ. С момента появления первых работ по теории современных компьютеров до массового шествия электроники по планете прошло несколько десятков лет, но заметная часть времени была потрачена на переход от радиоламп к транзисторам и на создание микросхем. Мы уже умеем делать микросхемы, так что новая революция может произойти намного быстрее.

 

Из ИНЕТА

 

 

_____________________________
_______________________________________________________



« »

Share your thoughts, post a comment.

(required)
(required)

Note: HTML is allowed. Your email address will never be published.

Subscribe to comments