ذخیره و پردازش داده‌ها در یک تراشه

پژوهشگران تراشه حافظه جدیدی توسعه دادند که نه تنها داده‌ها را ذخیره می‌کند بلکه قابلیت پردازش آنها را نیز دارد. حافظه پردازشی جدید می‌تواند عملکرد گوشی‌های همراه و لپ تاپ‌ها را دست کم دو برابر کند.

ذخیره و پردازش داده‌ها با یک تراشه حافظه

دانشمندان رایانه در سنگاپور و آلمان با همکاری هم یک تراشه RAM مقاومتی ایجاد کردند که نه تنها داده‌ها را ذخیره می‌کند بلکه می‌تواند به عنوان یک پردازنده رایانه عمل کند.

دستیابی به این موفقیت و استفاده از تراشه‌های حافظه با فناوری جدید مبتنی بر Redox و حافظه مقاومتی با دسترسی تصادفی (ReRAM) می‌تواند دستگاه‌های تلفن همراه را بسیار سریع‌تر و نازک‌تر کند. رایانه‌های امروزی باید داده‌ها را برای محاسبات از حافظه به واحد پردازنده منتقل کنند که موجب کاهش عملکرد می‌شود و نیاز به انرژی بیشتری دارد.

Anupam Chattopadhyay، استادیار دانشگاه صنعتی نانیانگ (NTU) در سنگاپور می‌گوید: «این شبیه یک گفتگوی طولانی از طریق یک مترجم کوچک است که یک فرآیند وقت‌گیر است و نیاز به تلاش فشرده‌ای دارد. ما در حال حاضر قادر به افزایش ظرفیت ترجمه هستیم، پس آن می‌تواند داده‌ها را به شکل مؤثرتری پردازش کند».

به گفته پژوهشگران، در حالی که این مدار جدید موجب صرفه‌جویی در زمان و انرژی، با حذف انتقال داده‌ها بین حافظه و پردازنده می‌شود، می‌تواند سرعت پردازنده‌ها در لپ تاپ و دستگاه‌های تلفن همراه را دست‌کم دو برابر افزایش دهد.

با ساخت این تراشه حافظه که کارهای محاسباتی را نیز انجام می‌دهد، می‌توان با حذف پردازنده فضا را آزاد کرد که منجر به نازک‌تر، کوچکتر و سبکتر شدن لوازم الکترونیکی می‌شود. این کشف می‌تواند امکانات طراحی جدیدی برای لوازم الکترونیکی مصرفی و فناوری‌های پوشیدنی فراهم آورد.

پژوهشگران در دانشگاه NTU و دانشگاه فنی آخن آلمان (RWTH Aachen) و مرکز پژوهشی یولیش با همکاری هم این تراشه‌های جدید حافظه را ساختند. پژوهش‌های آنها در مجله گزارش‌های علمی منتشر شده است.

ReRAM که به عنوان ممریستور (پایدارکننده حافظه) نیز شناخته می‌شود، ساخت تراشه سازان جهانی همچون SanDisk و پاناسونیک است. تراشه ReRAM یکی از سریع‌ترین حافظه‌های موجود در بازار است و در حال حاضر به صورت تجاری برای برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا (IoT) در دسترس است. در سال ۲۰۱۵، Hewlett-Packard و SanDisk توافق کردند تا به طور مشترک ReRAM کلاس ذخیره سازی حافظه (SCM) را که میتواند جایگزین DRAM شود و ۱,۰۰۰ برابر سریعتر از فلش NAND خواهد بود را توسعه دهند.

تا پیش از ممریستور، پژوهشگران سه عنصر مداری اصلی را می‌شناختند: مقاومت، خازن و سلف. ممریستور انرژی به مراتب کمتری نسبت به فناوری‌های پیشین مصرف می‌کند.

ذخیره و پردازش داده‌ها با یک تراشه حافظه

تفسیر یک هنرمند از حافظه ReRAM. رشته‌های رسانای کوچک متقاطع و اتصال لایه‌های سیلیکون برای نشان دادن یک بیت از داده

در حالی که ReRAMها برای سال‌ها به عنوان یک فناوری ذخیره‌سازی شناخته می‌شدند، Chattopadhyay از NTU با همکاری پروفسور Rainer Waser از دانشگاه RWTH آخن و Vikas Rana از مرکز پژوهشی یولیش، برای نخستین بار نشان دادند که چگونه می‌توان از آن برای پردازش داده‌ها نیز استفاده کرد.

پژوهشگران در اخبار منتشر شده اظهار داشتند: «تلاش برای پردازش سریعتر یکی از مهم‌ترین نیازهای صنایع در سراسر جهان است، همانگونه که نرم‌افزارهای رایانه به طور فزاینده‌ای پیچیده‌تر می‌شوند، مراکز داده باید با این اطلاعات بیش از هر زمانی سرو کار داشته باشند».

ReRAM چگونه کار می‌کند

پردازنده‌های رایانه امروزی از سیستم باینری استفاده می‌کنند که در آن یک بیت داده به صورت یک ۰ یا ۱ نشان داده می‌شود. برای نمونه، حرف A به عنوان یک کاراکتر ۸ بیتی، ۰۱۰۰۰۰۰۱ ذخیره و پردازش می‌شود.

مدار ReRAM ساخته شده توسط Chattopadhyay و دیگر پژوهشگران داده‌ها را به جای دو حالت در سه حالت پردازش می‌کند. برای نمونه، آن می‌تواند داده‌ها را به عنوان ۰، ۱ یا ۲ پردازش و ذخیره کند، این سیستم به سیستم اعداد سه تایی معروف است.

ذخیره و پردازش داده‌ها با یک تراشه حافظه

تصویر میکروسکوپی از نمای جانبی یک مدار مقاومتی RAM

پژوهشگران بیان کردند: «از آنجا که ReRAM از مقاومت الکتریکی مختلف برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌کند، می‌تواند برای ذخیره داده‌ها از تعداد حالات بیشتری استفاده کند و از این راه سرعت محاسبات فراتر از محدودیت‌های فعلی شود». پژوهشگران قصد دارند ReRAMهایی توسعه دهند که حتی در بیشتر از سه حالات پردازش‌ها را انجام دهد و منجر به افزایش بیشتر و بیشتر سرعت محاسبات شود.

استفاده از ReRAM برای محاسبات مقرون به صرفه‌تر از دیگر فناوری‌های محاسبات خواهد بود و به زودی در دسترس قرار می‌گیرند.

Waser گفت: «استفاده از آنها نه تنها برای ذخیره‌سازی داده‌ها بلکه برای محاسبات می‌تواند یک مسیر کاملاً جدید برای استفاده مؤثرتر از انرژی در فناوری اطلاعات نشان دهد».

منبع: computerworld

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *