Memristors Up Trò chơi của họ: Lưu trữ nhiều hơn trên mỗi tế bào


Phạm Cát Ly
2 năm trước
Hữu ích 0 Chia sẻ Viết bình luận 0
Đã xem 4629

Tôi đã theo dõi công nghệ memristor một thời gian và thậm chí đã viết một vài bài báo trong năm qua về họ. Họ đang ở trên bờ vực chảy máu ngày hôm nay và sẽ là xu hướng chủ đạo trong năm 2018-2019. Khi tôi ở AI World ở Boston vào tháng 12, đại diện kỹ thuật máy tính Dell đã nói với tôi rằng các bộ nhớ thanh ngang hoạt động cùng với chip DDR RAM thông thường sẽ sớm xuất hiện. Điều này sẽ dẫn đến sự điên cuồng như nhiều terabyte RAM trên trạm kỹ thuật dưới bàn của bạn (tôi cầnmột số trong đó). Nhưng những ký ức dựa trên memristor ban đầu vẫn là các thiết bị nhị phân. Thật vậy, chúng nhỏ hơn rất nhiều và chúng không cần năng lượng để giữ dữ liệu, và chúng là những thiết bị cực kỳ đơn giản (chỉ là một mạng lưới dây điện xuyên qua ... thực sự, đó là về nó). Nhưng những thiết bị ban đầu này đang được sử dụng để chỉ lưu trữ nhị phân: một hoặc không.

Tín dụng hình ảnh

Một cái gì đó mới mẻ đang ở phía chân trời. Nó đã được dự đoán ở cấp độ lý thuyết kể từ khi thế hệ memristor đầu tiên này được trình diễn.

Có một vài bài viết trước đây tôi đã viết về memristors:  Phần 1Phần 2 .

Một chút bồi dưỡng về công nghệ này: Memristors vốn lưu trữ một tín hiệu tương tự. Họ ghi lại dòng điện đã chảy theo một hướng qua đường giao nhau. Chúng tăng sức đề kháng tương ứng với tổng lượng dòng điện đã chảy. Khi bạn đảo ngược dòng chảy của dòng điện, điện trở giảm tỷ lệ với dòng chảy ngược. Bạn có thể nghĩ về nó như đổ chất lỏng vào hoặc ra khỏi cốc: bất cứ khi nào bạn ngừng rót, mức độ vẫn giữ nguyên mà không cần sử dụng thêm năng lượng. Những người quen thuộc với máy tính analog sẽ nhận ra đây là một công cụ tích hợp đơn giản. Điều này có nghĩa là về mặt lý thuyết có thể lưu trữ nhiều cấp độ khác nhau ở mỗi địa điểm.

Themis Prodromakis , Giáo sư Công nghệ nano và Thành viên EPSRC tại Đại học Southampton, nói:

"Memristors là một công nghệ cho phép các chip thế hệ tiếp theo, cần phải có khả năng cấu hình lại cao nhưng giá cả phải chăng, có thể mở rộng và tiết kiệm năng lượng."

Những gì các nhà nghiên cứu tại Đại học Southhampton đã phát triển là một cách để tăng cường độ chính xác và khả năng tái tạo của cài đặt cấp độ để cho phép tối đa 256 cấp độ khác nhau trên mỗi ngã ba memristor. Điều này có nghĩa là mọi ngã ba memristor có thể lưu trữ một byte thông tin thay vì chỉ một bit (hãy nhớ: một byte đại diện cho một số trong khoảng từ 0 đến 255). Về mặt kỹ thuật số thuần túy, điều này cung cấp sự gia tăng mật độ dữ liệu cho một con chip nhất định. Các bộ nhớ đã được chứng minh là nhỏ hơn hàng chục lần so với các tế bào RAM DDR hiện tại, do đó, việc làm cho nó dày hơn gấp 8 lần là một tin rất tốt.

Nhưng điều này cũng tạo ra một số khả năng lớn cho các mạch như chip thần kinh. Một số nhà sản xuất chip đang làm việc trên các mạch chuyên dụng để thực hiện các mạng thần kinh. Chúng ta đều quen thuộc với việc mô phỏng mạng lưới thần kinh và tốc độ tuyệt vời mà chúng ta có thể có được bằng cách sử dụng Nvidia GPGPU, nhưng điều này thì khác. Mạch thần kinh mô hình chặt chẽ hơn những gì một tế bào thần kinh làm. Các mạch thực tế có nhiều đầu vào với trọng lượng có thể điều chỉnh một đơn vị tổng kết dành riêng cho những người trọng lượng và sản lượng có thể được một cách logic dẫn đến đầu vào khác: đó là những gì một mạng lưới thần kinh là.

Nếu các memristor có thể được sử dụng để thay đổi và ghi nhớ các trọng số đầu vào mà không phải lưu trữ chúng dưới dạng số ở đâu đó trong RAM và gọi chúng để sử dụng trong một mô phỏngcủa tế bào thần kinh, sau đó tất cả các loại lợi thế tích lũy. Ngoài việc đạt được tốc độ đạt được bằng kết quả tính toán với xử lý chuyên dụng chỉ cách nan lưu trữ dữ liệu vài nanomet, một lợi thế khác là tiết kiệm năng lượng. Trong hầu hết các kịch bản học máy, hầu hết năng lượng điện (và nhiệt kết quả) được sử dụng để di chuyển dữ liệu giữa lưu trữ và mạch tính toán. Chỉ cần loại bỏ sự cần thiết phải xáo trộn các số nhị phân đại diện cho hàng triệu trọng lượng kết nối mạng luôn thay đổi có thể mang lại một mức độ lớn (hoặc hơn) trong việc tiết kiệm năng lượng. Tôi dự đoán bạn sẽ thấy một số câu chuyện tuyệt vời trong năm tới hoặc hai trung tâm xoay quanh việc tiết kiệm năng lượng tiếp cận với cường độ này.

Nhưng có một số điều thú vị (và hiệu quả) khác mà bạn có thể thực hiện với một vị trí bộ nhớ lưu trữ một byte thông tin dưới dạng một chuỗi đơn điệu gồm 256 cấp độ. Ví dụ, dữ liệu ASCII được sắp xếp ở mọi nơi và thường trong hầu hết mọi chương trình máy tính. Hãy tưởng tượng nếu thay vì đọc tám bit và đưa nó vào thanh ghi để xác định xem nó lớn hơn hoặc nhỏ hơn tám bit khác trong thanh ghi khác, thì tất cả những gì bạn phải làm là so sánh hai ô với một bộ so sánh rất đơn giản. Nó sẽ có một đầu ra đơn giản lớn hơn / bằng / nhỏ hơn. Tương tự, mặc dù phức tạp hơn một chút (nhưng không nhiều), các số nguyên lớn có thể được xử lý theo kiểu byte khôn ngoan. Tối ưu, số nguyên 64 bit có thể được xử lý bằng phép so sánh kích thước tám byte.

Có rất nhiều tiềm năng cho công nghệ mới này và tôi khó có thể chờ đợi. Hãy theo dõi!

Hữu ích 0 Chia sẻ Viết bình luận 0
Đã xem 4629