三进制存储器可运行计算任务!


(楚灵涓) #1

文/John 微信/IntelligentThings

存储芯片,一般都是用于数据的存储和访问。然而,传统意义上讲,计算任务,一般是由处理器芯片来完成。可是,最近一支国际性科学家团队找到了一种创新途径,设计了一种三进制系统存储芯片。它即不同于传统的二进制数字系统,又可以抛开处理器,自己运行“计算任务”。

简介

这种新型存储器芯片是由新加坡南洋理工大学、德国亚琛工业大学、 欧洲最大的跨学科研究中心德国尤利希研究中心联合开发。

南洋理工大学的助理教授Anupam Chattopadhyay 、德国亚琛工业大学的教授 Rainer Waser、德国尤利希研究中心的 Vikas Rana博士,参与了这项开发。

最近,这项科学发现发表于《科学报告》杂志(自然出版集团下属的一个同行评议的杂志)。

ReRAM

这项研究使用了基于氧化还原反应的可变电阻式存储器(ReRAM)。

ReRAM 一般是通过改变绝缘固体材料的电阻,实现数据存储的电子器件,它的原理基于忆阻器。

它既有可以和DRAM媲美的读写速度,又具有固态硬盘的非易失性,是即将商用的速度最快的存储器模块。

目前,致力于ReRAM 商业化和开发企业,包括闪迪、惠普、索尼、松下、美光、海力士等等。

三进制

目前,市场上所有的计算机处理器,都使用了二进制系统,即数据由两种状态组成,0或者1,例如字母B,在计算机内就存储为“01000010”的形式。

然而,ReRAM 电路所表示的数据状态,并不是0和1两种,它可以存储和处理数码有:0、1、2,即“三进制数字系统”,从而可以存储更多的数据状态。

原因就是,ReRAM使用不同的电阻来存储信息,从原理上来说,可以突破现有二进制系统的限制,显著提升计算任务的处理速度。

来自南洋理工大学的计算科学和工程系助理教授 Chattopadhyay 是该存储器三进制系统的主要设计者。他认为在目前的计算机系统,所有的信息在计算处理前,必须以一连串的0或者1的数据形式存储。所以,他解释道:

“这好比使用小型翻译器和某人进行长篇对话,这会是一个耗时耗力的过程。我们现在增加这个小型翻译器的容量,使它可以更加有效地处理数据。”

计算

目前,移动设备和电脑,都是沿用传统的体系结构,从内存中获取数据,然后传输到处理器单元,再进行计算。

然而,南洋理工大学设计的这种具有计算功能的存储器,无需在处理器和存储器之间进行数据传输,不仅节省了时间,而且降低了能耗。

意义

计算机软件正在变得越来越复杂,数据中心需要处理比以往更大量的数据。所以,对于全球产业来讲,寻找更加快速高效的计算处理,是目前最迫切的需求之一。

相比当前的计算机和移动设备中的处理器速度,该存储器设备的速度可提高达两倍或者两倍以上。存储器芯片能够完成计算任务,就无需处理器对于数据的处理,这样不仅速度会加快,而且空间上可以节省不少,让电子设备变得更小和更轻。

研究人员认为,因为ReRAM 接近商用和上市,所以使用ReRAM进行计算,会比其他即将到来的计算技术成本更低。

Waser 教授解释道:

“ReRAM,目前是一种通用非易失存储器的概念。这些设备能耗低、速度快,体积可以压缩的更小。它们不仅可用于数据存储,也可以用于计算,为在信息技术中更加有效的利用能源,开辟了一条全新的途径。”

ReRAM性能卓越,它不仅具有长期的存储容量、低能耗,也可以进行纳米级制造。很多半导体公司,纷纷被吸引,投资研发这项技术。同时,它也将对于革新消费电子和可穿戴产品的设计产生深远的影响。

未来

这个研究团队目前正在寻找行业合作伙伴,利用这项重要科学进展。

与此同时,研究人员也在进一步开发ReRAM,未来有望处理比三进制更多的状态,更大幅度地提高计算机计算速度。

另外,他们也希望在实际的计算场景中测试这项技术的性能。