Китайский микропроцессор выигрывает пальму первенства в области эффективности использования энергии.

Суперкомпьютер Dawning 6000, который китайские специалисты собираются представить в третьей четверти 2011 года, будет иметь нечто особенное под своим"капотом".В отличие от его предшественников, в которых были использованы микропроцессоры американского происхождения, новый суперкомпьютер будет использовать собственныйвысокопроизводительный китайский процессор Godson-3B. С пиковой тактовой частотой в 1.05 ГГц, Godson-3B медленней, чем его конкуренты, которые работают на частотах, приближающихся к 5 ГГц, но новый микропроцессор Godson-3B бьет все мыслимые и немыслимые рекорды по эффективности использования энергии. Процессор может выполнить 128 миллионовопераций с плавающей запятой в секунду, используя всего 40 Ватт энергии.

Процессор Godson-3B имеет необычную для микропроцессоров сетевую архитектуру, с помощью которой сообщения и данные передаются между разными вычислительными ядрами. Процессоры компаний Intel и IBM в большинстве случаев имеют кольцевую структуру, в которой данные передаются по кольцу от одного ядра к другому, напоминая катание на карусели. В процессоре Godson-3B ядра объединены в две группы по четыре ядра, соединенные между собой шлюзом. Процессоры одной группы имеют прямые подключения друг к другуи к шлюзу. Главный проектировщик этого процессора, Веиву Ху из Китайской Академии Наук в Пекине, считает, что на такую архитектуру следует делать ставку в разработке будущих высокопроизводительных китайских процессоров.

Работа классической кольцевой архитектуры напоминает поездку в одну сторону по кольцевой линии метро. Если требуется передать данные на"станцию",которую только что проехали, требуется провезти эти данные через все узлы кольцевой линии. Нетяжело себе представить, как это накладно как с точки производительности, так и с точки зрения энергопотребления. Архитектура процессора Godson-3B больше всего напоминает перекрещивающиеся городские улицы. Таким образом, для передачи данных от одного узла к другому всегда используется минимальное число транзитных переходов, что позволяет достичь невероятной энергетической эффективности.

Разработчики Godson-3B, проведя испытания первых образцов процессора, поняли, на какую золотую жилу им удалось наткнуться. Ведь ничего не мешает добавлять в такую архитектуру новые дополнительные вычислительные ядра и организовывать дополнительные шлюзы, повышая производительность процессора и оставляя показатели энергетической эффективности на прежнем уровне. Конечно, бесконечно увеличивать количество ядер в одной группе процессора можно тоже не до бесконечности, при превышении некоторого количества и в такой архитектуре возникают трудности и проблемы. Именно поэтому в своем новом, 16-ядерном микропроцессоре Godson-3C, разработка которого ведетсяв настоящее время, будет использована классическая кольцевая структура, только узлами кольца будут не простые вычислительные ядра, а группы из четырех ядер, подобные группам, использованным в микропроцессоре Godson-3B.

Источник

Новая технология полнодуплексной радиосвязи может удвоить скорости существующих беспроводных сетей.

Исследователи из Стэнфордского университета создали новую технологию беспроводной связи с помощью которой можно одновременно передавать и принимать сигналы, используя один единственный радиочастотный канал. Это, в свою очередь, может в некоторых случаях удвоить скорости передачи данных существующих сетей беспроводной связи. Некоторые технологии беспроводной связи, к примеру, мобильная телефонная связь, позволяют одновременно вести передачу и прием, но для этого требуются специальные решения и методы, которые, к сожалению, не очень подходят для применения в других сетях, таких как Wi-Fi.

"Все учебники по электротехнике и радиотехнике утверждают, что полный дуплекс нельзя реализовать в рамках одного частотного канала"-говорит Филип Левис (Philip Levis), доцент информатики и электротехники Стенфордского университета. -"Но наша новая система полностью ломает все известные принципы, на которых держатся современные беспроводные сети передачи данных".Технология основана на способе, которым головной мозг человека подавляет и фильтрует звук собственного голоса во время разговора.

"Когда работает радиопередатчик, уровень сигнала его передачи в миллионы и миллиарды раз превышает уровень принимаемого сигнала. Это все равно, что расслышать шепот на фоне звука реактивного двигателя"-поясняет Филип Левис. -"Но, точно зная, что же именно передается в данный момент собственным передатчиком, можно отфильтровать принимаемый сигнал таким образом, что бы услышать слабые сигналы удаленного передатчика. Это немного походит на работу наушников, подавляющих шум, исходящий из окружающей среды".

Главным преимуществом данной технологии можно считать тот факт, что одновременная передача и прием сигнала позволят удвоить количество информации, передаваемой по одному каналу. Но, с точки зрения Левиса, эта технология может с успехом использоваться и в других службах, к примеру в авиадиспетчерской службе. Там бывают нередки случаи, когда два самолета одновременно пытаются вызвать контрольный пункт на одной частоте. Это приводит к тому, что ни одно из сообщений не доходит до адресата,а это, в свою очередь, может стать причиной авиакатастрофы.

В настоящее время эта технология уже защищена временным патентом. В настоящее время исследователи работают над увеличением дальности работы системы, что позволитс успехом применить ее для расширения возможностей существующих сетей Wi-Fi.

Источник

Первые образцы нового интерфейса Light Peak от Intel будут не оптическими, а электрическими, на медных проводниках.

Представители компании Intel объявили на выставке CES 2011 о том, что новая технология Light Peak уже доведена до ума и готова к массовому внедрению. Но, вице-президент и генеральный директор Intel Architecture Group Дэвид Перлмуттер (David Perlmutter) в своем выступлении объяви, что первые версии нового интерфейса будут построены не на волоконно-оптическом принципе, а на привычном всем электрическом, использующем для передачи информации медные проводники.

"Первые опыты, проводимые с интерфейсом Light Peak на медных проводниках, а не на волоконно-оптических линиях, показали неожиданно хорошие результаты, которых более чемдостаточно для удовлетворения подавляющего большинства запросов пользователей"-рассказал Дэвид Перлмуттер. -"И как все новое, оптическая технология более дорога, чем традиционная на электрических соединениях".Конечно, передача информации по волоконно-оптическому каналу происходит намного быстрее, чем электрическим путем и, в конечном счете, следующие версии интерфейсаLight Peak будут построены на передаче света по оптическому волокну.

Напомним, что интерфейс Light Peak будет обеспечивать связь между мобильными, периферийными устройствами и компьютером на скорости до 10 Гигабит в секунду и на расстоянии до 100 метров. Принимая во внимание такие характеристики интерфейса нельзя не задуматься о конкуренции между Light Peak и USB 3.0, учитывая давнюю историю развития USB и количество устройств его поддерживающих, вряд ли стоит ожидать что Light Peak когда-нибудь вытеснит USB.

"Взглянув на Light Peak и USB 3.0 под различными углами можно заметить что эти два интерфейса ни в коем случае не дублируют друг друга, они дополняют друг друга каждый своимивозможностями"-пояснил Дэвид Перлмуттер.

Источник

Исследователи IBM достигли терабитных скоростей обмена информации в пределах одного чипа.

Исследователи корпорации IBM разработали новую технологию производства кристаллов полупроводниковых микросхем, которая объединяет электрические и оптические устройства на одной кремниевой подложке, позволяя частям чипа обмениваться информацией с помощью импульсов света. Согласно заявлению представителей IBM, новая технология CMOS Integrated Silicon Nanophotonics позволяет, по сравнению с обычными технологиями производства полупроводников, в десять раз увеличит плотность упаковки полупроводниковыхструктур. Это, в свою очередь, позволит разработать на основе этой технологии новые компьютерные процессоры, более быстрые и потребляющие меньшее количество энергии.

Разработка новой технологии была выполнена в рамках исследовательской программы IBM, названной Exascale computing program. Эта программа нацелена на разработку суперкомпьютера, который сможет выполнить более одного миллиона триллионов операций в секунду, т.е. Exaflop-уровня, приблизительно в тысячу раз более мощного, чем самый мощный существующий суперкомпьютер.

Электронные полупроводниковые структуры на основе кремниевых транзисторов сосуществуют на одном кристалле с кремниевыми нанофотонными устройствами. Один каналоптического приемопередатчика со всем оптическим и электрическим сопровождением занимает на кристалле площадь менее 0.5 квадратных миллиметров. Технология разработана таким образом, что для производства новых чипов может использоваться обычное технологическое оборудование для производства CMOS-полупроводников. При этом нетребуется установка дополнительного специализированного оборудования или перенастройки производственных линий.

Основой новой технологии является разработанный исследователями набор различных активных и пассивных нанофотонных устройств. Размеры этих устройств сокращены до минимально допустимых пределов, определяемых дифракционным пределом, до самого маленького размера, которого может достичь полупроводниковая оптика.

"Наша технология, CMOS Integrated Nanophotonics, станет основой для беспрецедентного увеличения мощности компьютерных процессоров, которые будут использовать малопотребляющиеоптические каналы передачи данных для обмена данными между памятью, вычислительными ядрами другими модулями в пределах одного чипа"-рассказывает доктор Юрий Власов, глава отдела кремниевой нанофотоники в исследовательском подразделении IBM Research. -"Следующим шагом развития этой технологии станет ее адаптация для предоставления возможности производства новых микросхем на производственных мощностях компанииIBM".

Источник

Спинтронный компьютер - еще один кандидат на роль компьютера будущего.

Ученые-физики из Калифорнийского университета в Риверсайде, используя столь популярный в последнее время графен, достигли значительных успехов в реализации идеиспинтронных вычислений, вычислений, основой которых является спин электрона. Ученые утверждают, что дальнейшее развитие этой области может привести к появлению нового типа компьютеров, которые будут загружаться только один раз в жизни, и будут оставаться в работающем состоянии все оставшееся время, при этом, практически не потребляя энергии. Эти компьютеры будут использовать физическое явление, называемое туннельная спин-инжекция (tunneling spin injection), будут использовать спин электрона, какосновное средство для хранения и обработки данных.

В основе спинтронных вычислений лежит технология, с помощью которой физикам удалось поляризовать спин электрона, т.е. заставить его вращаться в строго заданном направлении. Для передачи спина электрона от одного атома к другому, другими словами говоря, для передачи сигнала или информации, использовался проводник из графена, углерода, кристаллическая решетка которого имеет всего один атом в толщину."Графен является одним из лучших материалов, в которых возможна передача спина от атома к атому при нормальной температуре окружающей среды"-рассказал Роланд Каваками (Roland Kawakami), профессор физики Калифорнийского университета. Он добавил, что эти особенности графена делают его весьма многообещающим кандидатом на использовании в спинтронных компьютерах.

В первых экспериментах, проводимых физиками, была обнаружена трудность, сводящая на нет все дальнейшие усилия в этом направлении. Оказалось, что преобразование электрического сигнала в спинтронный сигнал, происходящее на стыке ферромагнитного электрода и графенового проводника, крайне неэффективно. Но эта проблема была решена достаточно просто, введением дополнительного изолирующего слоя между графеновым проводником и ферромагнитным электродом, толщиной около одного нанометра, в качестве которого выступал еще один слой графеновой пленки.

Еще одной проблемой, которую пришлось преодолеть ученым, заключалась во времени сохранения значения (состояния) спина электрона. Ведь время сохранения этого значения, в свою очередь, означает время хранения информации и уровень сложности операций, которые можно выполнить над этими данными."Для нас было настоящим шоком то, что реальное время сохранения значения спина было в тысячи раз меньше теоретического расчетного значения, которого мы ожидали достичь"-рассказал Каваками. Но подвергнув графеновую пленку воздействию некоторых внешних факторов ученым удалось увеличить время сохранения значения спина электрона довремени, исчисляющегося несколькими микросекундами, а это уже тот уровень времени, за которое можно выполнить очень сложную обработку данных.

Пока еще явление туннельной спин-инжекции и устройств на его базе является только предметом исследований в лабораториях, но это может оказать огромнейшее влияниена будущие вычислительные и информационные технологии, и, при этом, не в самом отдаленном будущем. Сейчас команда ученых профессора Каваками работает над созданиемпервых функционирующих логических элементов на основе спинтроники, которые могут стать"строительными кирпичиками"для будущих процессоров и компьютеров.

Источник