חוקרים בטכניון הציגו פריצת דרך בשימוש בזיכרון מחשב לביצוע פעולות חישוביות
מאת:
מערכת Telecom News, 29.6.20, 16:45
אפשר לבצע, תוך שימוש ביחידות הזיכרון עצמן, חישובים דיגיטליים הדומים לאלה הנעשים ע"י המעבד. זאת, מתוך הבנה, שאם החישוב והאחסון יבוצעו ע"י אותה יחידה ייעלמו אותם "פקקי תנועה" הנוצרים במעבר בין המעבד לזיכרון.
חוקרים ב
פקולטה להנדסת חשמל ע"ש ויטרבי בטכניון הציגו פריצת דרך בשימוש בזיכרון המחשב לביצוע פעולות חישוביות. את המחקר המתפרסם ב-
IEEE Transactions on Electron Devices הובילו פרופ'
שחר קוטינסקי (
Kvatinsky) (בתמונה משמאל), והמסטרנט
ברק הופר, בשיתוף קבוצת המחקר של פרופ'
ריינר ואסר ממרכז המחקר יוליך (
Jülich Research Center) והחוקרים ד"ר
ויקס ראנה וד"ר
סטפן מנזל.
פרופ'
קוטינסקי: "המבנה הבסיסי של המחשב כמעט לא השתנה מאז המחשבים הראשונים, שנבנו בשנות ה-40. המחשב הקלאסי המוכר לנו בנוי מ-2 יחידות מרכזיות - המעבד המבצע חישובים והזיכרון המאחסן את המידע. ב-2 היחידות האלה חל בעשורים האחרים שיפור מטאורי - קצב החישוב של המעבדים עלה משמעותית וגם נפח האחסון ביחידות הזיכרון גדל דרמטית.
אולם, התקשורת ביניהם הפכה לצוואר בקבוק המגביל את קצב החישוב של המחשב כולו. זאת, משום שהעברת המידע מהמעבד לזיכרון ובחזרה איטית משמעותית מהחישוב עצמו ואף צורכת אנרגיה רבה".
בשנים האחרונות מתמקד פרופ'
קוטינסקי בכמה אפיקים לפתרון בעיית ההפרדה בין זיכרון למעבד, והמאמר הנוכחי מדגים כיצד אפשר לבצע, תוך שימוש ביחידות הזיכרון עצמן, חישובים דיגיטליים הדומים לאלה הנעשים ע"י המעבד. זאת, מתוך הבנה, שאם החישוב והאחסון יבוצעו ע"י אותה יחידה ייעלמו אותם "פקקי תנועה" הנוצרים במעבר בין המעבד לזיכרון.
פרופ'
קוטנסקי: "הניסיון לבצע חישובים ביחידת הזיכרון אינו חדש לגמרי, אבל מימושו הטכנולוגי מורכב ומאתגר מאוד. זאת, בין השאר, בשל התכונות הפיזיקליות השונות בין הרכיבים החישוביים במעבד (טרנזיסטורים) לרכיבי האחסון השונים הקיימים כיום בזיכרונות המחשב.
עד כה הצליחו בקושי רב לבצע חישובים קרוב ליחידות האחסון, וכך לצמצם את העלות של העברת המידע בין היחידות. נעשו גם ניסיונות להשתמש בתאי הזיכרון לחישוב, אך לרוב מדובר בחישוב מוגבל השונה במהותו מהחישוב הדיגיטלי, שמבצעים במעבד".
חוקרי הטכניון מציגים במאמר הטמעה מוצלחת של 3 שערים לוגיים בתוך יחידת הזיכרון, שיוצרה ע"י השותפים מ-
Jülich, ואף מדגימים כיצד ניתן לחבר מספרים בתוך הזיכרון. בנוסף הם מראים במאמר את היתכנותם של רכיבים לוגיים מורכבים יותר.
פרופ'
קוטינסקי: מדובר באבן דרך משמעותית לקראת פיתוחם של זיכרונות בעלי יכולות חישוביות משמעותיות. מזה כעשור אנו מפתחים תיאוריה ומדגימים בסימולציות מחשב כיצד השערים הלוגיים שתכננו יבצעו חישובים לוגיים בצורה דומה לזו שבמעבד.
זו עבודה ראשונה המדגימה את השיטה הזו על רכיבי זיכרון, שיוצרו ונמדדו במעבדה, מעבירה את השיטה מהתאוריה אל המעשה, וכל זה תוך התגברות על הבעיות הקיימות בעולם האמיתי".
המחקר נערך בתמיכת הנציבות האירופית למחקר (מענק
ERC Starting Grant) והקרן הלאומית למדע.
המאמר ב-
- IEEE Transactions on Electron Devicesכאן
קרדיט צילום תמונה עליונה: ניצן זוהר, דוברות הטכניון
