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多功能计算机芯片可以弥补计算和存储之间的差距

归档日期:05-11       文本归类:多处理器分配      文章编辑:爱尚语录

  威斯康星大学麦迪逊分校正在开发的计算机芯片可以通过组合通常按设计分开的任务来使未来的计算机更高效和更强大。

  UW-Madison的电气和计算机工程助理教授Jing Li正在创建可配置为执行复杂计算并在同一集成单元内存储大量信息的计算机芯片 - 并与其他芯片高效通信。她称之为“液态硅”。

  “液体意味着软件和硅意味着硬件。它是一种协作软件/硬件技术,”Li说。“如果你愿意,你可以在一个盒子里放一台超级计算机。我们希望针对很多非常有趣和数据密集型的应用程序,包括面部或语音识别,自然语言处理和图形分析。”

  处理器的高速数字运算和现代计算机中大存储器的数据存储通常分为两种完全不同类型的硬件。

  “当经典计算机需要在内存和处理器之间移动数据时,存在巨大的瓶颈,”李说。“我们正在构建一个可以弥合计算和存储之间差距的统一硬件。”

  处理器和存储器芯片通常由不同的制造代工厂单独生产,然后由系统工程师在印刷电路板上组装在一起以制造计算机和智能电话。分离意味着即使是简单的操作,如搜索,也需要多个步骤才能完成:首先从内存中获取数据,然后将数据一直通过深层存储层次结构发送到处理器内核。

  相比之下,Li正在开发芯片,使用称为单片3D集成的分层设计将存储器,计算和通信整合到同一器件中:底部的硅和半导体电路使用密集金属连接到顶部的固态存储器阵列 - 金属链接。最终用户将能够配置设备以将更多或更少的资源分配给内存或计算,具体取决于系统需要运行的应用程序类型。

  “它可以是动态和灵活的,”李说。“我们最初担心它可能太难使用,因为有太多的选择。但通过适当的优化,任何人都可以利用我们硬件提供的丰富灵活性。”

  为了帮助人们利用新芯片的潜力,Li的团队还在开发软件,将流行的编程语言转换为芯片的机器代码,这个过程称为编译。

  “如果我只是递给你一些东西并说,这是一个盒子里的超级计算机,如果编程界面太难,你可能无法使用它,”李说。“你无法想象人们用二进制零和一个方面进行编程。这太痛苦了。”

  由于她的编译软件,程序员将能够将他们的应用程序直接移植到新类型的硬件上,而不会改变他们的编码习惯。

  为了评估原型液体硅芯片的性能,Li和她的学生建立了一个他们从头开始构建的自动化测试系统。该平台可以比最先进的行业测试更好地揭示可靠性问题,并且多家公司已将他们的芯片发送给Li进行评估。

  鉴于测试占计算机芯片消费者成本的一半以上,在威斯康星大学麦迪逊分校拥有如此先进的基础设施可以帮助实现液态硅芯片,并促进未来的研究。

  “我们可以使用我们的平台进行所有类型的设备级,电路级和系统级测试,”Li说。“我们的行业合作伙伴告诉我们,我们的测试系统可以自动完成测试工程师的全部工作。”

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