Processzor a memóriában

A memóriában lévő processzor ( Eng.  Processor-in-memory, PIM; számítási RAM, C-RAM , számítási RAM ) a fő memóriába szorosan integrált processzor , általában egyetlen szilícium chipen készül.

A processzorkomponens és a memória ilyen módon történő kombinálásának fő célja a memória válaszidejének csökkentése és a sávszélesség növelése. Az így elért távolság csökkentése, amelyen keresztül adatokat kell továbbítani, csökkenti a rendszer energiaszükségletét. A modern processzorok összetettségének (és következésképpen megnövekedett energiafogyasztási követelményeinek) fő forrása a memóriával való adatcsere késésének csökkentése és e stratégia szilíciumban való megvalósítása.

Az 1980-as években a Forth programokat futtató apró processzort egy DRAM chipben gyártották, hogy felgyorsítsák a PUSH és POP műveleteket. A FORTH egy veremorientált programozási nyelv, és ez növelte a hatékonyságát. A transzputerben nagy mennyiségű memória is volt egy chipen, tekintettel arra, hogy ezeket a lapkákat az 1980-as évek elején gyártották, ez lényegében memóriaprocesszorsá teszi. A figyelemre méltó PIM-projektek közé tartozik: az IRAM projekt a Kaliforniai Egyetemen Berkeleyben, a projekt a Notre Dame Egyetemen.

Számítási memória

A Compute RAM vagy C-RAM olyan RAM , amelyben a processzorelemek egyetlen chipbe vannak integrálva. Ez lehetővé teszi SIMD számítógépként való használatát. Használható a chip memóriájában lévő memória sávszélességének jobb kihasználására is.

A számítási RAM talán legbefolyásosabb megvalósításai ezen a területen a berkeley-i IRAM projektből származtak.

Néhány rendkívül párhuzamos ( kínosan párhuzamos ) számítási feladatban már a Neumann-architektúra korlátozza a CPU és a DRAM közötti korlátozott sávszélességet ( a Neumann-architektúra szűk keresztmetszete ). Egyes kutatók úgy vélik, hogy azonos összköltség mellett egy számítási RAM-ba épített gép nagyságrenddel gyorsabb lesz, mint egy hagyományos általános célú számítógép az ilyen típusú feladatok elvégzésére.

2011-től a DRAM gyártási folyamata (kevés réteg, szabályos topológiai struktúrák, nagy elektromos kapacitásra optimalizálva) és a CPU gyártási folyamata (sok réteg, nagy frekvenciára optimalizálva, négyzetmilliméterenként viszonylag drága) jelentősen eltér egymástól. Ebben a tekintetben három megközelítés létezik a számítási RAM gyártására:

• kezdje a processzorral - folyamatoptimalizálás és sok beágyazott SRAM-ot használó eszköz, adjon hozzá egy további folyamatlépést (még drágábbá teszi négyzetmilliméterenként), hogy lehetővé tegye a beágyazott SRAM lecserélését beágyazott DRAM-ra (eDRAM), így ~3 -Többszörös helymegtakarítás az SRAM területeken (és ennek következtében költségcsökkentés chipenként);
• kezdje egy külön CPU-chippel és DRAM-chipekkel rendelkező rendszerrel, adjon hozzá egy kis "társfeldolgozási" számítási funkciót a DRAM-hoz, a DRAM-folyamaton belül működjön, és csak kis mennyiségű területet adjon hozzá a DRAM-hoz olyan tevékenységek elvégzéséhez, amelyek egyébként működnének. nyak a CPU és a DRAM között: lefoglalt memóriaterületek alaphelyzetbe állítása, nagy adatblokkok másolása egyik helyről a másikra, annak keresése, hogy hol vannak (ha vannak) adott bájtok valamelyik adatblokkban, és így tovább; az így létrejövő rendszer – CPU chipcsere nélkül, és „okos DRAM chipekkel” – legalább olyan gyors, mint az eredeti rendszer, és talán egy kicsit alacsonyabb a költsége. A többletterület kis méretéből adódó költségek várhatóan több mint megtérülnek a drága (mert hosszú) memóriaellenőrzések megtakarításaiból, mivel az intelligens DRAM már elegendő számítási teljesítménnyel rendelkezik - a DRAM-mal teli szilíciumlapkák ("ostyák") teljesítményéhez a legtöbb belső és párhuzamos memóriaellenőrzés, nem pedig a hagyományos megközelítés, amikor egy-egy DRAM-chipet teljes mértékben tesztelnek drága külső automatizált tesztberendezés segítségével;
• kezdje egy DRAM-ra optimalizált folyamattal, módosítsa a folyamatot, hogy egy kicsit jobban hasonlítson egy CPU-folyamathoz, és építsen (viszonylag alacsony frekvenciával, de kis teljesítményű és nagyon nagy sávszélességgel) egy általános célú processzort ezen a folyamaton belül ( az IRAM projekt [1] , TOMI Technology).

Lásd még

• Asszociatív memória
• Memória számítástechnika

Jegyzetek

1. ↑ Case for IRAM , Computerra, 15. szám (1998. április 20.). Az eredetiből archiválva: 2014. szeptember 5. Letöltve: 2014. augusztus 27.

Linkek

• Duncan Elliott, Michael Stumm, W. Martin Snelgrove, Christian Cojocaru, Robert McKenzie, Computational RAM: Implementing Processors in Memory, IEEE Design and Test of Computers , vol. 16. sz. 1, pp. 32-41, 1999. január-március. [1]