Technologie | Věda | Čipy

Univerzální čipy z „tekutého“ křemíku dokáží měnit výpočetní výkon i kapacitu dle potřeby

  • Vědci vyvíjí nový druh čipu, který dokáže měnit jeho možnosti využití
  • Díky kombinaci softwaru a hardwaru lze křemíkovou strukturu zaměřit na výpočetní výkon nebo ukládání dat
  • Trojrozměrná monolitická struktura je efektivnější pro zpracování velkého množství dat nebo umělé inteligence
Univerzální čipy z „tekutého“ křemíku dokáží měnit výpočetní výkon i kapacitu dle potřeby

U současných počítačů a používané architektury jsme zvyklí na klasické rozložení, kdy hlavní procesorový čip poskytuje především výpočetní výkon (dnes už i specializovanější grafické čipy) a pro práci s daty je k dispozici operační paměť, případně pak mnohem pomalejší úložiště typu pevný disk nebo SSD.

Vědci z univerzity ve Wisconsinu (Madison) ale s podporou od agentury ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty – DARPA, vyvíjí nový druh univerzálního čipu, který dokáže poskytnout obojí a zároveň se přizpůsobovat podle toho, co je aktuálně potřeba.

Architektura „tekutého“ křemíku

Profesorka Jing Li, která se podílí na nové architektuře čipů, je označuje jako „Liquid Silicon“. Neznamená to však, že by samotný čip byl uvnitř jakkoli tekutý (doba Terminátorů ještě nenastala), ale právě možnost konfigurace a využití čipu dle potřeby. Zatímco monolitický hardware je pevnou součástí, „tekutost“ řídí specializovaný software.

Klepněte pro větší obrázek
Testování výkonu prototypů čipů (Zdroj: UW-Madison)

Čip v sobě integruje trojrozměrnou monolitickou strukturu pro výpočet, paměť i komunikaci. Čip je tak flexibilní a umožňuje využití pro maximální výpočetní výkon, nebo například omezit výkon a prostředky přesunout pro ukládání dat a komunikaci. To vše uvnitř tohoto čipu, řízené externě pomocí softwaru.

Oproti dnešnímu přístupu je to pochopitelně na zcela jiné úrovni – i u moderních počítačů je neustále nutné přesouvat data mezi procesorem do dalších paměťových čipů, navíc přes pomalé spoje na základních deskách. V případě těchto nových 3D čipů se vše děje uvnitř samotné struktury, která je navíc vyrobena ze stejného materiálu a stejnou technologií výroby.

Cílem jsou zatím datově náročné operace

Pokud je úloha závislá především na výpočetním výkonu a dat je málo, současná procesorová architektura je jednodušší a efektivnější. Nový čip má tak za cíl především oblast, kde je nutné řešit jak výkon, tak i velké množství dat a tím pádem i komunikaci.

Klepněte pro větší obrázek
Jing Li pracuje s týmem nejen na samotných čipech, ale i softwaru, překladači a testovací platformě (Zdroj: UW-Madison)

Jedná se o oblasti nejen big data, ale například i rozpoznávání hlasu, obrazu a další části strojového učení či umělé inteligence. S novou architekturou ale přichází rovněž nová výzva – programování a jazyk, kterým lze software přizpůsobovat pro dané úkoly.

Aby nebylo nutné vše programovat na té nejnižší úrovni, tým pracuje i na překladači, který umožní čipy využívat skrze současné programátorské jazyky a snadno tak zkompilovat dané úlohy ke zpracování. Dle vyjádření bude navíc možné konvertovat současné aplikace tak, aby byly kompatibilní s novými čipy. Je ale jasné, že s případnou optimalizací půjde dosáhnout mnohem lepších výsledků z pohledu efektivity čipu.

Velké změny přichází

Protože jde o nový druh čipu, v laboratoři si tým vyvinul i vlastní testovací platformu, která funguje automaticky. Kvůli samotné dynamické funkčnosti bylo nutné vše vyvinout zcela od začátku, ale jedná se o velmi důležitou část při vývoji prototypu. Kdy se nové čipy dostanou do produkce nebo jestli se technologie bude licencovat spíše větším hráčům, zatím není jasné.

Klepněte pro větší obrázek
Detail testovací platformy pro nové čipy (Zdroj: UW-Madison)

Z pohledu nedávného dění lze ale vidět, že se rychle mění trh, který vyžaduje nové formy čipů a architektur. HPE pracuje na The Machine, který na první místo staví paměť, Google s hlubokými neuronovými sítěmi zase začíná stále více používat specializované programovatelné čipy a na trh se chystají i nové druhy rychlých paměti s velkou kapacitou, které dokáží udržet data i po odpojení napájení.

Zpracování velkého množství dat, které souvisí s big data i umělou inteligencí tak mění potřeby současných architektur, což znamená, že v následujících letech se dočkáme velkých a pravděpodobně i revolučních změn v tom, jak počítače a superpočítače fungují i na úrovni samotných čipů. Díky tomu se můžeme těšit i na zařízení, která jsme si doposud nedokázali ani představit.

Zdroj obrázku: Terminátor 2, TriStar Pcitures

Diskuze (2) Další článek: Další konkurence pro Surface. Teclast X5 Pro nabídne Full HD a dualboot s Androidem

Témata článku: Technologie, Věda, Čipy, Procesory, Umělá inteligence, Výzkum, Strojové učení, Superpočítače, Dok, Stejná úloha, První místo, Liquid, Samotný tým, Monolitický čip, Obrovské množství, Specializovaný software, Wisconsin, Specializovaný čip, Profesorka, Madison, Hlavní procesor, Procesorová architektura, Tristar, Výpočetní výkon, The machine


Určitě si přečtěte

49" monitor Philips 499P9H: Ať je vám doma lépe než v kanceláři

49" monitor Philips 499P9H: Ať je vám doma lépe než v kanceláři

** Nezvykle protáhlý rozměr odpovídá dvěma monitorům vedle sebe ** Barevné podání a podpora G-Sync míří nad kancelářské nasazení ** Vestavěná kamera umí přihlašování ve Windows

Tomáš Holčík | 29

Zkusili jsme Ryzen 7 4800HS v notebooku Asus: drtí Intel výkonem a umí být potichu

Zkusili jsme Ryzen 7 4800HS v notebooku Asus: drtí Intel výkonem a umí být potichu

** Nové osmijádro AMD pro herní notebooky překvapuje výkonem ** V rámci notebooku ROG Zephyrus G15 umí být tiché i výkonné** Rozhodnou hlavně prodávané konfigurace s lepší grafikou

Tomáš Holčík | 57

Podívejte se na Windows z roku 1990. Před 30 lety přišly Windows 3.0 a líbily se nám

Podívejte se na Windows z roku 1990. Před 30 lety přišly Windows 3.0 a líbily se nám

** 22. května 1990 uvedl Microsoft Windows 3.0 ** Systém z Microsoftu definitivně udělal lídra na desktopu ** Tehdejší Windows byly vlastně grafickou nadstavbou nad MS-DOS

Jakub Čížek | 74

Jak vlastně funguje Flightradar24: Posloucháme letadla nad celým Českem

Jak vlastně funguje Flightradar24: Posloucháme letadla nad celým Českem

** Flightradar24 zobrazuje polohu letadel v reálném čase ** Když mu pomůžete sbírat data, dostanete nejvyšší paušál zdarma ** Jak to vlastně celé funguje a co je k tomu potřeba?

Jakub Čížek | 28