Более быстрая память способна ускорить обработку данных компьютером

Прогресс в том, что касается быстродействия микрочипов, может помочь инженерам провести интеграцию краткосрочной и долгосрочной памяти компьютера.

Несмотря на все недавние продвижения в области ускорения работы компьютера, его командные центры демонстрируют все еще низкую производительность. Центральный процессор проводит все вычисления, сберегая их результаты на чипе динамической оперативной памяти (DRAM). Тем не менее, DRAM работает лишь при включенном компьютере, поэтому она играет роль краткосрочной памяти. Данные, необходимые для длительной обработки, должны сохраняться на отдельных магнитных дисках или же на переносных флэш-накопителях.

На протяжении десятилетий ученые пытаются создать подобие универсальной памяти, то есть чипа, сочетающего в себе скорость и надежность DRAM, а также архивные свойства внешних накопителей. В статье, опубликованной в журнале «Природа» за 11 июня 2013 года, рассматриваются главные недостатки лидирующего претендента на звание универсальной памяти – сегнетоэлектрической оперативной памяти (FRAM).

Несмотря на свою скорость и экономичность в энергопотреблении, FRAM имеет проблемы с надежностью в контексте длительности использования. Чтобы определить, чему равен один бит – единице или нулю, чип использует напряжение, ставящее данные под угрозу. После проведения вычислений данные должны быть переписаны с целью сбережения, что сильно снижает архивные способности памяти. 

Рамаморти Рамеш из Университета Калифорнии (УК, Беркли) работал совместно с командой экспертов из Технологического Университета Нанианг (Сингапур) над созданием методики считывания данных без необходимости их уничтожения и последующего переписывания. Их решение заключалось в слабом освещении каждой содержащей бит клетки, а также в измерении потока, идущего от нее. Количественные показатели потока указывают на значение бита (1 или 0). Главное же достижение состоит в том, что процесс освещения позволяет сберегать информацию без повторного ее переписывания.

Исследователи считывали и записывали данные сотни миллионов раз при помощи прототипа чипа FRAM без каких-либо признаков деградации. Память флэш-накопителей, к примеру, имеет определенный лимит для процессов считывания/записи. «Инновация касается процесса считывания», говорит Канг Ванг, инженер из УК. «Данное новшество может повысить шансы FRAM в контексте промышленного производства».

Рамеш признает, что для полноценного производства FRAM придется решить еще немало научных и экономических вопросов. В настоящее время несколько других разработок технических гигантов, таких как «Интел» и «Самсунг», могут быть использованы для создания универсальной памяти.