WikiDer > Вычислительная RAM

Computational RAM

Вычислительная RAM или C-RAM является оперативная память с участием элементы обработки интегрирован на одном чипе. Это позволяет использовать C-RAM в качестве SIMD компьютер. Его также можно использовать для более эффективного использования полосы пропускания памяти в микросхеме памяти.

Обзор

Наиболее влиятельные реализации вычислительной RAM пришли из Проект Berkeley IRAM. Vector IRAM (V-IRAM) объединяет DRAM с векторный процессор интегрирован на одном чипе.[1]

Реконфигурируемая архитектура DRAM (RADram) - это DRAM с участием реконфигурируемые вычисления FPGA логические элементы интегрированы в одну микросхему.[2]Моделирование SimpleScalar показывает, что RADram (в системе с обычным процессором) может дать на порядок лучшую производительность при решении некоторых проблем, чем традиционная DRAM (в системе с тем же процессором).

Немного смущающе параллельный вычислительные проблемы уже ограничены узкое место фон Неймана Некоторые исследователи ожидают, что при одинаковых общих затратах машина, построенная на вычислительной ОЗУ, будет работать на порядки быстрее, чем традиционный универсальный компьютер при решении подобных задач.[3]

По состоянию на 2011 г. «процесс DRAM» (несколько уровней; оптимизирован для высокой емкости) и «процесс ЦП» (оптимизирован для высокой частоты; обычно в два раза больше BEOL слои как DRAM; Поскольку каждый дополнительный слой снижает выход продукции и увеличивает стоимость производства, такие микросхемы относительно дороги на квадратный миллиметр по сравнению с DRAM), достаточно ясно, что есть три подхода к вычислительной RAM:

  • Начиная с процесса, оптимизированного для ЦП, и устройства, которое использует много встроенной SRAM, добавьте дополнительный этап процесса (что делает его еще более дорогим на квадратный миллиметр), чтобы можно было заменить встроенное SRAM встроенным DRAM (eDRAM), что дает примерно 3-кратную экономию площади в областях SRAM (и, таким образом, снижает чистую стоимость микросхемы).
  • начиная с системы с отдельным чипом ЦП и чипом (ами) DRAM, добавьте небольшое количество вычислительных возможностей «сопроцессора» к DRAM, работая в рамках процесса DRAM и добавляя только небольшие части области к DRAM, чтобы сделать вещи, которые в противном случае были бы замедлены узким местом между ЦП и DRAM: заполнение выбранных областей памяти нулями, копирование больших блоков данных из одного места в другое, поиск, где (если где-либо) данный байт встречается в каком-либо блоке данных и т. д. Полученная в результате система - неизмененный чип ЦП и чип (ы) «умной DRAM» - по крайней мере так же быстр, как и исходная система, и потенциально немного дешевле. Ожидается, что стоимость небольшого количества дополнительной области будет более чем окупаема за счет экономии дорогостоящего времени тестирования, поскольку теперь на «умной DRAM» достаточно вычислительных возможностей для пластины, полной DRAM, чтобы проводить большую часть внутреннего тестирования параллельно. , а не традиционный подход полного тестирования одного чипа DRAM за раз с дорогостоящим внешним автоматическое испытательное оборудование.[1]
  • начиная с процесса, оптимизированного для DRAM, настройте процесс, чтобы он немного больше походил на «процесс ЦП», и создайте (относительно низкочастотный, но маломощный и очень высокопроизводительный) универсальный ЦП в пределах этого обработать.

Некоторые процессоры, разработанные для построения на базе технологии DRAM (а не на базе технологии «ЦП» или «логики», специально оптимизированной для ЦП), включают:Проект Berkeley IRAM, TOMI Technology[4][5]и AT&T DSP1.

Поскольку емкость шины памяти для внешней памяти во много раз превышает емкость шины встроенной памяти, система с отдельными микросхемами DRAM и CPU может иметь в несколько раз большую емкость. потребление энергии системы IRAM с тем же производительность компьютера.[1]

Поскольку ожидается, что вычислительная DRAM будет работать быстрее, чем традиционная DRAM, а повышенная температура микросхемы приведет к более быстрой утечке заряда из ячеек памяти DRAM, ожидается, что вычислительная DRAM потребует более частой Обновление DRAM.[2]

Процессор в / около памяти

А процессор в / в памяти (PINM) относится к компьютерный процессор (CPU) тесно связан с объем памяти, как правило, на том же кремниевый чип.

Основная цель объединения компонентов обработки и памяти таким образом - уменьшить задержка памяти и увеличить пропускная способность. В качестве альтернативы уменьшение расстояния, на которое необходимо переместить данные, снижает требования к питанию системы.[6] Большая часть сложности (и, следовательно, потребляемая мощность) в текущих процессорах проистекает из стратегий, направленных на предотвращение остановок памяти.

Примеры

В 1980-х годах крошечный процессор, выполнявший Четвертый был превращен в DRAM чип для улучшения PUSH и POP. Четвертый это стек-ориентированный язык программирования и это повысило его эффективность.

В транспьютер также имела большой объем встроенной памяти, учитывая, что она была сделана в начале 1980-х годов, что делало ее, по сути, процессором в памяти.

Известные проекты PIM включают Проект Berkeley IRAM (IRAM) в Калифорнийский университет в Беркли[7] проект и Университет Нотр-Дам PIM[8] усилие.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c Кристофорос Э. Козыракис, Стилианос Периссакис, Дэвид Паттерсон, Томас Андерсон и др.«Масштабируемые процессоры в эпоху миллиарда транзисторов: IRAM».IEEE Компьютер (журнал).1997. говорит: «Vector IRAM ... может работать как параллельный встроенный механизм самотестирования для массива памяти, значительно сокращая время тестирования DRAM и связанные с этим затраты».
  2. ^ а б Марк Оськин, Фредерик Т. Чонг, и Тимоти Шервуд.«Активные страницы: модель вычислений для интеллектуальной памяти».1998.
  3. ^ Дэниел Дж. Бернштейн.«Исторические заметки о маршрутизации сетки в NFS».2002. "Программирование вычислительной RAM"
  4. ^ «ТОМИ микропроцессор милливаттный»[постоянная мертвая ссылка]
  5. ^ Йонг-Бин Ким и Том В. Чен. "Оценка объединенной технологии DRAM / логики" .1998.«Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-25. Получено 2011-11-27.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)[1]
  6. ^ "GYRFALCON НАЧИНАЕТ ОТГРУЗКУ AI CHIP". лаборатория электроники. 2018-10-10. Получено 5 декабря 2018.
  7. ^ IRAM
  8. ^ «ПИМ». Архивировано из оригинал на 2015-11-09. Получено 2015-05-26.

Список используемой литературы