Procesor în memorie

Procesor in memory ( Eng.  Processor-in-memory, PIM; RAM de calcul, C-RAM , RAM de calcul ) este un procesor strâns integrat în memoria principală , realizat de obicei pe un singur cip de siliciu.

Scopul principal al combinării componentei procesorului cu memoria în acest fel este reducerea timpului de răspuns al memoriei și creșterea lățimii de bandă. Reducerea distanței pe care trebuie transferate datele astfel realizată reduce cerințele de putere a sistemului. Principala sursă a complexității procesoarelor moderne (și, în consecință, cerințele lor sporite de consum de energie) provine din necesitatea reducerii întârzierilor în schimbul de date cu memoria și implementarea acestei strategii în siliciu.

În anii 1980, micul procesor care rula programele Forth a fost fabricat într-un cip DRAM pentru a accelera operațiunile PUSH și POP. FORTH este un limbaj de programare orientat spre stivă și acest lucru i-a sporit eficiența. Transputerul avea, de asemenea, o cantitate mare de memorie pe un cip, dat fiind că aceste cipuri au fost fabricate la începutul anilor 1980, acest lucru îl face în esență un procesor în memorie. Proiectele PIM notabile includ: proiectul IRAM de la Universitatea din California din Berkeley, proiectul de la Universitatea Notre Dame.

Memoria de calcul

RAM de calcul sau C-RAM este RAM cu elemente de procesor integrate într-un singur design de cip. Acest lucru îi permite să fie utilizat ca computer SIMD . De asemenea, poate fi folosit pentru a folosi mai bine lățimea de bandă a memoriei din memoria cipului.

Poate că cele mai influente implementări ale RAM de calcul în acest domeniu au venit din proiectul IRAM de la Berkeley.

În unele sarcini de calcul extrem de paralele ( în mod jenant de paralele ), arhitectura von Neumann pune deja limitări sub formă de lățime de bandă limitată între CPU și DRAM ( gâtul de strângere al arhitecturii von Neumann ). Unii cercetători cred că, pentru același cost total, o mașină construită în RAM de calcul va fi cu un ordin de mărime mai rapidă decât un computer tradițional de uz general pentru aceste tipuri de sarcini.

Începând cu 2011, procesul de fabricație a DRAM (puține straturi, structuri topologice obișnuite, optimizate pentru capacitate electrică mare) și procesul de fabricare a CPU (multe straturi, optimizate pentru frecvență înaltă, relativ costisitoare pe milimetru pătrat) sunt semnificativ diferite. În acest sens, există trei abordări pentru fabricarea RAM de calcul:

• începeți cu procesorul - optimizarea procesului și un dispozitiv care utilizează o mulțime de SRAM încorporat, adăugați un pas suplimentar de proces (făcându-l și mai scump pe milimetru pătrat) pentru a permite înlocuirea SRAM-ului încorporat cu DRAM încorporat (eDRAM), oferind ~3 -economii multiple de spațiu în zonele SRAM (și, în consecință, reducerea costurilor pe cip);
• începeți cu un sistem cu un cip CPU separat și cipuri DRAM, adăugați o cantitate mică de funcționalitate de calcul „co-procesare” la DRAM, lucrând în cadrul procesului DRAM și adăugând doar cantități mici de zonă la DRAM pentru a face lucruri care altfel ar fi făcute. gât între CPU și DRAM: resetarea zonelor de memorie alocate, copierea blocurilor mari de date dintr-un loc în altul, căutarea unde există (dacă există) octeți dați într-un bloc de date și așa mai departe; sistemul rezultat - fără modificări de cip CPU și cu „cipuri DRAM inteligente” - este cel puțin la fel de rapid ca sistemul original și poate puțin mai mic ca cost. Costul dimensiunii mici a suprafeței suplimentare este de așteptat să fie mai mult decât recuperat în economii la verificări costisitoare (din cauza lungi) a memoriei, deoarece DRAM inteligentă are acum suficientă putere de calcul - pentru ca waferele de siliciu („plachete”) pline cu DRAM să funcționeze. majoritatea verificărilor pe memorie intern și în paralel, mai degrabă decât abordarea tradițională de testare completă a câte un cip DRAM la un moment dat, folosind echipamente de testare automate externe costisitoare;
• începeți cu un proces optimizat pentru DRAM, modificați procesul pentru a-l face puțin mai asemănător cu un proces CPU și construiți (cu frecvență relativ scăzută, dar putere redusă și lățime de bandă foarte mare) un procesor de uz general în cadrul acelui proces ( proiectul IRAM [1] , Tehnologia TOMI).

Vezi și

• Memoria asociativă
• Calcularea memoriei

Note

1. ↑ Case for IRAM , Computerra, nr.15 (20 aprilie 1998). Arhivat din original pe 5 septembrie 2014. Preluat la 27 august 2014.

Link -uri

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