211service.com
Nowe układy pamięci przechowują dane nie za pomocą elektryczności, ale za pomocą światła
Firmy komputerowe poszukujące większej prędkości zaczęły używać światła do przesyłania danych w komputerach zamiast elektryczności. Teraz naukowcy mają zaprezentował obiecujący schemat do używania światła do przechowywania informacji również na chipie — nawet przy wyłączonym zasilaniu.
Na tym obrazie z mikroskopu elektronowego maleńka plamka materiału przemiany fazowej zwanego GST (żółty) znajduje się na falowodzie, służąc jako komórka pamięci, którą można zapisywać i odczytywać, wysyłając impulsy świetlne przez przewodnik.
Używanie światła zamiast elektryczności do przenoszenia informacji między pamięcią komputera a jego procesorem może prowadzić do znacznie szybszych i bardziej energooszczędnych komputerów (zobacz Układy laserowe firmy Intel mogą usprawnić działanie centrów danych ). Ale w tej chwili konieczna jest konwersja sygnałów optycznych na elektryczne i elektroniczne przechowywanie danych, co jest stosunkowo powolne w porównaniu z szybkością dzisiejszych procesorów. Według wynalazców nowej, całkowicie fotonicznej pamięci, która wykorzystuje te same materiały, które są używane w płytach CD i DVD wielokrotnego zapisu, jest to krok w kierunku systemów zapewniających bardziej wydajne przesyłanie i przechowywanie danych.
Pamięć fotoniczna została już wcześniej zademonstrowana na chipie, ale była krótkotrwała i do działania wymagała stałego dopływu światła. Jest to pierwsza wbudowana pamięć optyczna, która jest nieulotna, co oznacza, że nie wymaga stałego dostarczania energii, dzięki czemu może zapewnić długotrwałe przechowywanie danych tak, jak dysk twardy. Podstawą technologii jest tzw. materiał zmiennofazowy. Impulsy świetlne mogą być używane do przełączania materiału między dwoma różnymi stanami — jednym, w którym atomy są uporządkowane, czyli krystaliczne, i drugim, w którym są nieuporządkowane, czyli amorficzne. Naukowcy wykorzystali to zjawisko do zapisywania i czytania informacji.
Jeden szczególny atrybut tego materiału sprawia, że jest on szczególnie przydatny do przechowywania w pamięci. Naukowcy wykazali, że mogą użyć światła, aby wprowadzić materiał w stany mieszane — powiedzmy, 10 procent krystaliczny i 90 procent amorficzny lub 20 procent krystaliczny i 80 procent amorficzny i tak dalej. Mając więcej niż tylko dwa stany dostępne do przechowywania pamięci, możesz upchnąć o wiele więcej informacji w tej samej przestrzeni, mówi Harisz Bhaskaran , profesor materiałoznawstwa i ekspert w dziedzinie nanoinżynierii na Uniwersytecie Oksfordzkim w Wielkiej Brytanii Bhaskaran wraz z Wolfram Pernice , z Uniwersytetu w Münster w Niemczech, kierował badaniami.
W niedalekiej przyszłości taka technologia pamięci może zostać wykorzystana do zwiększenia wydajności centrów danych, a tym samym do rozszerzenia rodzajów aplikacji możliwych dzięki przetwarzaniu w chmurze. Kilka dużych firm komputerowych opracowuje systemy do przenoszenia światła wokół chipa za pomocą falowodów lub z jednego chipa do drugiego za pomocą kabli optycznych, takich jak te powszechnie stosowane w branży telekomunikacyjnej. Bhaskaran i jego koledzy twierdzą, że nowy schemat pamięci jest kompatybilny z konwencjonalnymi światłowodami, a także z falowodami.
Technologia jest wciąż daleka od komercjalizacji. Naukowcy wykazali jedynie umiejętność czytania i pisania kilku bitów. Potrzebne będą dalsze badania i rozwój, aby zrozumieć, w jaki sposób można lub należy je stosować.
Jednym z planów, który Bhaskaran i Pernice zamierzają zbadać, jest zaprojektowanie niekonwencjonalnych architektur komputerowych, być może zawierających te mające naśladować sposób, w jaki mózg przetwarza informacje, które mogą pokonać podstawowe ograniczenia szybkości i wydajności tradycyjnych komputerów elektronicznych (patrz Thinking in Silicon). Bhaskaran mówi, że ta sama technika, której użyli do wykorzystania wielu stanów materiału przemiany fazowej do przechowywania w pamięci, może być wykorzystana do wykonywania podstawowych operacji arytmetycznych, takich jak liczenie. Jeśli możesz wykonać liczenie sekwencyjne, możesz wykonać obliczenia.