00

Компьютерные чипы будущего

Компьютерные чипы будущего

Ученые из Брауншвейгского и Мюнхенского технических университетов и Калифорнийского университета разрабатывают новое поколение компьютерных чипов.

Беспилотный транспорт, промышленная электроника или современная медицинская техника – новые разработки требуют нового поколения компьютерных чипов, которые будут отвечать требованиям цифровизации. С 1 января 2018 года научная группа ученых из указанных выше университетов изучает и разрабатывает новые компьютерные чипы в рамках исследовательского проекта по обработке информации.

На конференции DATE (Design, Automation and Test in Europe) в конце марта исследовательская группа уже представила свой проект. Его цель – разработка новой методики, которая позволит производить компоненты компьютерных систем, отвечающие требованиям цифровизации.

«Блага цифровизации будут недоступны нам, пока не появится новое поколение чипов», – говорит Рольф Эрнст (Rolf Ernst), профессор компьютерной и сетевой архитектуры из Брауншвейгского университета. «Для начала нужны новые научные основания, которые мы и разрабатываем в ходе нашего проекта», – поясняет профессор Андреас Геркерсдорф (Andreas Herkersdorf) с кафедры инженерных систем Мюнхенского университета.

Больше мощности для технологий будущего

Планирование, логистика и производство проникают друг в друга и становятся частью одной функциональной иерархии. Так работают современные заводы, на которых одновременно протекает множество сложных процессов. Этот принцип исследовательская группа перенесла на компьютерные чипы. Как и на заводе, при обработке информации большое количество операций мониторинга и контроля должны обеспечивать высокую надежность и гибкость, чтобы система динамически реагировала на любые изменения.

«Производство эффективно и продуктивно тогда, когда на заводе так отлажены логистика, обеспечение и управление техникой, что эти процессы соответствуют актуальной нагрузке. При этом должны быть предусмотрены время и ресурсы на техническое обслуживание и ремонт», – говорит Рольф Эрнст.

В компьютерных чипах все процессы должны протекать автономно: чип наблюдает и управляет собой самостоятельно. Поэтому ученые разработали систему интеллектуального обучающегося управления, которая основана на постоянном обращении к себе. Как пример для применения системы ученые предложили беспилотные транспортные средства и медицинскую технику.

Потенциал мощности

Компьютерные чипы объединяют многие миллиарды транзисторов на одной схеме, площадь которой меньше одного квадратного сантиметра. Это возможно только потому, что эти схемы, называемые чипами, работают на основе сложнейших физических свойств атомов. Долгое время схемы требовали сложной системы управления, которая регулировала их частоту работы, потребление энергии, температуру и реагировала на перегрузку чипа.

В существующих чипах для этих целей предусмотрена сеть датчиков, на которых основана система управления. Управляющие механизмы работают параллельно, а иногда и противоречат друг другу. Это вызывает проблемы, если чипы должны использоваться в системах высокой степени безопасности и надежности, поскольку должен быть обеспечен запас безопасности. Такие схемы обычно очень консервативны и не используют весь свой потенциал мощности.

Чип как часть концепции

Новая концепция Information Processing Factory охватывает не только область полупроводников (от полупроводниковых технологий до архитектуры процессора), но и операционную систему и так называемое промежуточное программное обеспечение. Исследователи хотят установить ряд самоорганизующихся / самосознающих единиц, так называемых SOSA (self-organizing/self-aware), на разные уровни системы. Эти единицы связаны друг с другом для совместного мониторинга и управление системой. Так сложные системы на кристалле могут постоянно контролировать свои параметры с помощью встроенных датчиков и благодаря этому своевременно обнаруживать ухудшение характеристик, термические аномалии или другие индикаторы снижения эффективности. Этот метод также позволяет выявлять угрозы безопасности. На случай отказа предусмотрен резерв, который активируется по мере необходимости.

Помимо разработки чипов и компьютерной архитектуры проект также предусматривает создание необходимых инструментов проектирования, но пока научная группа направляет свои усилия на разработку чипов.

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?