Konzept für Super-Computerchip entwickelt

8. Oktober 2003, 19:20
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Der neue Chip soll magnetische Speichereigenschaften mit der Fähigkeit, Rechenoperationen auszuführen, verknüpfen

Berlin - Forscher des Berliner Paul-Drude-Institutes für Festkörperelektronik (PDI) haben ein Konzept für einen Computerchip vorgestellt, durch das sich die Rechengeschwindigkeit "dramatisch" erhöhen könnte. Der neue Chip soll magnetische Speichereigenschaften mit der Fähigkeit, Rechenoperationen auszuführen, verknüpfen - so als ob die Festplatte zugleich Prozessor wäre. Ein Rechner, der mit einem derartigen "Chamäleon-Prozessor" ausgestattet ist, könnte an die Leistungen eines heutigen Supercomputers heranreichen, schreiben die Wissenschaftler in der aktuellen Nature-Ausgabe.

Der große Vorteil des neuen Chips sei, dass die auf ihm gespeicherten Informationen auch dann erhalten bleiben, wenn der Strom abgeschaltet wird. Durch die Fähigkeit, selbst Informationen zu speichern, entfällt ein Arbeitsschritt für den Chip, nämlich der Datenaustausch zwischen Arbeitsspeicher und Festplatte. Dieser Austausch kostet bisher wertvolle Ressourcen. Fällt diese "Arbeit" weg, könnte die Rechengeschwindigkeit des Computers um ein Vielfaches gesteigert werden.

Problem der Informationen im Arbeitsspeicher

Das Problem, dass beim Abschalten des Computers Informationen im Arbeitsspeicher verloren gehen, haben die PDI-Forscher Reinhold Koch, Andreas Ney und Carsten Pampuch mit einem neuen Konzept für einen magnetischen Arbeitsspeicher (MRAM) umgangen. Der Bauteil basiert auf zwei magnetischen Schichten, die durch eine hauchdünne Lage aus unmagnetischem Material getrennt sind. Beide Schichten können durch ein Magnetfeld einzeln gepolt werden, so dass daraus eine Art Schalter mit vier Grundeinstellungen entsteht: Beide Schichten sind gleich links gepolt, beide gleich rechts gepolt bzw. die Schichten sind oben links/unten rechts oder oben rechts/unten links gepolt. Dadurch können schließlich die vier logischen Grundoperationen ("und", "oder", "nicht und" sowie "nicht oder") ausgeführt werden.

Damit ist ein einziges MRAM-Element in der Lage, die vier Grundoperationen auszuführen. Ein weiterer Vorteil sei, dass bei den neuen Chips weniger Strom fließen müsse, weshalb auch weniger Wärme erzeugt werde, schreiben die Forscher. Gerade die Hitzeentwicklung in den immer kleiner werdenden Bauteilen stellt heute ein großes Problem dar. (pte)

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Nature
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