реклама
В настоящий момент одной из главных проблем, сдерживающих производительность компьютерных систем, является низкая скорость передачи данных как внутри вычислительного устройства, так и между отдельными компонентами системы (например, ОЗУ или графическим ускорителем). Решением проблемы может стать отказ от электрических межсоединений в пользу фотонных, но с технической точки зрения, размещение на кристалле миниатюрных лазеров и оптических каналов - трудновыполнимая задача, над которой трудятся учёные многих лабораторий.
Исследовательское подразделение Hewlett Packard, HP Labs, опубликовало описание проекта под названием Corona, в рамках которого инженеры намерены создать 256-ядерный процессор с фотонными межсоединениями к 2017 году. На кристалле Corona будут размещаться следующие элементы:
реклама
- волноводы, которые направляют и ограничивают свет;
- источники света;
- модуляторы, управляющие источником света;
- переключатели соединений между волноводами, управляющие световым потоком;
- приёмники света.
Источник способен воспроизводить свет с различной длиной волны (грубо говоря, представляет собой "многоцветный лазер"), что имеет некоторые преимущества над пульсирующими лазерами, но требует отличных от КМОП технологий производства. Модуляторы, волноводы и переключатели имеют кольцеобразную форму, с изменением резонансных характеристик кольца свет может переключаться между волноводами и поглощаться приёмником, при этом свет с "неподходящей" длиной волны остаётся нетронутым.
По оценкам экспертов HP Labs, для передачи данных со скоростью 10 Тбит/с требуется 160 ватт электроэнергии, но разрабатываемая технология позволит уменьшить это значение до 6.4 ватт. Более того, успешная реализация проекта Corona позволит сделать компьютеры в 100 раз быстрее, считают исследователи.
Оптические межсоединения будут использоваться для связи вычислительных кластеров, включающих по 4 ядра, которые будут скомпонованы в "куб" размерами 4 х 4 х 4 кластера (или всего 256 ядер) с использованием технологии "through-silicon via". К 2017 году HP собирается наладить выпуск таких процессоров по 16 нм технологии.
В своих изысканиях учёные из HP Labs не одиноки. Над аналогичным проектом под названием ICON (англ. "intra-chip optical network") работают в IBM. Созданием процессоров с объёмной компоновкой занимается Intel в рамках проекта Runnemede, NVIDIA именует схожую разработку Echelon, специалисты MIT готовят "3D-процессор" Angstrom, а в Sandia National Laboratories работают над процессором X-calibur.
