Гибридная ячейка памяти Stanford's gain cell memory: Скачок вперед в разработке кэш-памяти для CPU и GPU

Исследователи из Стэнфорда изучают новую технологию, которая может усовершенствовать внутренние кэши в современных CPU и GPU. Они работают над созданием гибридной памяти с ячейками усиления - аккуратной смеси технологий SRAM и DRAM, призванной решить проблемы, с которыми в настоящее время сталкиваются кэши SRAM.

Профессор Филип Вонг, который возглавляет проект и преподает электротехнику в Стэнфорде, отмечает большую проблему в современном дизайне GPU: "проблема стены памяти" Эта проблема связана с хлопотами и высокими энергетическими затратами, связанными с перетаскиванием данных из более медленной DRAM в быстрый, но более компактный кэш на основе SRAM. Это узкое место заставляет исследователей искать замену SRAM, которая обеспечит более высокую производительность.

Еще одна головная боль, связанная с SRAM, - это ее размер. Современные микросхемы занимают много места под SRAM, в которой на каждый бит приходится шесть транзисторов (четыре для хранения данных и два для управления доступом). С другой стороны, DRAM может хранить данные с помощью всего одного транзистора и нескольких дополнительных компонентов, хотя у нее есть досадная особенность - необходимость постоянного обновления для поддержания жизни данных.

Именно здесь на помощь приходит гибридная память на основе ячеек усиления, которая обещает значительные преимущества:

• Увеличение плотности хранения данных: Основное преимущество памяти с ячейками усиления заключается в возможности увеличения объема памяти, что очень важно для низкоуровневых кэшей.
• Увеличение производительности: Более емкие кэши сокращают время передачи данных из системной DRAM в CPU или GPU, повышая общую производительность и уменьшая задержки.
• Энергоэффективность: Технология обещает решить проблемы энергопотребления, связанные с текущими архитектурами кэш-памяти.

Исследователи считают, что эта технология может произвести революцию в будущих конструкциях CPU и GPU, увеличив емкость низкоуровневого кэша сверх того, что возможно сегодня.

Кроме того, гибридная память на основе ячеек усиления хорошо сочетается с технологиями 3D-стекирования - например, 3D V-Cache от AMD - открывая возможности для еще большего увеличения емкости. Такое сочетание может существенно повлиять на производительность процессоров в различных вычислительных задачах.

Если все сложится так, как ожидается, это исследование может проложить путь к новой эре в компьютерной архитектуре, решив некоторые из давних проблем со скоростью и эффективностью, которые сдерживают современные системы.