Informática

Chips de memória viram processadores com computação ternária

Computação ternária: A memória que também processa os dados
Circuito de computação baseado em ReRAM visto ao microscópio. [Imagem: Wonjoo Kim/Peter Grünberg Institut 7/Forschungszentrum Jülich GmbH]

Memória que computa

Uma equipe de pesquisadores de Cingapura e da Alemanha, trabalhando conjuntamente, encontrou uma maneira de fazer com que os chips de memória executem tarefas de computação - algo que é tradicionalmente feito pelos processadores.

Isto significa que os dados poderão ser processados no mesmo local onde são armazenados, levando a aparelhos móveis e computadores mais rápidos e menores.

Este novo conceito de computação foi demonstrado usando chips de memória estado da arte, conhecidos como ReRAM, ou RAM Resistiva, um tipo de memória de acesso aleatório não-volátil baseada em um memoristor - fabricantes como SanDisk e Panasonic anunciaram que pretendem em breve disponibilizar comercialmente esses chips, também conhecidos como memórias neuromórficas, por sua capacidade de mimetizar o funcionamento do cérebro.

No entanto, em vez de simplesmente usá-las para armazenar informações, Wonjoo Kim e seus colegas demonstraram como as ReRAM podem ser usadas para processar dados.

Computação ternária

Os computadores e demais dispositivos computacionais precisam transferir dados entre a memória de armazenamento e a unidade de processamento, enquanto o novo circuito economiza tempo e energia eliminando essas transferências de dados - os pesquisadores calculam que um computador típico pode ter sua velocidade multiplicada por dois ou mais.

Ao contrário dos chips atuais, que são binários - eles lidam sempre com 0 ou 1 - a nova memória armazena e processa até quatro estados - ela lida com 0, 1, 2 ou 3. Isto é possível porque a ReRAM usa a resistência elétrica do memoristor para armazenar informações, o que permite armazenar os dados em um número ainda maior de estados.

Computação ternária: A memória que também processa os dados
A máquina de estado mostrando como os trits do chip de memória são usados para fazer cálculos. [Imagem: Wonjoo Kim et al. - 10.1038/srep36652]

Isto não apenas aumenta a eficiência, mas também permite que os cálculos sejam realizados diretamente na memória, graças à disponibilidade dos quatro estados possíveis em cada célula de memória. Na prática, três dos quatro estados possíveis podem ser usados para os cálculos, o que significa que a nova arquitetura usa um sistema numérico ternário - ela usa um trit, em vez de um bit.

"A ReRAM é um conceito de memória não-volátil versátil. Estes dispositivos são eficientes em termos energéticos, rápidos e podem ser muito miniaturizados. Usá-los não só para o armazenamento de dados, mas também para a computação, pode abrir um caminho completamente novo rumo a um uso eficaz da energia na tecnologia da informação," disse o professor Rainer Waser, um dos coordenadores do projeto.

Novos estados computacionais

A equipe agora está procurando parceiros da indústria para alavancar o conceito da computação ternária baseada em ReRAM.

Eles também pretendem desenvolver ReRAMs capazes de lidar com mais do que seus atuais quatro estados, o que levará a melhorias ainda maiores na velocidade de computação.

Bibliografia:

Multistate Memristive Tantalum Oxide Devices for Ternary Arithmetic
Wonjoo Kim, Anupam Chattopadhyay, Anne Siemon, Eike Linn, Rainer Waser, Vikas Rana
Nature Scientific Reports
Vol.: 6, Article number: 36652
DOI: 10.1038/srep36652




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