Гибридная технология Gain Cell Memory может значительно повысить плотность кэша L2 и L3 ЦП, ГП

16 октября 2024, 21:11 / Технологии → Новости / Технологии

Исследователь из Стэнфордского университета изучает технологию, которая может радикально улучшить производительность внутренних кэшей в современных ЦП и ГП. Эта технология известна как гибридная ячейковая память с усилением (отчеты Blocks and Files), которая объединяет функции SRAM и DRAM

DRAM (англ. dynamic random access memory — динамическая память с произвольным доступом) — тип компьютерной памяти, отличающийся использованием полупроводниковых материалов, энергозависимостью и возможностью доступа к данным, хранящимся в произвольных ячейках памяти (см. запоминающее устройство с произвольным доступом). Модули памяти с памятью такого типа широко используются в компьютерах в качестве оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), также используются в качестве устройств постоянного хранения информации в системах, требовательных к задержкам. Википедия

, в первую очередь, для повышения плотности хранения.

По словам ведущего члена исследовательской группы, профессора электротехники Стэнфордского университета Филипа Вонга, существует «проблема стены памяти» с встроенным кэшем на основе SRAM графического процессора, который должен быть загружен данными из сравнительно медленной DRAM. Этот переход якобы занимает слишком много времени и электроэнергии, что делает преемника традиционной SRAM с лучшими характеристиками желаемым.

Проблемы с емкостью также становятся ограничивающим фактором для SRAM. SRAM предположительно занимает довольно большую площадь на современных чипах, требуя четырех транзисторов для хранения бита и двух для управления доступом к ячейкам. DRAM, напротив, требует всего одного транзистора и некоторых дополнительных компонентов для выполнения той же задачи. Однако DRAM также страдает от таких проблем, как постоянная необходимость обновления данных, хранящихся на каждом чипе.

Технология гибридной ячейки усиления направлена на обеспечение лучшего из обеих технологий в одном решении. Главным атрибутом ячейки усиления является ее интеграция отдельных транзисторов чтения и записи для хранения данных, что устраняет необходимость в дополнительном конденсаторе, который необходим DRAM для функционирования.

(Изображение предоставлено: Blocks and Files)

Технология исследовательской группы Вонга использует гибридную ячейку ган с двумя транзисторами, изготовленными из разных материалов. Для транзистора записи используется оксид индия и олова с атомным слоем (ALD ITO), а для транзистора чтения — кремниевый P-канальный металл-оксид-полупроводник (Si PMOS). Это было более производительное решение, чем два транзистора на основе оксида кремния, которые предположительно имели медленное считывание сигнала битового состояния.

Исследовательская группа Стэнфордского университета обнаружила превосходные характеристики производительности с технологией гибридной ячейки усиления. В ходе тестирования устройство с питанием от ячейки усиления могло хранить данные более часа. Это намного лучше, чем все, что может сделать DRAM, которую необходимо обновлять каждые 64 мс. Данные также можно было считывать до 50 раз быстрее, чем DRAM с транзисторной ячейки усиления OS-OS со временем доступа от 1 до 10 нс.

Однако это не обязательно означает лучшую производительность в реальном мире. Технология ячеек усиления команды предположительно может быть медленнее, чем SRAM в некоторых аспектах производительности, особенно для конфигураций ячеек усиления с более высокой плотностью данных, чем SRAM.

Независимо от этого, наиболее важной чертой памяти с ячейками усиления является ее более высокий потолок емкости хранения, что очень важно для низкоуровневых кэшей. Большие кэши приводят к тому, что ЦП или ГП тратят меньше времени на передачу данных из системной DRAM, что повышает производительность и задержку. Это базовый принцип технологии 3D V-Cache от AMD

Advanced Micro Devices, Inc. (AMD, дословный перевод с англ. — «передовые микроустройства») — производитель интегральной микросхемной электроники. Второй по объему производства и продаж производитель процессоров архитектуры x86 c долей рынка 16,9 %▲(2014), а также один из крупнейших производителей графических процессоров (после приобретения ATI Technologies в 2006 году), чипсетов для материнских плат и флеш-памяти. Компания с 2009 года не имеет собственного производства и размещает заказы на мощностях других компаний. Википедия

Технология ячеек усиления этой команды может быть использована в будущих ЦП и ГП, потенциально увеличивая низкоуровневые емкости кэша сверх того, что мы видим сегодня. Также ничто не мешает Intel или AMD использовать 3D-варианты этой технологии для увеличения емкости даже больше, чем сегодняшние 3D-кэши.

Источник: Tomshardware.com