| |
Сверхпроизводительные оптические процессоры
 В IBM, как и во всей отрасли, в настоящее время ведутся работы по наращиванию количества ядер на одном кристалле. Однако нынешние технологии внутричиповых соединений тормозят данный процесс. Дело в том, что при увеличении числа ядер сильно возрастает выделение тепла, к тому же обычные проводники не способны справиться с возрастающей нагрузкой. Решением проблемы может стать отказ от традиционных медных проводников в пользу оптических систем передачи данных.
Технология называется "полупроводниковой нанофотоникой". Она основана на тех же принципах, которые используются для создания оптоволоконных магистралей, только данные передаются на расстояние в пару сантиметров. Суть в том, что при обработке данных вместо передачи электрических импульсов по металлическим проводам между процессорами и ядрами инженеры предлагают использовать световые импульсы.
Сегодня высокоскоростные оптические соединения используется в компьютерах, но лишь в узком сегменте, например, в качестве соединительных кабелей между узлами дорогих суперкомпьютеров. Эти соединения способны передавать информации в 10 раз больше и в 10 раз быстрее, чем традиционные медные, алюминиевые или даже золотые соединения.
Специалистам корпорации удалось создать сверкомпактный кремниевый электрооптический модулятор Маха-Цендера (Mach-Zehnder), который предназначен для конвертирования электрических сигналов в пульсацию света. Оптический модулятор расположен на традиционных кремниевых подложках, роль проводника для световых импульсов выполняет кремниевый нанофотонный волновод, а исходным источником света является лазерный луч. При этом сам модулятор играет роль затвора. В зависимости от содержания входящего потока данных он либо открывается, пропуская лазерный луч, либо закрывается. Соответственно, в первом случае формируется логическая единица, во втором - ноль. Таким образом, появляется возможность модулировать интенсивность потока лазера, и модулятор конвертирует поток нулей и единиц из электрических сигналов в световые импульсы.
Модулятор IBM как концепция не является уникальным, так как схожие разработки были показаны и ранее, но нынешнее достижение состоит в том, что корпорации удалось в сотни раз уменьшить его размеры и приспособить для использования в процессорах.
Модулятор послужит "строительным блоком" для новых центральных процессоров.
При этом благодаря резкому сокращению энергопотребления и многократному повышению пропускной способности на одном кристалле смогут разместиться сотни и тысячи ядер.
Иллюстрация поясняет схему работы модулятора. Входной луч лазера (показан красным) попадает в модулятор (коробочка с логотипом IBM). Модулятор, работая, как очень быстродействующий затвор, позволяет управлять лучом при помощи электрических сигналов. Когда электрический импульс (бит "1", отмечен желтым цветом) подается на модулятор, световой импульс получает возможность пройти через модулятор. Когда электрического импульса нет (бит "0"), модулятор закрыт и блокирует проход светового потока. Так, модулируя поток фотонов, прибор преобразует электрический сигнал в серию световых импульсов.
|
