محققان دانشگاه استنفورد موفق به ساخت یک نمونه آزمایشی از کامپیوتر روی تراشه شدند. مدارهای حافظه و پردازش داده‌ی نمونه اولیه کمتر از یک دهم الکتریسیته دستگاه‌های الکترونیکی مشابه را استفاده می‌کنند. علیرغم اندازه کوچکش هم می‌تواند بسیاری از عمیات‌های پردازش پیشرفته را اجرا کند.

پردازش الکترونیکی به شکل دستگاه‌های بزرگ در اتاق‌های دارای تهویه متولد شد، سپس به دستگاه‌های دسکتاپ و لپ‌تاپ منتقل شد و امروزه در قالب دستگاه‌های کوچک مثل ساعت‌ها و گوشی‌های هوشمند دیده می‌شود.

اما محققان معتقدند نباید در این نقطه متوقف شد. چرا یک کامپیوتر کامل را روی تراشه‌ای کوچک نسازیم؟ این کامپیوتر روی تراشه می‌تواند مدارهای پردازش، حافظه ذخیره‌سازی و منبع تغذیه برای اجرای تسک‌هایی مثل اندازه‌گیری رطوبت در محصولات کشاورزی داشته باشد. تراشه کامپیوتری که به الگوریتم‌های یادگیری ماشین مجهز است، می‌تواند تصمیمات لحظه‌ای بگیرد. فناوری وایرلس هم امکان ارسال و دریافت داده‌ها بر بستر اینترنت را به آن می‌دهد.

محققان نام این چشم‌انداز رایانش فراگیر را اینترنت همه چیز گذاشته‌اند. اما برای رسیدن به آن باید طبقه جدیدی از تراشه‌ها را به عنوان پایه این چشم‌انداز طراحی کنند. نمونه آزمایشی کامپیوتر روی تراشه دانشگاه استنفورد اینجا به کار می‌آید. این نمونه آزمایشی یک شاهکار مهندسی است که کل آن بزرگتر از مجموع اجزایش است!

حافظه بهتر

نمونه آزمایشی براساس نوعی فناوری ذخیره‌سازی جدید به نام RRAM ساخته شده است. این فناوری ویژگی‌های ضروری برای طبقه جدید تراشه‌ها را دارد: چگالی ذخیره‌سازی برای نگه‌داشتن داده بیشتر در فضای کمتر، بهره‌وری انرژی که به منابع تغذیه محدود فشار نمی‌آورد، توانایی حفظ داده‌ها وقتی تراشه در حالت hibernate قرار دارد. این ویژگی آخر به عنوان تکنیکی برای ذخیره انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ساختنی بخوانید :
اخبار علمی : پلتفرم واقعیت مجازی متن باز OSVR رونمایی شد

فناوری RRAM یک مزیت مهم دیگر هم دارد. مهندسان می‌توانند RRAM را مستقیما بالای مدار پردازش بسازند تا ذخیره داده و پردازش را در یک تراشه ادغام کنند. اتخاد رویکرد ادغام حافظه و پردازش در یک تراشه به این خاطر بود که سرعت آن بیشتر از وقتی است که باید داده‌ها را مرتبا بین دو تراشه جداگانه انتقال بدهیم.

محققان دانشگاه استنفورد برای افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی RRAM، چند تغییر رویش اعمال کردند. اولی افزایش مقدار اطلاعاتی بود که هر یونیت ذخیره‌سازی – با نام سلول – می‌تواند نگه دارد. دستگاه‌های ذخیره‌سازی معمولا از سلول‌هایی ساخته می‌شوند که می‌توانید مقدار صفر یا یک را نگه دارند. اما محققان مقدار ذخیره‌سازی در هر سلول را به جای دو انتخاب استاندارد به پنج مقدار افزایش دادند.

دومین تغییر هم به افزایش دوام RRAM مربوط است. بیایید به ذخیره‌سازها از دیدگاه یک کامپیوتر روی تراشه نگاه کنیم: همین طور که داده‌‌ها به صورت مکرر روی سلول‌های حافظه رایت می‌شوند، سلول‌ها دچار فرسایش می‎شوند، داده‌ها را قاطی می‌کنند و منجر به بروز خطا می‎شوند. محققان الگوریتمی طراحی کردند که از بروز این فرسایش جلوگیری می‌کند. تست نمونه آزمایشی کامپیوتر روی تراشه نشان داد حافظه می‌تواند طول عمر ۱۰ ساله داشته باشد.

آینده کامپیوترها

دانشمندان علوم کامپیوتر و مهندسان الکتریک گروه تحقیقاتی برای ادغام فناوری‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری روی یک تراشه مستقل با یکدیگر همکاری کرده‌اند. در حال حاضر ضخامت این کامپیوتر روی تراشه به اندازه یک پاک‌کن است.

اگرچه این اندازه برای کاربردهای اینترنت همه چیز خیلی بزرگ است اما در حال حاضر می‌تواند از ایده ترکیب تراشه‌های حافظه و پردازش در ساخت گوشی هوشمند استفاده کرد. همین می‌تواند نسل جدید دستگاه‌های پردازش الکترونیکی را ارزانتر، کوچکتر و سریعتر بکند.

در ساختنی بخوانید :
دستگاه جعبه نور UV یا برای تاباندن پرتو فرابنفش روی مدار چاپی (PCB)

منبع