Исследовательское подразделение корпорации IBM создало прототип оптического процессора, способного передавать терабит (!) данных ежесекундно, используя необычный дизайн с 48 небольшими отверстиями в стандартном CMOS-чипе, через которые проводится свет. В IBM говорят, что созданный прототип процессора существенно более быстрый и экономичный, чем современные процессоры в компьютерах и серверах. В оптическом чипе была реализована технология, которую сама IBM называет Holey Optochip и планирует в будущем создавать на ее базе суперкомпьютеры.
Оптические чипы работают, оперируя фотонами света, вместо традиционных электронов. Как правило, оптические чипы сейчас ограниченно применяются для сетевой электроники, работающей с волоконно-оптическими линиями связи, а также в узлах суперкомпьютеров, где требуется мгновенная передача очень больших объемов информации. Одно из преимуществ оптической технологии перед электронной заключается в том, что первую можно использовать на очень больших расстояниях, а устройства, работающие со светом, сами по себе очень маленькие и потребляют минимум электроэнергии.
По прогнозу IBM, через 10 лет мощнейший суперкомпьютер того времени будет работать именно на оптических чипах, тогда как еще 10 лет назад суперкомпьютеры обходились без оптических соединений в принципе. Клинт Шоу, менеджер подразделения IBM Optical Links Group, говорит, что ключевым преимуществом оптических процессоров перед современными чипами является их сверхширокая полоса пропускания, то есть они могут обрабатывать очень большие потоки данных без увеличения размера процессора и без роста его потребления электроэнергии. При помощи таких систем можно будет создавать системы с очень высокой параллелизацией выполняемых задач.
Созданный сейчас прототип Holey Optochip потребляет всего 4,7 ватта (примерно как процессор в смартфоне или планшете), но при этом способен обработать около 1 триллиона бит в секунду, то есть передать примерно 500 HD-фильмов. Размеры чипа всего 5,2х5,8 мм.
Как рассказали в IBM, создан чип был при помощи технологий, применяемых сейчас для процессоростроения, то есть для создания будущих оптических чипов не потребуется полностью перестраивать производственные мощности. "Сердце данного чипа - обычная CMOS-микросхема. Базовый чип имеет все электрические функции для работы с оптическими механизмами", - говорит Шоу.
По его словам, в чипе также есть элементы для модуляции света в цепи, конвертирующие "фотопоследовательности" в используемый электрический сигнал. Световые отверстия в процессоре производятся при помощи используемых сейчас 850-нанометровых лазеров. В созданных отверстиях размещаются массивы фотодиодов, объединенных со специальными ресиверами для декодирования сигналов.
"Нам необходимы отверстия, так как обычная кремниевая подложка, из которой создан чип, не пропускает свет, а через отверстия свет беспрепятственно проходит", - говорят в IBM.
Созданная сейчас версия оптического чипа имеет 48 каналов (связей между излучателями и ресиверами), каждый из которых обеспечивает производительность в 20 гигабит в секунду, что дает в сумме 960 гигабит в секунду. Прототип работающего чипа IBM показывает на конференции Optical Fiber Communications Conference в Лос-Анжелесе.
Шоу говорит, что достигнутые показатели не являются предельными и в будущем компания намерена увеличить производительность одного канала до 25 Гбит/сек. "Если забыть о потреблении, то чип может стать очень быстрым, с другой стороны, если производительность не так важна, то можно создать процессор с уникальной экономией потребления", - говорит он.
Напомним, что ранее IBM представляла прототипы оптических процессоров мощностью 160 Гбит/сек (в 2007 году) и 300 Гбит/сек (в 2010 году). Конечно, пока такие чипы не ориентированы на массовое производство, но по оценкам компании, в случае массового выпуска процессоры могут стоить около 100-200 долларов. "Мы уверены, что с такими решениями производительность компьютеров может вырасти экспоненциально", - говорит Шоу.
Источник: CyberSecurity
|
