Всем людям, более-менее знакомым с электроникой, известно, что в современных цифровых микросхемах, в том числе и процессорах компьютеров, информация кодируется в виде 0 и 1, которым соответствуют определенные уровни электрического напряжения. Это напряжение передается по электрическим проводникам и коммутируется транзисторами, которые требуют для своей работы дополнительной энергии. В принципе, чего-то подобного можно добиться при помощи крошечных наномагнитов, переключая ориентацию их полюсов, каждому из которых соответствует значение 1 или 0. Переключение полярности крошечного магнита требует меньших затрат энергии, нежели переключение состояния транзистора и это может привести к тому, что наномагнитные микропроцессоры смогут решать ресурсоемкие задачи, такие, как взлом зашифрованных данных или обработка изображений, быстрее и затрачивая на это гораздо меньшее количество энергии, чем традиционные процессоры.
В недалеком прошлом ученые уже пытались создать цифровые чипы с наномагнитами. Но тогда ученым удалось расположить на поверхности кристалла чипа только один слой магнитов, из-за чего им, наномагнитам, для нормальной работы требовалось значительное количество свободного окружающего пространства. Группа исследователей из Технического университета Мюнхена (Technical University of Munich), возглавляемая Ириной Айхвальд (Irina Eichwald), выяснила, что для того, что бы конкурировать с плотностью упаковки транзисторных чипов, наномагнитные чипы должны состоять из многослойных структур, насчитывающих сотни и тысячи слоев наномагнитов.
Проработав этот вопрос, исследователи принялись за изготовление подобного чипа и получили структуру, состоящую из 100 слоев наномагнитов. Используя определенные методы, исследователи заставили группы наномагнитов действовать как отдельные логические элементы, которые, как известно, являются стандартными блоками всех цифровых чипов. Для управления и считывания состояния наномагнитов использовались магнитные поля, распространяющиеся по поверхности чипа и внутри каналов специальных магнитопроводов. Переключение ориентации одного из магнитов логического элемента вызывало цепную реакцию переключения других связанных с ним магнитов, а конечное положение всех этих магнитов являлось результатом выполненной логической или арифметической операции. При этом, расход энергии на выполнение простейших операций был в 35 раз меньше, чем расход энергии аналогичных электронных схем на транзисторах.
"В структуре наномагнитных чипов полностью отсутствуют какие-либо проводники, для выполнения чипом различных операций требуется всего лишь воздействие внешнего магнитного поля определенной конфигурации" - рассказывает Ирина Айхвальд, - "Такие чипы очень легко разделяются на множество независимых блоков, способных производить огромное количество параллельных вычислений. При этом, энергия тратится лишь только в момент начального инициирования потока операции и в момент считывания результата исполнения этой операции".
"Технология наномагнитных многослойных чипов является еще одним весьма перспективным кандидатом на замену существующих кремниевых технологий" - рассказывает Питер Бентли (Peter Bentley), ученый и эксперт из Университетского Лондонского колледжа, - "Кроме огромных возможностей по распараллеливанию вычислений такие чипы могут предложить функции динамического изменений архитектуры процессора, которая каждый раз сможет оптимизироваться для выполнения определенной задачи".
Источник: www.dailytechinfo.org
|
