Цзин Ли, доцент электротехники и вычислительной техники в Висконсинском университете в Мадисоне, создает компьютерные микросхемы, которые могут формироваться, чтобы выполнить сложные вычисления и сохранить значительные объемы информации в той же самой интегрированной единице – и общаться эффективно с другим жареным картофелем. Она называет их «жидким кремнием».«Жидкость означает программное обеспечение и кремниевые аппаратные средства средств.
Это – совместный метод программного обеспечения/аппаратных средств», говорит Ли. «У Вас может быть суперкомпьютер в коробке, если Вы хотите. Мы хотим быть нацеленными на большое количество очень интересных и информационно емких заявлений, включая уход за лицом или голосовую идентификацию, обработку естественного языка и аналитику графа».Быстродействующее перемалывание чисел процессоров и организация хранилищ данных большой памяти хранения в современных компьютерах обычно падают на два совершенно различных типов аппаратных средств.
«Есть огромное узкое место, когда классические компьютеры должны переместить данные между памятью и процессором», говорит Ли. «Мы строим объединенные аппаратные средства, которые могут устранить разрыв между вычислением и хранением».Микросхемы процессора и микросхемы памяти, как правило, отдельно производятся различными производственными литейными заводами, затем собранными вместе системными инженерами на печатных платах, чтобы сделать компьютеры и смартфоны. Средства разделения даже простые операции, как поиски, требуют, чтобы многократные шаги достигли: сначала привлекательные данные из памяти, затем посылая те данные полностью через глубокую иерархию хранения к ядру процессора.
Жареный картофель, который Ли развивает, в отличие от этого, включает память, вычисление и коммуникацию в то же самое устройство, используя слоистый дизайн, названный монолитной 3D интеграцией: кремний и полупроводниковая схема на основании соединились с твердотельными множествами памяти на главных использующих плотных связях от металла к металлу. Конечные пользователи будут в состоянии формировать устройства, чтобы ассигновать больше или меньше ресурсов к памяти или вычислению, в зависимости от того, какими типами заявлений система должна управлять.«Это может быть динамично и гибко», говорит Ли. «Мы первоначально волновались, что могло бы быть слишком трудно использовать, потому что есть слишком много вариантов.
Но с надлежащей оптимизацией, любой может использовать в своих интересах богатую гибкость, предлагаемую нашими аппаратными средствами».Чтобы помочь людям использовать потенциал нового чипа, группа Ли также разрабатывает программное обеспечение, которое переводит популярные языки программирования на машинный код чипа, процесс, названный компиляцией.«Если я просто вручил Вам что-то и сказал, ‘Это – суперкомпьютер в коробке’, Вы не могли бы быть в состоянии использовать его, если программный интерфейс слишком трудный», говорит Ли. «Вы не можете вообразить людей, программирующих с точки зрения двойных нолей и. Это было бы слишком болезненно».
Благодаря ее программному обеспечению компиляции программисты будут в состоянии держать свои заявления в строевой стойке непосредственно на новый тип аппаратных средств, не изменяя их кодирующие привычки.Чтобы оценить исполнение кремниевых чипов жидкости прототипа, Ли и ее студенты установили автоматизированную систему тестирования, которую они построили с нуля.
Платформа может показать проблемы надежности лучше, чем даже самое передовое промышленное тестирование, и многократные компании послали свой жареный картофель Ли для оценки.Учитывая, что тестирование счетов на больше чем половину потребительской стоимости компьютерных микросхем, наличие такой продвинутой инфраструктуры в Висконсинском университете в Мадисоне могут помочь сделать жидкие кремниевые чипы реальностью и облегчить будущее исследование.
«Мы можем сделать все типы уровня устройства, уровня схемы и тестирования системного уровня с нашей платформой», говорит Ли. «Наши промышленные партнеры сказали нам, что наша система тестирования делает всю работу инженера-испытателя автоматически».