Hybride celgeheugen van Stanford: Een sprong voorwaarts voor CPU en GPU cache-ontwerp

Onderzoekers van Stanford onderzoeken een nieuwe technologie die de interne caches in CPU's en GPU's van vandaag de dag zou kunnen upgraden. Ze werken aan een hybride gain cell-geheugen-een mooie mix van SRAM- en DRAM-technologie, ontworpen om de problemen aan te pakken waar SRAM-caches momenteel mee te maken hebben.

Professor Philip Wong, die het project leidt en Electrical Engineering doceert aan Stanford, wijst op een grote uitdaging in het moderne GPU-ontwerp: het "geheugenmuurprobleem" Dit probleem heeft te maken met het gedoe en de hoge energiekosten van het overbrengen van gegevens van het langzamere DRAM naar de snelle, maar kleinere cache op basis van SRAM. Door dit knelpunt zijn onderzoekers op zoek naar SRAM-vervangers die betere prestaties bieden.

Een ander probleem met SRAM is de grootte. De chips van vandaag gebruiken veel ruimte voor SRAM, dat zes transistors per bit in beslag neemt (vier om de gegevens op te slaan en twee om de toegang te beheren). Aan de andere kant kan DRAM gegevens opslaan met slechts één transistor en een paar extra onderdelen, hoewel het de vervelende eigenschap heeft dat het constant ververst moet worden om gegevens in leven te houden.

Dat is waar hybride versterkte celgeheugens in beeld komen, die enkele belangrijke voordelen beloven:

• Grotere opslagdichtheid: Het belangrijkste voordeel van gain cell-geheugen is de potentiële hogere opslagcapaciteit, die cruciaal is voor low-level caches.
• Prestatieverhoging: Grotere caches verminderen de overdrachttijd van gegevens van systeem-DRAM naar de CPU of GPU, waardoor de algemene prestaties verbeteren en de latentie afneemt.
• Energie-efficiëntie: De technologie belooft de energieverbruiksproblemen aan te pakken die gepaard gaan met de huidige cache-architecturen.

De onderzoekers geloven dat deze technologie een revolutie teweeg kan brengen in toekomstige CPU- en GPU-ontwerpen, door de low-level cache-capaciteiten uit te breiden.

Bovendien werkt het hybride versterkte celgeheugen goed in combinatie met 3D stapelingstechnieken, zoals de 3D V-Cache van AMD, wat de deur openzet voor nog grotere capaciteitsverhogingen. Deze combinatie zou de processorprestaties bij een groot aantal computertaken aanzienlijk kunnen beïnvloeden.

Als de resultaten zijn zoals verwacht, kan dit onderzoek de weg vrijmaken voor een nieuw tijdperk in computerarchitectuur, waarbij enkele van de al lang bestaande snelheids- en efficiëntieproblemen die moderne systemen in de weg hebben gestaan, worden opgelost.