Procesador en memoria

El procesador en memoria ( Ing.  Processor-in-memory, PIM; RAM computacional, C-RAM , RAM computacional ) es un procesador estrechamente integrado en la memoria principal , generalmente hecho en un solo chip de silicio.

El objetivo principal de combinar el componente del procesador y la memoria de esta manera es reducir el tiempo de respuesta de la memoria y aumentar el ancho de banda. La reducción de la distancia sobre la que deben transferirse los datos así lograda reduce los requisitos de potencia del sistema. La principal fuente de la complejidad de los procesadores modernos (y, en consecuencia, de sus mayores requisitos de consumo de energía) surge de la necesidad de reducir los retrasos en el intercambio de datos con la memoria y la implementación de esta estrategia en silicio.

En la década de 1980, el pequeño procesador que ejecuta los programas Forth se fabricó en un chip DRAM para acelerar las operaciones PUSH y POP. FORTH es un lenguaje de programación orientado a la pila y esto ha aumentado su eficiencia. El transputer también tenía una gran cantidad de memoria en un chip, dado que estos chips se fabricaron a principios de la década de 1980, esto lo convierte esencialmente en un procesador en memoria. Los proyectos PIM notables incluyen: el proyecto IRAM en la Universidad de California en Berkeley, el proyecto en la Universidad de Notre Dame.

Memoria de computación

Compute RAM o C-RAM es RAM con elementos de procesador integrados en un diseño de chip único. Esto le permite ser utilizado como una computadora SIMD . También se puede usar para hacer un mejor uso del ancho de banda de la memoria en la memoria del chip.

Quizás las implementaciones más influyentes de la RAM informática en esta área provinieron del proyecto IRAM en Berkeley.

En algunas tareas computacionales extremadamente paralelas ( vergonzosamente paralelas ), la arquitectura de von Neumann ya impone limitaciones en forma de ancho de banda limitado entre la CPU y la DRAM ( el cuello de botella de la arquitectura de von Neumann ). Algunos investigadores creen que por el mismo costo total, una máquina integrada en RAM computacional será un orden de magnitud más rápida que una computadora tradicional de propósito general para este tipo de tareas.

A partir de 2011, el proceso de fabricación de DRAM (pocas capas, estructuras topológicas regulares, optimizadas para alta capacidad eléctrica) y el proceso de fabricación de CPU (muchas capas, optimizadas para alta frecuencia, relativamente caras por milímetro cuadrado) son significativamente diferentes. En este sentido, existen tres enfoques para la fabricación de RAM de computación:

• Comience con el procesador: optimización de procesos y un dispositivo que usa una gran cantidad de SRAM integrada, agregue un paso de proceso adicional (lo que lo hace aún más costoso por milímetro cuadrado) para permitir el reemplazo de SRAM integrada con DRAM integrada (eDRAM), dando ~3 -ahorro de espacio múltiple en áreas SRAM (y, en consecuencia, reducción de costos por chip);
• comience con un sistema con un chip de CPU y chips DRAM separados, agregue una pequeña cantidad de funcionalidad informática de "coprocesamiento" a la DRAM, trabaje dentro del proceso de DRAM y solo agregue pequeñas cantidades de área a la DRAM para hacer cosas que de otra manera ser cuello de botella cuello entre la CPU y la DRAM: restablecer áreas de memoria asignadas, copiar grandes bloques de datos de un lugar a otro, buscar dónde hay (si los hay) bytes dados en algún bloque de datos, y así sucesivamente; el sistema resultante, sin cambios en el chip de la CPU y con "chips DRAM inteligentes", es al menos tan rápido como el sistema original, y quizás un poco más económico. Se espera que el costo del tamaño pequeño del área adicional se recupere con creces en ahorros en comprobaciones de memoria costosas (porque son largas), ya que la DRAM inteligente ahora tiene suficiente poder de cómputo, para que las obleas de silicio ("obleas") llenas de DRAM funcionen. la mayoría de las comprobaciones en la memoria internamente y en paralelo en lugar del enfoque tradicional de prueba completa de un chip DRAM a la vez utilizando costosos equipos de prueba automatizados externos;
• Comience con un proceso optimizado para DRAM, modifique el proceso para que se parezca un poco más a un proceso de CPU y construya (con una frecuencia relativamente baja, pero con poca energía y un ancho de banda muy alto) un procesador de propósito general dentro de ese proceso ( el proyecto IRAM [1] , Tecnología TOMI).

Véase también

• memoria asociativa
• Computación de memoria

Notas

1. ↑ Caso IRAM , Computerra, No. 15 (20 de abril de 1998). Archivado desde el original el 5 de septiembre de 2014. Consultado el 27 de agosto de 2014.

Enlaces

• Duncan Elliott, Michael Stumm, W. Martin Snelgrove, Christian Cojocaru, Robert McKenzie, Computational RAM: Implementing Processors in Memory, IEEE Design and Test of Computers , vol. 16, núm. 1, págs. 32-41, enero-marzo de 1999. [1]