Los investigadores desarrollan un nuevo dispositivo reconfigurable que puede cerrar la brecha entre el procesador y la memoria

El desarrollo de dispositivos informáticos de alto rendimiento y eficiencia energética (es decir, dispositivos que no solo consumen poca energía, sino que también procesan información rápidamente) es un objetivo clave de la investigación informática de punta. La combinación de los componentes de la memoria y las unidades que realizan operaciones de registro de desplazamiento es una forma potencial de lograr este objetivo.

La mayoría de los dispositivos informáticos se componen de un componente de memoria y una unidad de procesamiento separados físicamente. Para simplificar sustancialmente estos dispositivos y reducir su consumo de energía, se ha desarrollado un dispositivo que potencialmente puede realizar ambas funciones de manera eficiente: la arquitectura de registro en memoria de desplazamiento.

Las arquitecturas de registro en memoria de desplazamiento convencionales tienen limitaciones, aunque algunas de estas arquitecturas muestran resultados prometedores. Las limitaciones incluyen el uso de muchos dispositivos y el requisito de convertir la resistencia eléctrica en señales eléctricas.

Basado en aleaciones de cambio de fase, materiales que cambian reversiblemente entre el estado amorfo vítreo y el estado cristalino ordenado, los investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) han desarrollado una nueva arquitectura reconfigurable de registro en memoria de cambios. Su dispositivo funciona como un componente de memoria reconfigurable y como un registro de desplazamiento programable y se presentó en un artículo publicado en Sistemas Inteligentes Avanzados.

El término «registro de desplazamiento basado en el estado del material (M)» se utilizó para describir el dispositivo de registro de desplazamiento en memoria desarrollado por los investigadores. Los cuatro estados materiales (es decir, el estado amorfo, el estado completamente cristalino, el estado parcialmente cristalizado y el estado cebado) del material de cambio de fase (que representan diferentes modos de memoria/registro de desplazamiento) se usaron para operar el dispositivo.

El dispositivo se puede cambiar para realizar funciones de registro de desplazamiento o de memoria y es fácilmente programable debido a su diseño especial. Los investigadores demostraron que el dispositivo funcionó de manera impresionante para ambas funciones en las pruebas preliminares.

«Cuando funciona como una memoria, el dispositivo se puede cambiar del estado de vidrio desordenado al estado cristalino con pulsos de 1,9 ns, que es aproximadamente un tercio más corto que los de los dispositivos existentes con capas de telururo de germanio y antimonio dopadas con nitrógeno; y mostrar un reinicio energía de 2 pJ. Cuando funciona como un registro de desplazamiento, el dispositivo se puede cambiar entre el modo serial-in-serial-out al modo serial-in-parallel-out, con una sola celda, y exhibir muchos niveles de resistencia, lo que tiene no se había mostrado antes», dijo el profesor asistente de SUTD Desmond Loke, quien es el investigador principal del estudio.

Para reducir sustancialmente el consumo de energía, la nueva arquitectura de registro en memoria de turnos propuesta por el equipo de investigación podría usarse para diseñar una amplia gama de sistemas electrónicos de alto rendimiento en el futuro. Los registros de desplazamiento basados ​​en estado M podrían aplicarse a una variedad de esquemas de operación y cálculos, aunque para el propósito de esta investigación, los investigadores han demostrado que estos dispositivos pueden realizar operaciones de registro de desplazamiento con éxito.