Новый экспериментальный сверхпроводящий процессор демонстрирует в 80 раз большую эффективность при тактовой частоте до 10 ГГц

Структура микропроцессора MANA

Исследователи из Национального университета Иокогамы, Япония, закончили разработку и провели первые испытания экспериментального микропроцессора построенного на базе сверхпроводящих базовых элентов. Этот микропроцессор с точки зрения потребляемой энергии в 80 раз более эффективен, чем нынешние вычислительные устройства, изготовленные по CMOS-технологии. В этом заключается огромная перспектива с учетом того, что 10 процентов от количества вырабатываемого на всем земном шаре электричества потребляется именно компьютерами.

Элементарной функциональной единицей схемы сверхпроводящего микропроцессора является нешунтируемый переход Джозефсона (Josephson Junction, JJ), изготовленный из сверхпроводящего материала Nb/AlOL(x)/Nb. Логический базовый блок микропроцессора, построенный на основе JJ-перереходов, называется адиабатным квантовым флюкс-параметроном (adiabatic quantum-flux-parametron, AQFP).

На базе AQFP-блоков построена схема 4-битного процессора, с гибридной архитектурой, сочетающей в себе элементы RISC-архитектуры и принципов поточной обработки информации. Изначально этот микропроцессор, получивший название MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture) и являющийся первым в мире адиабатным сверхпроводящим микропроцессором, работал на тактовой частоте в 100 кГц. В этом режиме исследователи отладили и проверили режимы работы блока логических операции (ALU), системы ввода-вывода, операций записи и чтения регистров, процедуры запуска, приостановки и завершения программ.

После отладки функциональных блоков тактовая частота микропроцессора MANA, функционирующего при температуре 4.2 Кельвина, была поднята сначала до отметки 2.5 ГГц, а чуть позже — до 5 ГГц. И уже на этой тактовой частоте были проведены измерения энергетических затрат, которые оказались равны 1.4 zJ (зета-Джоуля) на один JJ-перереход при выполнении одной любой операции.

Отметим, что «взятые» микропроцессором MANA тактовые частоты уже вполне сопоставимы со значениями тактовых частот, на которых работают традиционные современные микропроцессоры. И исследователи планируют в ближайшем времени немного модифицировать структуру AQFP-блока так, что микропроцессор сможет работать при тактовой частоте в 10 ГГц, сохранив на прежнем уровне показатель своей эффективности.

Ключевые слова:
Сверхпроводимость, Переход, Джозефсон, Микропроцессор, Адиабатный, Блок, AQFP, Арихитектура, MANA, Эффективность

Первоисточник

Другие новости по теме:

  • Процессор DSP AsAP – 167 процессорных ядер на одном кристалле.
  • Японцы начинают разработку микропроцессора, ориентированного на питание от …
  • Intel анонсирует 48-ядерный процессор.
  • Создан первый гибридный микропроцессор на органических транзисторах, которы …
  • Европейские исследователи объявили о создании первого в мире пластикового п …
  • Share Button

    Материалы по теме:

    Новая технология позволит узнать секреты, скрытые в недрах любого электронного устройства
    Не так давно в США имел место скандал, связанный с тем, что многие крупные компании, такие как Amazon, Apple и другие, плюс некоторые военные ...
    Создан первый в своем роде магнитный логический элемент с полностью электрическим управлением
    Буквально с каждым годом наши компьютеры становятся все быстрее и быстрее, что существенно расширяет ряд задач, которые могут быть решены при их помощи. Однако, ...
    Создан первый в мире полностью кремниевый оптический передатчик, обеспечивающий скорость в 100 гигабит в секунду
    Группа исследователей из центра ORC (Optoelectronics Research Centre) Саутгемптонского университета, Великобритания, разработали и продемонстрировали первый в своем роде оптический передатчик, полностью изготовленный из кремния, ...
    На свет появился первый в своем роде лазерный радиопередатчик
    Группе исследователей из Гарвардского университета удалось передать в эфир аудиозапись одного из музыкальных произведений при помощи радиопередатчика, ключевым компонентом которого стал полупроводниковый лазер. Этот ...
    Создан экспериментальный микропроцессор, построенный на базе архитектуры «вычислений в памяти»
    Компьютеры, построенные на основе классической архитектуры фон Неймана, производят обработку данных при помощи центрального процессора, а исходные данные и результаты расчетов хранятся в других ...
    You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

    Leave a Reply

    Яндекс.Метрика