Niedawno zadebiutował nowy rodzaj elektronicznego procesora – procesor probabilistyczny, jednak nie zniechęciło to naukowców z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie którzy opracowali nowy rodzaj bramek logicznych – chaobramki.
O procesorze probabilistycznym pisaliśmy 4 miesiące temu, sama premiera jego prototypu wzbudziła spore zainteresowanie. Teraz doczekaliśmy się bramek opartych o chaos deterministyczny, jak w praktyce to działa?
Do stworzenia nowego rodzaju układów logicznych zespół badawczy wykorzystał chaotyczne wzorce sygnałów (wybrane z nieograniczonego zestawu chaotycznych wzorów) do kodowania i manipulacji danymi wejściowymi, żeby otrzymać w efekcie pożądane dane wyjściowe, co posłużyło za plan projektu. Takie podejście oferuje możliwość wykorzystania bogatych możliwości, jakie daje nieliniowa dynamika przetwarzania do stworzenia układów potrafiących się samodzielnie przekonfigurowywać w układ bramek logicznych najbardziej odpowiedni do wykonania zadania. Te zmieniające się bramki logiczne nazwano właśnie chaobramkami. Koncepcja została przedstawiona w periodyku Chaos.
Twórca wynalazku William Ditto wraz ze współpracownikami założył firmę ChaoLogix, w której powstają już pierwsze prototypy procesorów opartych o teorię chaosu. Posiada ona opatentowaną technologię pozwalającą wytwarzać takie układy w krzemie, w jednym procesie technologicznym ze standardowymi, binarnymi bramkami logicznymi i pamięcią.
Według autorów technologii, pozwoli ona na tworzenie bezpiecznych układów scalonych, o wiele trudniejszych do sprzętowego przełamania zabezpieczeń oraz samoprzekształcających się układów, oferujących wyjątkowe możliwości na przykład w dziedzinie gier.
/Przypis Autora :
W praktyce oznacza to układ bardzo wyczulony na zmianę danych wejściowych i reagujący na nie, umożliwi to np. stworzenie w tym układzie sieci, która będzie umożliwiała bezpośrednie różniczkowanie funkcji nieliniowych, czy przekształcanie się bramek podczas obliczeń symulując nietypowe zachowania cząsteczek. Tak więc nawet teraz nie brakuje dziedzin w których Chaobramki mogą zdobyć w przyszłości popularność.
Prostsze wyjaśnienie czym jest Teoria Chaosu.
///W tekście wykorzystałem wiele fragmentów z polskiego tlumaczenia na http://kopalniawiedzy.pl/, skopiowane są one zgodnie z zasadami panującymi na tamtym portalu.
Trzeba przyznać że nastały ciekawe czasy jeśli chodzi o konstrukcje alternatywnych rodzajów procesorów.
Ciekawe jaki kolejny typ wprowadza ?
Ma ktoś jakieś propozycje ? 😀
Dawno już nie miałem do czynienia z teorią układów dynamicznych i teorią chaosu, ale miałem nadzieje, że to co ukrywa się w zakamarkach pamięci pozwoli mi zrozumieć krótki artykuł.
PS. Zerknąłem na wspomniany artykuł o chaosie na wiki i z tego co pamiętam to to wymiar atraktora Lorenza zamykał się między 2 a 3.
Przyda się osoba która w komentarzach wyjaśni na jakiej zasadzie funkcjonują Chaobramki.
Ja mimo, iż chaos deterministyczny jest mi bliższy niż cząsteczki, pokładam większe nadzieje w komputerach kwantowych. Oczywiście, od strony technologicznej są one jeszcze na etapie raczkowania, ale z tego co się orientuję, będą miały znacznie większe możliwości, niż jakakolwiek elektronika. Bardzo możliwe, że te wszystkie probabilistyczne komputery będą stanowiły pomost pomiędzy obecnymi jednostkami klasycznymi a kwantowymi. Przyszłość komputerów zapowiada się ciekawie.
Jeszcze jest grafen który w fazie pierwszych prototypów bije krzem na głowę jeśli chodzi o możliwości i wyniki.
@krzabr
ja jestem ciekaw bardziej samej technologii. (w sensie sposobu wytwarzania)
Zawsze intrygowało czemu procki są „płaskie” (nie jestem hardwarowcem). Jest problem z dojściem do granic długości fali, wielkości atomu. OK. Ale gdyby tak procka składać „wzwyż” to z jednego płaszczaka zrobiłoby się 100 tysięcy – jeden na drugim. Np. rdzeni…Rozumiem, że za płaszczakami przemawiają jakieś poważne baiery, ale myślę, że mają sporą szansę na wyeliminowanie. W przeciwieństwie do dalszej miniaturyzacji, która posiada fundamentalne ograniczenia.
Intryguje mnie również szansa na znalezienie nadprzewodnika, zastąpienia elektronów fotonami albo po prostu lepszy zamiennik krzemu (te eksperymenty IBM z tranzystorem na 500Ghz…). „Logika” takich układów może być identyczna z obecną, ale szybkość całe rzędy wielkości większa i to skokowo, bez mozolnego prawa Moora.
Mnie to też zaciekawiło , zwłaszcza że informacji o samej fizycznej budowie procków jest bardzo mało (oprócz informacji o opensparc i openrisc), prawdopodobnie są płaskie ze względu na odwzorowanie instrukcji w kryształach krzemu , ale pewny tego nie jestem i nie mam nawet gdzie tego sprawdzić.
Płaskie są prawdopodobnie dlatego, aby lepiej się je chłodziło. W przypadku szerokich i płaskich procesorów, styczność z układem chłodzenia ma większa powierzchnia. Poza tym w miniaturowych urządzeniach to raczej jedyna opcja, a zazwyczaj już robi się podobną technologią wszystkie modele, by nie trzeba było osobnych technologii i maszyn do produkowania identycznego procesora dla różnych urządzeń.
Czy ja wiem, o budowie ukladow scalonych i sposobie ich wytwarzania ucza nawet w byle jakim technikum elektronicznym. Ogolny zarys ich budowy masz nawet w wikipedii (a dalej mozesz szukac informacji na temat poszczegolnych opisanych tam procesow). A jesli chodzi o same projektowanie procesorow to zainteresuj sie na poczatek ukladami FPGA.
Co do instrukcji to sa one przeciez tylko okreslonymi polaczeniami tranzystorow/bramek logicznych. Na upartego mozesz zbudowac baaardzo prosty „procesor” na ogolnodostepnych bramkach logicznych, laczac je przewodami 😉
@X: a nie chodzi o prozaiczne styki? Tzn. dla mnie hardware jest trochę terra incognita, ale tak na logikę, gdyby do mojego CPU „dokleić” drugą warstwę, to ta druga warstwa musiałaby mieć tyle samo styków co pierwsza. Przy dwóch można je jeszcze umieścić po drugiej stronie, ale co jak dokleimy trzecią?
FPGA zainteresuje się bliżej kiedy znajdę trochę więcej czasu na Adę i VDHL póki co szukam książki opisującej bliżej tego typu układy.
@płaskie, płaskie dlatego bo nie potrafimy (rozsądnie) robić bramek w 3D, obecna technologia to tak naprawdę trawienie i domieszkowanie powierzchniowo krzemu a następnie układanie na tym kilku warstw ścieżek przewodzących. Nie potrafimy budować wzwyż.
Jest technika kanapek – jedną strukturę nakleja się na drugą, przeważnie ta wyższa to pamięć, stosuje się w mobilnych zastosowaniach.
Innym problemem to ciepło, ledwo radzimy sobie z odebraniem 100W ciepła z krzemu o wymiarze 1cm^2. Piętrowy układ wytwarzał by więcej ciepła i trudniej było by go odebrać z głębszych warstw.
Alternatywa ciekawa ale do wąskich zastosowań, tak samo jak komputery kwantowe. Nie da się na nich stosować paradygmatów programowania imperatywnego, które tak bardzo kochamy i stosujemy praktycznie wszędzie 🙂
@Kwant czyli jedynie mogą pomóc nanorurki 🙂
Owszem ale tu chodzi o coś innego że powstają nowe typy bramek, nowe typy procesorów obliczeniowych dzięki temu wiele dziedzin dostanie naprawdę solidną platformę obliczeniową.
Na ile wiem, w bardzo ograniczonym zakresie są już robione układy scalone wielowarstwowe (3D), choć metoda dopiero raczkuje. A problemy są w zasadzie dwa – odprowadzanie ciepła i wieloetapowy proces produkcji. Jeśli zrobienie jednej warstwy wymaga gdzieś 5 etapów tworzenia kolejnych warstw, to zrobienie układu n warstwowego będzie wymagało prawdopodobnie n*5 etapów podczas produkcji. Innymi słowy wraz ze wzrostem liczby warstw produkcja staje się bardziej skomplikowana, dłuższa i droższa. Ta technika w każdym razie na pewno szybko wejdzie do układów pamięciowych (zawsze zajmują dużo miejsca na krzemie) i zrobią w nich furorę. W procesorach obawiam się, że dodatkowa powierzchnia zostałaby wykorzystana obecnie na kilka(naście/dziesiąt) dodatkowych rdzeni i kilkukrotnie większy cache, czego efekt (przy obecnym oprogramowaniu) i tak byłby właściwie niezauważalny.
Proszę, wszystko co trzeba:
http://www.frazpc.pl/artykuly/265051,Produkcja-procesorow-i-polprzewodnikow—od-piasku-do-procesora.html
Owszem. Chodzi o odprowadzenie ciepła.
A co do rewelacyjnych nowych typów procesorów – narazie prosty asynchronizm wymyka się zastosowaniom na większą skalę…
> Zawsze intrygowało czemu procki są „płaskie” (nie jestem hardwarowcem).
Chodzi po pierwsze o odprowadzanie ciepła, po drugie o technologię wytwarzania. Nasze metody wytwarzania procesorów nie umożliwiają obecnie tworzenia struktur trójwymiarowych w jednym kawałku krzemu. Drugą zaletą obecnej technologii jest to, że w jednym „dwuwymiarowym” procesie można wytworzyć wiele procków naraz. Trójwymiarowe trzeba by było robić pojedynczo.
> Intryguje mnie również szansa na znalezienie nadprzewodnika, zastąpienia
> elektronów fotonami albo po prostu lepszy zamiennik krzemu
Do wytwarzania specjalizowanych procków wysokiej częstotliwości (np. DSP) już dziś używa się azotku galu. Materiałem przyszłości jest węgiel – nanorurki, fulereny, grafen. Według obecnej wiedzy, pozwala zrobić najszybsze klasyczne procesory oraz umożliwia zrobienie procka kwantowego.
Dodajmy jeszcze jedno – wg. IBMa nawet dzisiejsze procesory większość czasu spędzają czekając na dane do przerobienia. Dlatego pracuje się nad optycznymi połaczeniami rdzeń / rdzeń czy nawet bardziej precyzyjnymi, do poszczególnych jednostek wykonawczych. Szacują, że bez zbytniej zmiany architektury i technologii procesorów, może to dać stukrotne zwiększenie wydajności np. superkomputerów.
W prockach dochodzi tez problem długości linii, która to długość musi być mniejsza im większa jest częstotliwość pracy układu.
No a wojsko już dawno korzysta z lepszych materiałów niż krzem, problem w tym, że dla zwykłych ludzi to za droga zabawa.
moze ktos bardziej swiadomy mi wytlumaczy. jak wyglada (teoretycznie) moc takiego chao-procesora, tzn. czy obowiazuje tam taki sam podzial zlozonosci obliczeniowej algorytmow jak w klasycznym procesorze? czy jakies problemy da sie rozwiazac w ktrotszym czasie (ale ktrotszym wiecej niz liniowo)?
@marcinsud
Zależy gdzie – bo elektronika „z półki” (czyli COTS) wbija się do zastosowań specjalnych z uwagi na cenę. Lepsze materiały możesz mieć np. w detektorach / matrycach dla optoelektroniki, ale nie w procesorach.
O ile powszechna użyteczność i przyszłość procesorów probabilistycznych może być dość dyskusyjna to taki adaptacyjny procesor, który byłby dodatkowo wystarczająco wydajny mógłby być hitem.
A po jaką cholerę budować procesor wielowarstwowy skoro obecne mają kilka cm² powierzchni? Jedynie pamięci cache opłaca się ustawiać w innym poziomie, żeby była bliżej do zapisu.
@alex. Nie jestem bardziej świadomy, ale przypuszczam, że zmiana złożoności obliczeniowej algorytmow jako takich, pewnie by się przebila na czołówki gazet.
Niewykluczone, że Chaologix ma poważnego inwestora i trochę ściemnia by wyprowadzić w pole konkurencję albo przeciwnie – nie ma jeszcze inwestora i nadyma się by go złapać :).
@ „wojsko już dawno korzysta z lepszych materiałów”
Do pewnego stopnia to prawda, np. śmieszą mnie rewelacje nt. „najszybszego superkomputera” kosztującego np. 80mln$. To są psie pieniądze. Tajne laby nie potrzebuja większej mocy? Bez żartów. Z drugiej strony byłbym ostrożny z szafowaniem przewagami tajnych programów typu „wojsko”. Żeby wyprzedzać mainstream o całe generacje, musieliby stworzyć ukrytą równoległa cywilizację. Procesor to nie jest efekt pracy wylacznie ludzi od procesorów. Może się okazać, ze ludzie z materiałoznawstwa przypadkiem coś odkryli i dali podwalinę pod nowy typ procesora. Musiałbyś zatem trzymać dosłownie setki tysięcy specjalistów pod kloszem + ich obsługa i rodziny, a to daje już miliony ludzi. A do tego udawać, że tego nie masz i 99% materioenergii jaką dysponuje twoja cywilizacja poświęcać na markowanie zacofania. Trochę bez sensu. Rozumiem jakieś pojedyncze projekciki, ale nie całe kluczowe technologie. No chyba, że plan jest taki, że rozbudowujemy w tajemnicy armię wyprzedzającą cały świat o 3 generacje i atakujemy. Np. gdyby Hitler poczekał pare lat, nastukał Me262, tygrysów, V2, zbudował atomówkę – to by podbił świat. W praktyce tak nikt nie robi. Ludzie sa niecierpliwi, za krótko żyją i przebierają nózkami, żeby było tutaj i teraz. Mam przynajmniej taką nadzieję 😉
@X: Gdyby Hitler poczekał parę tygodni, to Stalin w miesiąc byłby w Paryżu, a my mówilibyśmy dzisiaj po Rosyjsku. Polecam książki Wiktora Suworowa: Lodołamacz, Dzień M i pozostałe z cyklu. Na lekcjach historii nie mówili wam wszystkiego 😉
Ostro podłożyłem sie z tym H chcac zilustrować koncept :), ale jak już tak gdybamy to trzeba się zastanowić jak by wyglądała wojna jednostronnie rozpętana przez Stalina (chodziło mi o nieatakowanie Polski w 1939, a nie zwklekanie z Barbarossa). Cała Europa Zachodnia mogłaby stanąc np. po jednej stronie, może nawet szybko ściągnąć Amerykanów. No i może sowieci doszliby do Paryża jako swoistego Stalingradu. Tego już nikt nie pzesądzi. Stało się jak sie stało.
@Mikołaj
„A po jaką cholerę budować procesor wielowarstwowy skoro obecne mają kilka cm² powierzchni? Jedynie pamięci cache opłaca się ustawiać w innym poziomie, żeby była bliżej do zapisu.”
Procesorów 3D nie robi się bo nie ma takiej technologii, a nie z powodu bezsensu. O ile wiem mózgi mają tendencje do architektury 2D, ale mocno pofałdowanego i na pewno nie zbudowanego z 1 warstwy. Kretyn tego nie projektował (Bóg czy miliardy lat ewolucji – kto woli – szacun tak czy siak).
Słaba komunikacja międzywarstwowa
Utrzymanie jednej kostki intuicyjnie wydaje się tańsze niż 10 tysięcy szafek.
Dobra komunikacja między warstwami.
W pewnych zagadnieniach, np. jakieś automaty komórkowe w 3D, SSN itp to może i nawet spadnie złożoność obliczeniowa algorytmów (dla odpowiednio ogranicoznych rozmiarow/strumieni danych). tzn. tam gdzie komunikacja powinna być w 3D. Generalnie mi się wydaje, że wymog aby graf był planarny jest dla projektanta grafu trochę ograniczający ;).
Tak a’propos porównania Paryża do Stalingradu:
Wiesz jak długo Francuzi są w stanie bronić Paryża?
Nikt nie wie, bo jeszcze nigdy w historii nie spróbowali ;D
A co do naszej rozmowy to faktycznie założyłem (nie mam pojęcia na jakiej podstawie), że chodziło Ci o zwlekanie z Barbarossą.