Fotonikytkin vauhdittamaan moniydinsiruja
0
IBM:n tutkijat ovat ottaneet tärkeän askeleen kohti kvanttitietokoneita. TJ Watson -tutkimuskeskuksen laboratoriossa on kehitetty nanokokoinen fotonikytkin, jonka avulla esimerkiksi prosessoriydinten välillä voidaan siirtää tietoa valopulsseilla.
Nykyään moniydinprosessorien laskentaelementit on yhdistetty toisiinsa kuparijohtimin. Periaate on tuottanut monia hämmästyttävän tehokkaita suorittimia, mutta jatkossa satojen ydinten siruilla pelkkä johdotus vie aivan liikaa tehoa. Kuparilla ei lisäksi saada siirtymään kaikkea sitä dataa, jota sadat ytimet prosessoivat.
Fotoniikasta on uskottu löytyvän apua tähän ongelmaan. IBM on työskennellyt ongelman parissa pitkään ja esimerkiksi marraskuussa 2005 yhtiö demonstroi fotoniytkimen, jolla voitiin hidastaa valon nopeutta ja ohjata sen kulkua. Joulukuussa 2007 yhtiö esitteli optisen modulaattorin, joka muuntaa sähköiset signaalit fotonipulsseiksi.
Nyt IBM:n tutkijat ovat kehittäneet piipohjaisen fotonikytkimen, joka kykenee ohjaamaan sähköisestä signaalista muunnetun valopulssin haluttuun "osoitteeseen" verkossa. Tämä mahdollistaa sen, että vaikkapa prosessoriydinten kesken voidaan siirtää informaatiota fotonien välityksellä.
200 kytkintä neliömillille
Kehitetty fotonikytkin on hyvin pieni: yhdelle neliömillille sellaisia sopii 200 kappaletta. Kytkimen avulla voidaan käsitellä myös useita valon aallonpituuksia yhtäaikaisesti, joten dataa voidaan liikuttaa valtavia määriä.
Jokaisen valon aallonpituuden kapasiteetti on IBM:n mukaan jopa 40 gigabittiä sekunnissa, voidaan kehitetyn kytkimen avulla siirtää dataa jopa terabitin verran sekunnissa. Lisäksi tutkijat osoittivat, että kytkin toimii erinomaisesti oikeissa piirinsisäisissä olosuhteissa: niissä lämpötila nousee aktiivisten ydinten läheisyydessä välillä hyvin korkeaksi. Kytkin kesti tällaisia vaihtuvia lämpötiloja erittäin hyvin.
IBM arvioi, että fotonikytkimiin perustuvan moniydinpiirin datakapasiteetti olisi 100-kertainen nykyisiin kuparijohtimiin perustuvaan ratkaisuun verrattuna. Silti uusi tekniikka leikkaisi tehonkulutuksen kymmenesosaan nykyisestä, mikä merkitsisi myös oleellisesti pienempää lämmöntuottoa.
(Prosessori)
