إنشاء أول شريحة ذاكرة ضوئية غير متطايرة مع أداء مستقر
مرحبًا بكم في قرائنا على صفحات مدونة iCover ! نريد اليوم أن نتحدث عن أول شريحة ذاكرة بصرية غير متطايرة بالكامل - تطور مشترك لعلماء من معهد كارلسروه للتكنولوجيا ، وجامعات مونستر وأكسفورد وإكستر.
إن إمكانية استخدام المكونات الضوئية والبصرية للدوائر تخلق مستقبلًا جديدًا لتقنيات المعلومات والاتصالات ، مما يفتح آفاقًا جديدة بشكل أساسي لكفاءة وسرعة أنظمة الحوسبة.في حين أن الألياف الضوئية هي وسيلة طويلة الأمد لنقل معلومات الضوء ، فإن أنظمة الكمبيوتر الحالية تستغل إمكانات المنطق الثنائي بنسبة 100٪ من خلال معالجة الإشارات الكهربائية واستخدام حلول الدوائر الإلكترونية. يعد تنفيذ "النص الإلكتروني" لتبادل البيانات بين المعالج وذاكرة الوصول العشوائي أحد العوامل الرئيسية التي تحد من سرعة أجهزة الكمبيوتر الحالية والاختناق في المهندس المعماري فون نيومان.لا يقتصر الحل الأساسي للمشكلة على تنظيم الواجهة الضوئية بين المعالج والذاكرة ، لأن هذا لا يلغي الحاجة إلى التحويل المتبادل للإشارات الضوئية والكهربائية بينهما. يجب أن يرتبط هذا الحل بتطوير طريقة لمعالجة وتخزين المعلومات التي تسمح بإجراء جميع عمليات البيانات بشكل حصري بسبب إمكانات التقنيات الضوئية الضوئية.لفترة طويلة ، لم تسمح التجارب مع ذاكرة الفوتون بتحقيق نتائج مستقرة. وبهذا المعنى ، يمكن أن تسمى حرفيا رقاقة ضوئية بذاكرة الفوتون غير المتطايرة - وهو تطوير مشترك للعلماء من معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) وجامعات مونستر وأكسفورد وإكستر - صنع العصر. ستعمل الطريقة المقترحة لتسجيل المعلومات على تحسين أداء بنية الحوسبة الحالية بشكل كبير من خلال تقليل التأخيرات المرتبطة بتحويل الإشارة الكهربائية.أصبح التنفيذ العملي لمفهوم الرقاقة الضوئية ذات الذاكرة غير المتطايرة ممكنًا من خلال استخدام جيل جديد فريد من مادة PSM Ge2Sb2Te5 (GST) - مركب كالكوجينيد قادر على تغيير مرحلة الشبكة البلورية من غير متبلور إلى بلوري والعودة تحت تأثير إشعاع الليزر النبضي فائق القصر. وهكذا ، يتم تحديد الخصائص البصرية و "المنطقية" لبلورة PSM (الحالة غير المتبلرة والبلورية) حسب طبيعة ترتيب ذرات الشبكة البلورية ويمكن ضبطها بشكل مصطنع عن طريق إشعاع الليزر المعدل.تتم قراءة المعلومات أيضًا بواسطة نبضات ليزر أقل شدة. نظرًا لأن أي تغيير في حالة الشبكة البلورية مطلوب فقط إشعاع خارجي موجه ، يمكن تخزين المعلومات المسجلة دون الوصول إلى الطاقة الخارجية لعقود. وفي هذا الصدد ، فإن الشريحة غير متقلبة."يمكن أن يصل تردد الكتابة للبتات الضوئية إلى 1 جيجا هرتز. قال ولفرام برنيس ، الأستاذ في جامعة مونستر ، في KIT: "هذا يضمن السرعة العالية للغاية لذاكرتنا الفوتونية بالكامل". من المهم أن "... قد تكون هذه الذاكرة اليوم متوافقة بالفعل مع نظام قياسي لنقل بيانات الألياف الضوئية. وتسمح لك الخوارزميات المقترحة للوصول إلى محتويات الخلايا بدمج الذاكرة الجديدة بأحدث جيل من المعالجات ... "- يضيف البروفيسور غاريش بهاسكاران. وبالتالي ، في خلية واحدة متعددة المستويات بمليارات المتر ، يمكنك تخزين ومعالجة ما يصل إلى 8 بتات من المعلومات بشكل مستقل في أبسط مستوى منطقي ، وتسجيل وحفظ العديد من الحالات في وقت واحد.يمكن للذاكرة الدائمة الضوئية بالكامل المدمجة في شريحة مبتكرة أن تزيد بشكل كبير من سرعة أجهزة الكمبيوتر ، مع تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير. ستتيح الشريحة متعددة المستويات مع الوصول العشوائي قدرات حوسبة أكبر بكثير. لقراءة واحدة للمعلومات وتبديل الحالات الوسيطة بسرعة 1 غيغاهرتز ، تكفي طاقة 13.4 pJ (1 picojoule = 10⁻¹² Joule). في هذه الحالة ، يمكن إنشاء عناصر الذاكرة الفردية باستخدام مبدأ تعدد الطول الموجي. وهكذا ، أصبحت شريحة بصرية متعددة المستويات غير متطايرة بالكامل ، والتي تسمح بشكل جزئي بالتخلص من عنق الزجاجة في هندسة فون نيومان ، واحدة من أهم الروابط في هندسة الحوسبة الجديدة لأجهزة الكمبيوتر الضوئية الضوئية في المستقبل.بالطبع ، يرتبط استخدام جميع الإمكانات الكامنة في الشريحة الأخيرة باحتمال تنفيذ كميات كبيرة من العمل في مجموعة متنوعة من الاتجاهات. في الوقت نفسه ، على الرغم من الاحتمال البعيد المتمثل في إنشاء نظائر ضوئية للمعالجات الدقيقة الحديثة ، فإن استخدام إمكانات المعالجات الإلكترونية الحالية جنبًا إلى جنب مع شريحة الذاكرة الضوئية هو مستوى نوعي جديد لمعالجة المعلومات. ومن أجل التنفيذ العملي لمثل هذا المخطط ، سيكون كافياً إنشاء واجهة من الألياف الضوئية يتم فيها تنفيذ عملية كثيفة الطاقة لتحويل الإشارات الكهربائية إلى بصرية والعكس صحيح فقط على جانب المعالج.مزيد من المعلومات حول نتائج البحث وتاريخ الشريحة الثورية متاح على صفحات مجلة Nature Photonics .أعزائي القراء ، يسعدنا دائمًا أن نلتقي وننتظرك على صفحات مدونة iCover! نحن على استعداد لمواصلة ابتهاجك بمنشوراتنا وسنحاول أن نبذل قصارى جهدنا لضمان أن الوقت الذي تقضيه معنا يرضيك. وبالطبع ، لا تنسى الاشتراك في قواعدنا ونعدك - لن تشعر بالملل!مقالات أخرى مثيرة للاهتمام Source: https://habr.com/ru/post/ar384737/
All Articles