Des chercheurs développent un nouveau dispositif reconfigurable qui peut combler le fossé entre le processeur et la mémoire

Le développement d’appareils informatiques performants et économes en énergie (c’est-à-dire des appareils qui non seulement consomment peu d’énergie, mais qui calculent également les informations rapidement) est un objectif clé de la recherche sur l’informatique de pointe. La combinaison des composants de mémoire et des unités qui effectuent des opérations de registre à décalage est un moyen potentiel d’atteindre cet objectif.

La plupart des appareils informatiques sont constitués d’un composant de mémoire et d’une unité de traitement physiquement séparés. Pour simplifier considérablement ces dispositifs et réduire sa consommation d’énergie, un dispositif qui peut potentiellement remplir efficacement les deux fonctions – l’architecture de registre à décalage en mémoire – a été développé.

Les architectures conventionnelles de registre à décalage en mémoire ont des limites, bien que certaines de ces architectures montrent des résultats prometteurs. Les limitations comprennent l’utilisation de nombreux appareils et la nécessité de convertir la résistance électrique en signaux électriques.

Sur la base d’alliages à changement de phase, des matériaux qui basculent de manière réversible entre l’état amorphe vitreux et l’état cristallin ordonné, des chercheurs de l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) ont développé une nouvelle architecture de registre à décalage reconfigurable en mémoire. Leur dispositif fonctionne à la fois comme un composant de mémoire reconfigurable et comme un registre à décalage programmable et a été présenté dans un article publié dans Systèmes intelligents avancés.

Le terme “registre à décalage basé sur l’état du matériau (M)” a été utilisé pour décrire le dispositif de registre à décalage en mémoire développé par les chercheurs. Les quatre états du matériau (c’est-à-dire l’état amorphe, l’état entièrement cristallin, l’état partiellement cristallisé et l’état amorcé) du matériau à changement de phase (représentant différents modes de registre à décalage/mémoire) ont été utilisés pour faire fonctionner le dispositif.

L’appareil peut être commuté pour exécuter des fonctions de registre à décalage ou de mémoire et est facilement programmable grâce à sa conception spéciale. Les chercheurs ont montré que l’appareil fonctionnait de manière impressionnante pour les deux fonctions lors de tests préliminaires.

“Lorsqu’il fonctionne comme une mémoire, le dispositif peut être commuté de l’état de verre désordonné à l’état cristallin avec des impulsions de 1,9 ns, ce qui est environ un tiers plus court que ceux des dispositifs existants avec des couches de tellurure d’antimoine de germanium dopés à l’azote ; et présentent une réinitialisation énergie de 2 pJ. Lorsqu’il fonctionne comme un registre à décalage, l’appareil peut être commuté entre le mode série-entrée-série-sortie en mode série-entrée-parallèle-sortie, avec une seule cellule, et présenter de nombreux niveaux de résistance, ce qui a n’ont pas été montrés auparavant », a déclaré le professeur adjoint du SUTD, Desmond Loke, qui est le chercheur principal de l’étude.

Pour réduire considérablement la consommation d’énergie, la nouvelle architecture de registre à décalage en mémoire proposée par l’équipe de recherche pourrait être utilisée pour concevoir une large gamme de systèmes électroniques hautes performances à l’avenir. Les registres à décalage basés sur l’état M pourraient être appliqués à une variété de schémas d’opérations et de calculs, bien que dans le cadre de cette recherche, les chercheurs aient montré que ces dispositifs sont capables d’effectuer avec succès des opérations de registre à décalage.