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Chips de memoria prodigiosos que además procesan datos

En cualquier dispositivo actual el procesador depende de la información almacenada en la unidad de memoria. Esta es tipo flash en la gran mayoría de los casos, aunque aún funcionan muchos equipos con otros sistemas de disco duro, SDRAM, etc. En todos ellos, es necesaria una transferencia de datos hasta la unidad de proceso de cálculo, lo que supone tiempo de trabajo. Un nuevo circuito desarrollado por la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur) ahorra tiempo y energía mediante la eliminación de este paso, insertando un procesador dentro del chip de memoria.

Esta tecnología puede aumentar la velocidad de los procesadores actuales en ordenadores portátiles y en dispositivos móviles al menos dos o tres veces más, permitiendo al chip de memoria realizar tareas de computación y, en su pleno desarrollo, conducir a nuevas posibilidades de diseño para la electrónica de consumo, la tecnología portátil e Internet de las Cosas.

Los datos podrían ser procesados en el mismo lugar donde se almacenan, lo que llevaría a equipos mucho más ligeros y delgados, siendo a la vez más rápidos.

La tecnología que hace posible este avance, es conocida como ReRam (Redox-based resistive switching random access memory) desarrollada por fabricantes líderes como SanDisk o Panasonic. Ahora, los profesores de la NTU en colaboración con la Universidad de Aquisgrán (Alemania) y el Forschungszentrum Jülich (Alemania) han logrado que además de almacenar información puedan procesarla.

Un nuevo sistema de proceso informático

Actualmente todos los procesadores de ordenador en el mercado están utilizando el sistema binario, que se compone de dos estados, ya sea cero o uno. Sin embargo, elprototipo de circuito ReRAM, construido por el Profesor de la NTU Chattopadhyay y sus colaboradores, procesa los datos en cuatro estados en lugar de dos. Por ejemplo, se puede almacenar y procesar los datos como 0, 1, 2, o 3, algo conocido como sistema de número ternario.

Debido a que esta ReRAM utiliza diferente resistencia eléctrica para almacenar la información, podría ser posible almacenar los datos en un número aún mayor de estados y, por lo tanto, acelerar las tareas de computación más allá de las limitaciones actuales.

Ahora en los sistemas informáticos toda la información tiene que traducirse en una cadena de ceros y unos antes de que pueda ser procesada.

“Esto es como tener una larga conversación con alguien a través de un pequeño traductor, que es un tiempo y proceso de intenso esfuerzo” —explicó el profesor asistente Chattopadhyay a la revista Scientific Reports— “Ahora somos capaces de aumentar la capacidad del traductor, por lo que podemos procesar los datos de manera más eficiente.”

La búsqueda de un procesamiento más rápido es una de las necesidades más apremiantes para las industrias de todo el mundo, ya que los programas informáticos son cada vez más complejos, mientras que los centros de datos tienen que tratar con más información que nunca.

Chips de memoria más y más rápidos y autónomos

Además de la posibilidad de que el propio almacenamiento de memoria procese los datos, los científicos trabajan en otras vías como la Memoria de Cambio de Fase PCM (Phase-change Memory) que combina la velocidad de lectura, la resistencia, la no volatilidad y la densidad.

Como ventaja más destacable, la memoria PCM no pierde los datos al estar apagada, a diferencia de la DRAM y puede soportar al menos 10 millones de ciclos de escritura. Un pen drive USB logra como máximo 3.000 ciclos de promedio.

Investigadores de IBM han logrado, con esta tecnología, almacenar de forma fiable 3 bits de datos por célula en un chip PCM conectado a una tarjeta de circuito integrado estándar. Con esta demostración, confían en que aplicaciones híbridas que combinen PCM y almacenamiento flash logren una caché extremadamente rápida. Así un teléfono móvil que almacenen su SO en un chip PCM se iniciaría en pocos segundos y las empresas podrían tener toda su base de datos para aplicaciones en línea como transacciones financieras en un tiempo mínimo. Utilizando algoritmos de aprendizaje automático para Big Data reducirían aún más los requisitos de latencia y proceso.

Chip multi-bit PCM de IBM Research.
Chip multi-bit PCM de IBM Research.

Anteriormente los científicos de IBM y otros institutos habían demostrado con éxito la capacidad de almacenar 1 bit por célula en PCM, pero ahora en el Taller IEEE Internacional de memoria de París, científicos de IBM han presentando, por primera vez, el almacenamiento con éxito de 3 bits por celda en una matriz de células 64k a temperaturas elevadas y después de 1 millón de ciclos de resistencia.
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