Esaplaw RAM

Esaplaw RAM (C-RAM) — bul bir mikrosxemaǵa integraciyalanǵan qayta islew elementleri bar operativ yad. Bul C-RAM-dı SIMD kompyuteri retinde paydalanıwǵa múmkinshilik beredi. Ol sonıń menen birge yad mikrosxeması ishinde yad ótkiziw uqıplılıǵın nátiyjelirek paydalanıw ushın da qollanılıwǵa boladı. Yad ishinde esaplawlardı orınlawdıń ulıwma usılı – yadta qayta islew (PIM) dep ataladı

Sholıw

Esaplaw operativ yadınıń eń tásirli ámelge asırıwları Berkli IRAM joybarınan kelip shıqtı. Vektorlı IRAM (V-IRAM) DRAM-dı bir chipke integraciyalanǵan vektorlı processor menen biriktiredi.

Qayta konfiguraciyalanatuǵın arxitekturalı DRAM (RADram) – bul bir chipke integraciyalanǵan qayta konfiguraciyalanatuǵın esaplaw FPGA logikalıq elementleri bar DRAM. SimpleScalar simulyaciyaları RADram-nıń (qádimgi processorı bar sistemada) ayırım máseleler boyınsha dástúriy DRAMǵa (birdey processorı bar sistemada) salıstırǵanda bir neshe ese jaqsıraq ónimlilik kórsete alatuǵının kórsetedi.

Ayırım qolaysız parallel esaplaw máseleleri álleqashan CPU menen DRAM arasındaǵı Fon Neyman tıǵılısı menen sheklengen. Ayırım izertlewshiler, birdey ulıwma bahada, esaplaw operativ yadınan qurılǵan mashina bunday máseleler boyınsha dástúriy ulıwma maqsetli kompyuterden bir neshe ese tezirek isleydi dep kútedi.

2011-jılǵa kelip, «DRAM procesi» (az qatlamlı; joqarı sıyımlılıq ushın optimallastırılǵan) hám «CPU procesi» (joqarı jiyilik ushın optimallastırılǵan; ádette DRAMnan eki ese kóp BEOL qatlamına iye; hárbir qosımsha qatlam ónimdilikti tómenletip, óndiris shıǵınların arttıratuǵınlıqtan, bunday chipler DRAMǵa salıstırǵanda hárbir kvadrat millimetr ushın salıstırmalı túrde qımbat) sonshelli ózgeshe, sonlıqtan esaplaw operativ yadına úsh usıl bar:

• CPUǵa optimallastırılǵan process penen hám kóp integraciyalanǵan SRAMdı paydalanatuǵın qurılma menen baslap, integraciyalanǵan SRAMdı integraciyalanǵan DRAM (eDRAM) menen almastırıwǵa múmkinshilik beriw ushın qosımsha process basqıshın qosıw (onı hárbir kvadrat millimetr ushın onnan da qımbat etip), bul SRAM aymaqlarında ≈3 ese orın únemlewin beredi (hám usılayınsha bir chip ushın taza bahanı tómenletedi).
• bólek CPU chipi hám DRAM chip(ler)i bar sistemadan baslap, DRAMǵa az muǵdarda «qospa processor» esaplaw qábiletin qosıw, DRAM procesiniń sheklewleri ishinde jumıs islew hám DRAMǵa tek az muǵdarda maydan qosıw, basqa jaǵdayda CPU menen DRAM arasındaǵı tar tıǵılıs sebepli ásteletetuǵın jumıslardı orınlaw ushın: yadtıń tańlanǵan aymaqların nol menen toltırıw, úlken maǵlıwmatlar blokların bir orınnan basqasına kóshiriw, belgili bir bayttıń maǵlıwmatlar blogınıń qayerinde (eger bar bolsa) tabılıwı hám t.b. Alınǵan sistema – ózgermegen CPU chipi hám «aqıllı DRAM» chip(ler)i – dáslepki sistema sıyaqlı keminde sonsha tez hám potencial biraz arzanıraq. Az muǵdardaǵı qosımsha maydannıń bahası qımbat testlew waqtındaǵı únemlengeni menen artıǵı menen jabıladı dep kútiledi, sebebi endi DRAMǵa tolı plastinada kóp testlewlerdi parallel túrde ishki orınlaw ushın «aqıllı DRAM»da jetkilikli esaplaw qábileti bar, dástúriy usıl boyınsha bir waqıtta bir DRAM chipin qımbat sırtqı avtomatikalıq testlew úskenesi menen tolıq testlewden ótkiziw ornına.
• DRAMǵa optimallastırılǵan process penen baslap, onı «CPU procesine» biraz uqsatıw ushın processti sazlap, sol processtiń sheklewleri ishinde (salıstırmalı túrde tómen jiyilikli, biraq tómen quwat tutınıwlı hám júdá joqarı ótkiziw uqıplılıǵı bar) ulıwma maqsetli CPU qurıw.

DRAM process texnologiyasında qurılıwǵa arnalǵan ayırım CPUlarǵa (arnawlı túrde CPUlar ushın optimallastırılǵan «CPU» yamasa «logikalıq» process texnologiyası emes) Berkli IRAM joybarı, TOMI Texnologiyası hám AT&T DSP1 kiredi.

Chiptan tıs yadqa arnalǵan yad shinası chip ishindegi yad shinasınan bir neshe ese kóp sıyımlılıqqa iye bolǵanlıqtan, bólek DRAM hám CPU chipleri bar sistema birdey kompyuter ónimliligine iye IRAM sistemasınan bir neshe ese kóp energiya tutınıwına iye bolıwı múmkin.

Esaplaw DRAM dástúrli DRAMǵa qaraǵanda ıssıraq islewi kútilgenlikten hám chip temperaturasınıń artıp ketiwi DRAM saqlaw yacheykalarınan zaryadtıń tezirek sırtqa shıǵıwına alıp keletuǵınlıqtan, esaplaw DRAMı jiyirek DRAM jańalanıwın talap etedi dep kútiledi.

Processor-yadta/yad jaqınında

Processor-yadta/yad jaqınında (PINM) – bul yad penen tıǵız baylanıslı, ádette bir kremniy chipinde jaylasqan kompyuter processorın (CPU) bildiredi.

Qayta islew hám yad komponentlerin usılayınsha biriktiriwdiń tiykarǵı maqseti – yad keshigiwin azaytıw hám ótkiziw uqıplılıǵın arttırıw. Alternativ túrde, maǵlıwmattıń jıljıwı kerek bolǵan aralıqtı qısqartıw sistemanıń quwat talapların azaytadı. Aǵımdaǵı processorlardaǵı quramalılıqtıń (hám usılayınsha quwat tutınıwınıń) kóp bólegi yad toqtawlarınıń aldın alıw menen baylanıslı strategiyalardan kelip shıǵadı.

Mısallar

1980-jılları, PUSH hám POP operaciyaların jaqsılaw ushın FORTH tilin orınlaytuǵın kishkene CPU DRAM chipine islep shıǵarıldı. FORTH – bul stekke baǵdarlanǵan programmalastırıw tili hám bul onıń nátiyjeliligin arttırdı.

Transpyuter de 1980-jıllardıń basında islep shıǵarılǵanlıǵın esapqa alǵanda, úlken chip ishindegi yadqa iye edi, bul onı shın mánisinde yadtaǵı processorǵa aylandırdı.

Belgili PIM joybarları qatarına Kaliforniya universitetiniń Berkli filialındaǵı Berkli IRAM joybarı (IRAM) hám Notr-Dam universitetiniń PIM háreketi kiredi.

DRAM tiykarındaǵı PIM taksonomiyası

DRAM tiykarındaǵı yad jaqınındaǵı hám yad ishindegi dizaynlar tórt toparǵa bóliwge boladı:

• DIMM dárejesindegi usıllar qayta islew blokların yad chipleri jaqınına jaylastıradı. Bul usıllar maǵlıwmat jaylasıwında minimal ózgerislerdi talap etedi yamasa heshqanday ózgeris talap etpeydi (mısalı, Chameleon hám RecNMP).
• Logikalıq qatlam dárejesindegi usıllar qayta islew blokların 3D stekli yadlardıń logikalıq qatlamına jaylastıradı hám 3D stekli yadlardıń joqarı ótkiziw uqıplılıǵınan paydalana aladı (mısalı, TOP_PIM).
• Bank dárejesindegi usıllar qayta islew blokların yad qatlamlarınıń ishine, hárbir banktiń jaqınına jaylastıradı. UPMEM hám Samsungtıń PIM-i usı usıllardıń mısalları bolıp tabıladı.
• Ishki massiv dárejesindegi usıllar maǵlıwmattı hárbir ishki massiv ishinde qayta isleydi. Ishki massiv dárejesindegi usıllar eń joqarı kiriw parallelizmin támiyinleydi, biraq kóbinese tek ápiwayı operaciyalardı ǵana orınlaydı, mısalı, pútkil yad qatarında bitlik operaciyalar (mısalı, DRISA) yamasa bir sózli ALU paydalanıp yad qatarın izbe-iz qayta islew (mısalı, Fulcrum).