Скорость компьютеров постоянно увеличивается, преобразовывая мир вокруг нас.
Информационные технологии помогают человечеству справиться со многими трудностями в самых разных сферах.
Некоторые реальные проблемы можно решить с помощью комбинаторных компьютерных систем.
Однако по мере увеличения числа анализируемых факторов увеличивается и количество комбинаций, и возникает «задача комбинаторной оптимизации».
Для ее решения необходимо существенно увеличить быстродействие компьютеров, чего сейчас стало крайне трудно достичь без радикальной переработки основ построения соответствующей техники.
Это то, что сделала Fujitsu. 
Закон Гордона Мура, гласящий, что количество транзисторов в полупроводниковых чипах будет удваиваться каждые два года, был руководящим принципом проектирования и производства микроэлектроники на протяжении последних 50 лет. Безудержный рост производительности вычислительных систем предоставил человечеству определенные блага, однако сегодня эксперты не видят условий для продолжения действия этого закона.
Если мы хотим, чтобы компьютеры значительно улучшили качество нашей жизни в будущем, ИТ-индустрия должна предпринять ряд шагов, включая разработку революционных устройств, таких как квантовые компьютеры.
Подобные системы, основанные на методе «квантового отжига», были разработаны специально для решения задачи комбинаторной оптимизации.
Хотя доступные сегодня квантовые компьютеры в целом способны решить эту задачу, существуют ограничения их возможностей из-за соединения соседних элементов.
Поэтому у производителей вычислительной техники возникла необходимость создания новой компьютерной архитектуры, способной быстро и эффективно обрабатывать большое количество комбинаций действующих факторов в реальном мире.
Новая архитектура процессора
Университет Торонто и Fujitsu совместно разработали новую компьютерную архитектуру, позволяющую находить оптимальные решения практических задач путем анализа огромного количества комбинаций.В архитектуре используется технология CMOS, расширяющая спектр ее применения.
У новой разработки есть две отличительные особенности.
1. Прежде всего, это «нефоннеймановская» архитектура, поэтому она минимизирует объем перемещения данных.
Почти все современные компьютеры используют «обработку фон Неймана».
Это означает, что данные программы сохраняются в памяти, а затем над ними последовательно выполняются операции.
За последние годы производительность компьютеров значительно возросла, а узким местом стала низкая скорость чтения инструкций из памяти.
В результате возможность перехода на «нефоннеймановскую» обработку данных выглядит все более привлекательной.
Подобные архитектуры используются в нейрокомпьютерах (созданных по типу нейронных цепей), квантовых компьютерах, использующих принцип поведения элементарных частиц квантовой механики, и ДНК-компьютерах.
Технология минимизации перемещения данных с использованием операций, не связанных с фон Нейманом
За счет использования «нефоннеймановской» обработки данных (выполнения программы) и обновления переменной оптимизации (бита) снижается стоимость решения задачи.
В этом случае данные сначала загружаются из памяти, затем при необходимости оптимизируются, после чего выдается готовый результат. Т.
к.
во время работы данные не считываются и не записываются в память, сокращаются затраты времени и энергии.
Кроме того, за счет минимизации перемещения данных между базовыми схемами минимальный объем данных необходимо переместить на верхние уровни.
2. Вторая отличительная особенность – использование «высокоскоростной технологии в базовой схеме оптимизации».
Эта схема использует теорию вероятностей для поиска наиболее оптимального состояния.
Вероятность определения оптимального состояния объекта повышается за счет параллельного расчета стоимости каждой операции для нескольких вариантов.
Если поиск останавливается в середине, этот метод циклически добавляет постоянное значение к общему потреблению энергии, чтобы увеличить вероятность исключения следующего состояния.
Такой подход позволяет быстро получить оптимальное решение.
Технология ускорения базовых схем оптимизации
Компания Fujitsu протестировала новую архитектуру и создала базовую схему оптимизации на основе программируемой логической интегральной схемы (FPGA), способной обрабатывать 1024 бита.
Новая система примерно в 10 тысяч раз быстрее аналогичной, работающей на процессорах стандартной архитектуры (x86).
Использование нескольких базовых схем, выполняющих оптимизацию параллельно, позволяет решать более широкий круг задач, чем доступные в настоящее время квантовые компьютеры.
Растет также масштаб решаемых задач и скорость их обработки.
Это позволяет, например, оптимизировать несколько тысяч физически распределенных баз данных.
Fujitsu продолжит работу над усовершенствованием новой архитектуры и планирует создать пилотную систему с масштабированием от 100 тысяч до 1 миллиона бит к 2018 году.
Теги: #ИТ-инфраструктура #архитектура процессора #fujitsu #комбинаторная оптимизация
-
Youtube — Один Раз В Секунду
19 Oct, 24 -
С Широко Закрытыми Глазами
19 Oct, 24 -
Как Работает Dhl
19 Oct, 24 -
Вперёд... Или Правила Общения В Команде
19 Oct, 24 -
Усталый
19 Oct, 24
