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Das Problem

In heutiger Computerarchitektur werden 90% der Energie und Zeit mit dem Verschieben von Daten zwischen CPU Speicherelementen untereinander und externem Speicher verbraucht und nicht mit der eigentlichen Informationsverarbeitung.
Daneben stößt die Siliziumbasierte Technologie an die Grenzen der Miniaturisierung, welche durch physikalische Auflösungsgrenzen in der Photolithographie gegeben sind. Nach ungefähr 1000000 Lese-und Schreibzyklen sinkt dazu die Leistungsfähigkeit des Halbleitermaterials.

 

 

Unter dem Namen "The Machine" entwickelt HPE ein revolutionäres Architekturkonzept durch welches heutige Datenzentren auf Kühlschrankgröße schrumpfen könnten.
Dieses beruht auf neuen Speicher- und CPUsystemen basierend auf Memristortechnologie, blitzschnellem Datentransfer durch Photonics und neuem Betriebssystem.

   

 

 

Memristor

Memristoren sind passive Bauelemente, deren Widerstand abhängig ist von der Ladung , die in eine bestimmte Richtung geflossen ist (ReRAM Resistive Random-access Memory). Er basiert also nicht auf Elektronenleitung wie im Halbleiter (Transistor) sondern auf Ionenleitung im dieelektrischen Festkörper.

   

 

Im wesentlichen bestehen sie aus zwei oxydischen Dünnschichten zwischen Platinkontakten, eine davon gut leitend die andere sperrend, abhängig von der Ionenkonzentration. Durch Anlegen einer Vertikalspannung können die Ionen in die isolierende Schicht wandern und dort die Leitfähigkeit schlagartig erhöhen. Die Widerstandsänderung ist reversibel und kann daher ein Spektrum zwischen 0 und 1 abbilden. Sie haben folgende Vorteile:

  • ein Memristorcomputer kann sofort hochgefahren werden, da sein Zustand auch nach Abschalten des Stromes erhalten bleibt.
     
  • aufgrund seiner Kleinheit (~ 3nm) können sehr viel höhere Speicherdichten (100 GBit/cm2) erzielt werden.
     
  • aufgrund seiner Kleinheit (~ 3nm) können sehr viel höhere Schaltzeiten (~100ns) erzielt werden.
     
  • die Miniaturisierung ermöglicht einen sehr geringen Energieverbrauch
     

 

 

Photonics

Um die Zahl der Leitungen zu ververringern und eine hohe Leitungsgeschwindigkeit zu erreichen, wird auf den Einsatz von Kupfer verzichtet und der Datentransfer mit Licht (Photonics) durchgeführt.

 


Betriebssystem

Da Wartezeiten im Datentransfer zwischen CPUs und Storage zu vernachlässigen sind, und die verteilten Prozessoren zusammenarbeiten sollen, muß für "The Machine" ein neues Betriebssystem entwickelt werden. Zunächst soll Linux++ zum Einsatz kommen, dann ein selbstentwickeltes OS mit Codename :Carbon

 

 

 

 

 

 

 

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