Суперкомпьютеры, состоящие из тысяч процессоров, соединенных между собой километрами проводов, вскоре смогут уместиться в корпус обыкновенного ноутбука — и все благодаря новой разработке IBM.

В статье журнала Optics Express ученые рассказывают об эпохальном прорыве в способе передачи информации между двумя вычислительными ядрами. В течение ближайших пяти лет будут созданы крошечные микрочипы, которые смогут работать гораздо быстрее, чем сегодняшние процессоры, не подвергаясь перегреву; суперкомпьютеры размером с холодильник смогут вместиться в корпус портативного компьютера. Помимо значительного уменьшения размеров, новые системы будут потреблять примерно столько электрической энергии, сколько обыкновенная электрическая лампочка.

Суть прорыва заключается в следующем. Вместо передачи электрических импульсов по металлическим проводам между процессорами и ядрами инженеры предлагают использовать свет. Новый разработанный специалистами IBM кремниевый электрооптический модулятор Mach-Zehnder в 100, а то и в 1000 раз меньше существующих аналогов и предназначен для конвертирования электрических сигналов в пульсацию света. Прибор открывает перспективу для создания сотен новых устройств, в том числе новых сетевых концентраторов, которые смогут уместиться на одном крошечном чипе. Использование модулятора приведет к существенному снижению стоимости, а также электропотребления и тепловыделения суперкомпьютеров, повышая полосу пропускания между ядрами в 100 раз и более, чем если бы для передачи данных использовались провода.

Роль проводника для световых импульсов выполняет кремниевый нанофотонный волновод, а исходным источником света является лазерный луч. При этом сам модулятор играет роль затвора. В зависимости от содержания входящего потока данных он либо открывается, пропуская лазерный луч, либо закрывается. Соответственно, в первом случае формируется логическая единица, во втором — ноль.

Вместо передачи электрических импульсов по металлическим проводам между процессорами и ядрами инженеры IBM предлагают использовать свет

«Мы совершили огромный шаг вперед по направлению к созданию сверхкрошечных и намного более эффективных процессоров. Такого не делал еще никто», — отмечают создатели. «Так же, как оптоволокно положило начало новой эре интернета, предоставив людям возможность обмениваться огромным объемом информации по всему миру, инновационная технология IBM вносит точно такие же возможности в компьютерные чипы», — поделился глава проекта, доктор технических наук Уилл Грин (Will Green).

В качестве примера ученые приводят небезызвестный процессор Cell, установленный в игровую приставку Sony PlayStation3. Он олицетворяет новейшие достижения кремниевой отрасли и включает девять вычислительных ядер на одном кристалле. Новая технология позволяет объединять сотни тысяч ядер и располагать их на одном крошечном чипе. Использование света вместо электрических импульсов не только приведет к стократному росту скорости обмена данными, но и снизит потребление электроэнергии примерно в 10 раз.