नया उपकरण डेटा सेंटर की बिजली खपत को कम करते हुए कंप्यूटर को बिना ज़्यादा गरम किए 1,000 गुना तेज़ बना सकता है |

एक आधुनिक डेटा सेंटर के अंदर, प्रदर्शन पहले से ही कच्चे ट्रांजिस्टर क्षमता से कम और गर्मी हटाने से अधिक बाधित है। कसकर पैक किए गए सर्वर रैक थर्मल सिस्टम को उनकी सीमा तक धकेल देते हैं, और ऑपरेटर अक्सर कार्यभार को कम कर देते हैं, इसलिए नहीं कि चिप्स तेजी से गणना नहीं कर सकते, बल्कि इसलिए क्योंकि कूलिंग सिस्टम काम नहीं कर पाते हैं। उस पृष्ठभूमि में, यह दावा कि प्रकाश-चालित स्विचिंग डिवाइस के माध्यम से प्रोसेसर 1,000 गुना तेज हो सकते हैं, ऐसा लगता है जैसे यह पूरी तरह से कंप्यूटिंग की एक अलग श्रेणी से संबंधित है।जो चीज़ इस परिणाम को दिलचस्प बनाती है वह सिर्फ गति नहीं है, बल्कि तंत्र है: सूचना स्विचिंग निरंतर विद्युत प्रवाह के बजाय प्रकाश दालों द्वारा शुरू होती है, प्रयोगात्मक चक्र समय नैनोसेकंड के बजाय पिकोसेकंड में मापा जाता है।

डिवाइस 40 पिकोसेकंड में अल्ट्राफास्ट स्विचिंग कैसे प्राप्त करता है अगली पीढ़ी के कंप्यूटर सिस्टम

साइंस में प्रकाशित शोध के मुताबिक, ‘एंटीफेरोमैग्नेट पर आधारित पिकोसेकंड अल्ट्रालो-पावर स्विचिंग डिवाइस‘, एक गैर-वाष्पशील स्विचिंग तत्व जो लगभग 40 पिकोसेकंड में स्थिति बदल सकता है, जो एक सेकंड का लगभग 40 ट्रिलियनवां हिस्सा है। संदर्भ के लिए, पारंपरिक अर्धचालक तर्क आम तौर पर उप-नैनोसेकंड रेंज में काम करता है, और यहां तक ​​कि उच्च-अंत सीपीयू घड़ी चक्र भी पाइपलाइन और मेमोरी प्रभावों के हिसाब से धीमे होने के क्रम में होते हैं।वह अंतर वृद्धिशील नहीं है. यह बातचीत को “हम ट्रांजिस्टर को और अधिक कैसे सिकोड़ते हैं” से “हम भौतिकी का उपयोग करके जानकारी को कैसे स्विच करते हैं जो सिलिकॉन चैनलों के माध्यम से चार्ज आंदोलन से बाधित नहीं होती है” पर स्थानांतरित कर देता है।प्रयोगशाला स्थितियों के तहत प्रदर्शित डिवाइस, एक फोटोडिटेक्टर (एक यूनी-ट्रैवलिंग-कैरियर फोटोडायोड) के माध्यम से रूट किए गए अल्ट्राफास्ट ऑप्टिकल पल्स का उपयोग करता है, जो चुंबकीय सामग्री स्टैक के भीतर इलेक्ट्रॉन स्पिन राज्यों में बदलाव को ट्रिगर करता है। वह स्विचिंग इवेंट ही जानकारी को एन्कोड करता है।

कैसे प्रकाश तरंगें निरंतर विद्युत प्रवाह को प्रतिस्थापित करती हैं

पारंपरिक सीपीयू ट्रांजिस्टर स्थिति को बनाए रखने और अद्यतन करने के लिए निरंतर विद्युत प्रवाह पर निर्भर करते हैं। यह एक अपरिहार्य दुष्प्रभाव के साथ आता है: प्रतिरोधी हीटिंग। उपभोग की गई प्रत्येक वाट अंततः ऊष्मा बन जाती है, जो फिर शीतलन की समस्या बन जाती है। प्रायोगिक प्रणाली में, प्रकाश स्पंदन इसके बजाय ट्रिगरिंग करते हैं। दसियों पिकोसेकंड के क्रम पर दालें एक डिटेक्टर को उत्तेजित करती हैं जो सिलिका, टैंटलम और एमएन₃एसएन पर बनी एक स्तरित संरचना में चुंबकीय स्थिति में बदलाव लाती है।टैंटलम का उपयोग एक दुर्दम्य धातु परत के रूप में किया जाता है जो उच्च-ऊर्जा संक्रमणों को संभालने में सक्षम है। Mn₃Sn, एक एंटीफेरोमैग्नेटिक सामग्री, महत्वपूर्ण है क्योंकि यह बाहरी हस्तक्षेप की उपस्थिति में भी चुंबकीय स्थिरता बनाए रखती है। वह स्थिरता तब मायने रखती है जब आप जानकारी को लगातार ताज़ा किए बिना संग्रहीत करने का प्रयास कर रहे हों। एक बार जब राज्य पलट जाता है, तो यह निरंतर बिजली के बिना स्थिर रहता है। यह गैर-वाष्पशील पहलू है, और यहीं पर ऊर्जा की कहानी कच्ची गति से अधिक दिलचस्प हो जाती है।

डेटा सेंटर घड़ी की गति की तुलना में गर्मी की अधिक परवाह क्यों करते हैं?

एक आम ग़लतफ़हमी यह है कि तेज़ चिप्स स्वचालित रूप से कंप्यूटिंग बाधाओं को हल करते हैं। व्यवहार में, अक्सर विपरीत होता है: उच्च प्रदर्शन से थर्मल घनत्व बढ़ जाता है, जो आवृत्ति थ्रॉटलिंग या महंगे शीतलन विस्तार को मजबूर करता है।बड़े पैमाने की सुविधाएं पहले से ही शीतलन बुनियादी ढांचे पर परिचालन बजट का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खर्च करती हैं। उद्योग के अनुमान व्यापक रूप से भिन्न होते हैं, लेकिन स्थान और कार्यभार प्रोफ़ाइल के आधार पर कूलिंग कुल डेटा सेंटर ऊर्जा उपयोग का एक बड़ा हिस्सा हो सकता है (सटीक आंकड़े डिज़ाइन और जलवायु के अनुसार भिन्न होते हैं और मामले दर मामले सत्यापित किए जाने चाहिए)।यदि निरंतर करंट के बिना स्विचिंग हो सकती है, तो सैद्धांतिक लाभ केवल गति नहीं है, बल्कि प्रति ऑपरेशन कम ऊर्जा है। यही वह मीट्रिक है जो वास्तव में पैमाने पर मायने रखती है।

प्रदर्शन के दावे के पीछे सामग्री की समस्या छिपी हुई है

प्रोटोटाइप स्टैक Mn₃Sn और टैंटलम परतों पर निर्भर करता है जो बेहद छोटी मोटाई के पैमाने पर इंजीनियर किए गए हैं। यह तुरंत एक स्केलिंग मुद्दे को उठाता है जिसका भौतिकी से कोई लेना-देना नहीं है और इसका विनिर्माण से कोई लेना-देना नहीं है।टैंटलम पहले से ही इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन यह इतना प्रचुर नहीं है कि नए पैमाने के कारकों पर तुच्छ बड़े पैमाने पर तैनाती मान सके। एमएन₃एसएन पतली-फिल्म निर्माण और भी अधिक विशिष्ट है, जिसके लिए नियंत्रित जमाव तकनीकों की आवश्यकता होती है जो अभी भी काफी हद तक अनुसंधान वातावरण तक ही सीमित हैं।प्रयोगशाला परीक्षणों में, स्विचिंग तत्व ने कथित तौर पर एक अरब से अधिक स्विचिंग चक्रों में स्थिरता बनाए रखी। यह प्रभावशाली लगता है, लेकिन डेटा सेंटर के संदर्भ में यह अभी भी औद्योगिक विश्वसनीयता के प्रमाण के बजाय प्रारंभिक चरण की सहनशक्ति सत्यापन है, जहां चिप्स को परिवर्तनीय भार और तापमान स्थितियों के तहत वर्षों तक लगातार संचालित होने की उम्मीद है।

‘1,000× तेज़ प्रोसेसर में क्या अधिक सरलीकृत हो जाता है

“1,000 गुना तेज़ प्रोसेसर” फ़्रेमिंग मानती है कि स्विचिंग गति सीधे एप्लिकेशन गति पर मैप करती है। वास्तविक वास्तुकला में यह शायद ही कभी सच होता है।भले ही कोई तर्क तत्व 1,000× तेज गति से संचालित हो, सिस्टम का प्रदर्शन निम्न द्वारा सीमित हो सकता है:

दूसरे शब्दों में, आप एंड-टू-एंड वर्कलोड प्रदर्शन पर सुई को ज्यादा घुमाए बिना गणना की सबसे छोटी इकाई को तेज कर सकते हैं।इस शोध का अधिक यथार्थवादी प्रभाव वास्तुशिल्प है: यह हाइब्रिड सिस्टम की ओर एक रास्ता खोलता है जहां ऑप्टिकल ट्रिगरिंग और चुंबकीय गैर-वाष्पशील भंडारण केवल घड़ी की गति को बढ़ाने के बजाय निष्क्रिय बिजली की खपत को कम करता है।