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可配置性憶阻器現身 CPU掰掰?

惠普(HP)展示了一款能在邏輯運作與記憶體儲存之間動態轉換的憶阻器(memristor),其可配置架構展現了HP號稱某天將可取代CPU元件的「狀態邏輯(stateful logic)」,也就是透過動態轉換的電路來維持恆定記憶體狀態,如此可讓系統在隨時被斷電的情況下,不需回到開機程式去重新啟動。
根據HP的說法,上述架構讓憶阻器成為延續預測會在2020年終結的摩爾定律(Moore's Law)之候選技術。國際半導體技術藍圖(ITRS)正在呼籲建立電荷或電壓以外的、新的狀態參數(state variable),來取代位元;而HP表示,其狀態邏輯電路的可變電阻(variable resistance),正能符合以上需求。

在展示中,HP的憶阻元件能使用狀態邏輯來執行實質蘊含(material implication)──即一個能被互連以創造任一種邏輯運作、類似於早期由NAND閘所組成的超級電腦的完全操作者。「實質蘊含」這個概念,是哲學家Bertrand Russell在與Alfred Whitehead合著之邏輯領域重要經典《數學原理(Principia Mathematica)》中所支持的,但直到現在仍被多數工程師所忽視。

HP以一個連結至做為數位開關的雙憶阻元件(低阻抗是開,高阻抗是關)的正規電阻,實現了實質蘊含閘;而利用三個憶阻器,HP則實現了NAND閘並重建了早期超級電腦的構想狀況。但HP表示,對憶阻元件來說實質蘊含還是優於NAND,因為實質蘊含閘能被打造為不是用做記憶體、就是用做邏輯元件的架構,讓一種元件具備可動態轉換的功能。

憶阻器發明人、HP資深院士暨資訊與量子系統實驗室總監Stan Williams表示,能在記憶體與邏輯運作之間動態轉換的憶阻器,構成了一種新的運算典範:「能在同一顆晶片中儲存資料的地方執行計算功能,而不是一顆特製的中央處理元件。」

HP透露,該公司已經設計出一種允許多層憶阻狀態邏輯堆疊起來、好讓元件記憶體密度增加十倍的架構;該架構也能在儲存資料方面支援重複性的邏輯運作,例如電影播放等多媒體任務,或是基因演算等科學領域運用。


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