Вычисления в памяти, без процессора: ученые создали интерпретатор Python

Исследователи израильского института Technion разработали программный пакет для выполнения операции в памяти без участия процессора, с использованием Python.

В последние годы в компьютерных исследованиях появилась новая сфера: вычисления в памяти. Хотя традиционно процессор выполняет действия на основе информации, хранящейся в памяти компьютера, с помощью этого инновационного подхода некоторые из них выполняются непосредственно в памяти. Это позволяет ускорить вычисления и сэкономить энергию.

Профессор Шахар Кватински посвятил последние несколько лет поиску решений «проблемы стены памяти» — свойства вычислений, которые требуют двух отдельных аппаратных компонентов. В статьях, опубликованных в последнее время, он представил технологии, позволяющие выполнять некоторые операции в памяти.

Такое изменение парадигмы компьютерной архитектуры может применяться во многих областях, включая искусственный интеллект, биоинформатику, финансы, информационные системы и т. Д. Сейчас многие исследовательские группы в академических и промышленных кругах работают в этом направлении: изучают архитектуру памяти, исследуют производство модулей памяти и изучают вычислительные операции в памяти.

Однако важный аспект этого подхода до сих пор почти не исследовался: программное обеспечение. В течение десятилетий компьютерные программы писались для «классических» компьютеров, фундаментальная структура которых почти не изменилась с 1940-х годов.

Статья исследовательской группы предлагает решение этой проблемы. Новая программная платформа представляет набор команд, который стал мостом между вычислениями в памяти и обычными языками программирования, такими как Python. Исследователи разработали теоретическую базу и создали библиотеки, которые превращают команды Python в машинные команды, выполняемые непосредственно в памяти компьютера.

Новую программную платформу назвали PyPIM — комбинация названия Python и аббревиатуры Processing-in-Memory. Благодаря ей разработчики программного обеспечения смогут легко писать программы для компьютеров PIM.

Исследователи также создали инструмент моделирования для разработки аппаратного обеспечения и измерения его производительности. Он позволяет оценить улучшение времени выполнения кода по сравнению с обычным компьютером. В статье продемонстрированы различные примеры вычислении с коротким, простым кодом и значительным улучшением производительности.

Исследование представлено на Международном симпозиуме IEEE/ACM по микроархитектуре, который состоялся в Остине, штат Техас. Статья также доступна на сервере препринтов arXiv. Один из исследователей, 21-летний Ориан Лейтерсдорф, вскоре станет самым молодым Ph. D. института.

Источник: TechXplore