Neue Chamäleon-CPUs

Forscher des Berliner Paul-Drude-Institutes für Festkörperelektronik haben ein Konzept für Computerchips vorgestellt, durch das sich die Rechengeschwindigkeit drastisch erhöhen könnte.

Der neue Chip soll magnetische Speichereigenschaften mit der Fähigkeit verknüpfen, Rechenoperationen auszuführen. Damit könnte der Prozesor zugleich als Festplatte dienen. Ein Rechner, der mit einem derartigen 'Chamäleon-Prozessor' ausgestattet ist, soll an die Leistungen eines heutigen Supercomputers heranreichen, so die Wissenschaftler.

Der Vorteil des neuen Chips sei, dass die auf ihm gespeicherten Informationen auch dann erhalten bleiben, wenn der Strom abgeschaltet wird. Damit entfällt der Datenaustausch zwischen Arbeitsspeicher und Festplatte. Dieser Austausch kostet bisher wertvolle Ressourcen, durch den Wegfall könnte die Rechengeschwindigkeit des Computers um ein Vielfaches gesteigert werden.

Das Problem, dass beim Abschalten des Computers Informationen im Arbeitsspeicher verloren gehen, haben Reinhold Koch, Andreas Ney und Carsten Pampuch mit einem magnetischen Arbeitsspeicher (MRAM) umgangen. Der Bauteil basiert auf zwei magnetischen Schichten, die durch eine hauchdünne Lage aus nichtmagnetischem Material getrennt sind. Beide Schichten können durch ein Magnetfeld einzeln gepolt werden, so dass daraus eine Art Schalter mit vier Grundeinstellungen entsteht:

Beide Schichten gleich links gepolt, beide gleich rechts gepolt bzw. die Schichten sind oben links/unten rechts oder oben rechts/unten links gepolt. Dadurch können schließlich die vier logischen Grundoperationen ('und', 'oder', 'nicht und' sowie 'nicht oder') ausgeführt werden.

Ein weiterer Vorteil sei, dass bei den neuen Chips weniger Strom fließen müsse, weshalb auch weniger Wärme erzeugt werde, schreiben die Forscher. Gerade die Hitzeentwicklung in den immer kleiner werdenden Bauteilen stellt derzeit ein Problem dar.

PDI-Institut Berlin