Обчислення в пам’яті, без процесора: вчені створили інтерпретатор Python

Дослідники ізраїльського інституту Technion розробили програмний пакет для виконання операції в пам’яті без участі процесора, з використанням Python.

Останніми роками у комп’ютерних дослідженнях з’явилася нова сфера: обчислення в пам’яті. Хоча традиційно процесор виконує дії на основі інформації, що зберігається в пам’яті комп’ютера, за допомогою цього інноваційного підходу деякі з них виконуються безпосередньо в пам’яті. Це дозволяє пришвидшити обчислення та заощадити енергію.

Професор Шахар Кватинскі присвятив останні кілька років пошуку рішень «проблеми стіни пам’яті» — властивості обчислень, які вимагають двох окремих апаратних компонентів. У статтях, опублікованих останнім часом, він представив технології, що дозволяють виконувати деякі операції в пам’яті.

Така зміна парадигми комп’ютерної архітектури може застосовуватися в багатьох галузях, включаючи штучний інтелект, біоінформатику, фінанси, інформаційні системи тощо. Зараз багато дослідницьких груп в академічних та промислових колах працюють у цьому напрямку: вивчають архітектуру пам’яті, досліджують виробництво модулів пам’яті та вивчають обчислювальні операції в пам’яті.

Однак важливий аспект цього підходу досі майже не досліджувався: програмне забезпечення. Протягом десятиліть комп’ютерні програми писалися для «класичних» комп’ютерів, фундаментальна структура яких майже не змінилася з 1940-х років.

Стаття дослідницької групи пропонує розв’язання цієї проблеми. Нова програмна платформа представляє набір команд, який став мостом між обчислюваннями в пам’яті та звичайними мовами програмування, такими як Python. Дослідники розробили теоретичну базу та створили бібліотеки, які перетворюють команди Python у машинні команди, котрі виконуються безпосередньо в пам’яті комп’ютера.

Нову програмну платформу назвали PyPIM — комбінація назви Python та абревіатури Processing-in-Memory. Завдяки їй розробники програмного забезпечення зможуть легко писати програми для комп’ютерів PIM.

Дослідники також створили інструмент моделювання для розробки апаратного забезпечення та вимірювання його продуктивності. Він дозволяє оцінити покращення часу виконання коду порівняно зі звичайним комп’ютером. У статті продемонстровані різноманітні приклади обчисленні з коротким, простим кодом та значним покращенням продуктивності.

Дослідження представлене на Міжнародному симпозіумі IEEE/ACM з мікроархітектури, який відбувся в Остіні, штат Техас. Стаття також доступна на сервері препринтів arXiv. Один з дослідників, 21-річний Оріан Лейтерсдорф незабаром стане наймолодшим Ph. D. інституту.

Джерело: TechXplore